Этот обыкновенный загадочный дельфин

Но и сами внутренние органы тоже приспосабливаются к работе в таких необычных условиях. В первую очередь это касается сердца. У здоровых животных и человека сердце работает очень ритмично. Частота сердечных сокращений может, конечно, меняться в довольно широких пределах: в покое удары сердца реже, при большой физической нагрузке или при сильном волнении намного чаще. Но если взять относительно небольшой отрезок времени, в течение которого состояние организма более или менее одинаково, то сокращения сердца равномерны, интервалы между ударами практически постоянны; они чуть-чуть меняются в такт дыханию, но совсем немного.

Совсем по-иному выглядит работа сердца у дельфина. Частота сердечных сокращений все время меняется в такт дыханию, и меняется очень сильно. Посмотрите на рисунок: вот дельфин сделал очередной вдох — и сердце забилось часто-часто, стараясь поскорее разогнать вновь поступившую порцию кислорода по всем органам. Но время идет, и сокращения сердца становятся все реже и реже. Вот частота ударов замедлилась уже в несколько раз по сравнению с первоначальной, но продолжает все еще замедляться. Удары сердца отстают один от другого: томительные паузы длятся по нескольку секунд. Кажется, еще немного, и очередного удара вообще не последует, сердце остановится совсем. Но в это время следует новый вдох — и сердце мгновенно «просыпается», снова начиная в ураганном темпе гнать кровь по сосудам во все органы, заждавшиеся живительного кислорода. А через несколько секунд ритм сердечных ударов снова начинает замедляться… И так на каждом дыхательном цикле. Любой врач-кардиолог, если он не знаком с хитростями дельфиньего организма, пришел бы в ужас при виде такой электрокардиограммы, а для дельфина такой режим работы сердца не только нормален, но и очень полезен. В конце дыхательной паузы, когда запас кислорода в организме на исходе, редкие сердечные сокращения выгодны вдвойне: во-первых, само сердце требует для своей работы меньше кислорода, а во-вторых, скупое кровоснабжение всех органов, за исключением самых важных, помогает растянуть последние остатки кислорода на возможно более длительный срок.

Что же получается? Выходит, что природа так и не изобрела ничего достойного внимания для обеспечения дельфина кислородом на время его подводных прогулок? Как можно полнее извлекать кислород из воздуха, создавать по возможности резерв «на черную минуту», не транжирить попусту, а расходовать экономно на самое необходимое — эка невидаль все эти рецепты, это же все само собой разумеется, тут и изобретать ничего не надо. Как говорил один из персонажей бессмертного романа: «Подумаешь, бином Ньютона!» Так что же — ничего интересного?

А может быть, это и есть самое интересное: то, что замечательный результат — способность долгое время находиться под водой с небольшим запасом воздуха в легких, при этом активно двигаясь, но не испытывая удушья — достигается самыми вроде бы простыми и очевидными средствами, если эти средства должным образом сочетаются.

И вот что еще поучительно. Ведь задача длительного и глубокого ныряния у дельфинов решается не количеством потребляемого воздуха, а полным и экономным его использованием, что дает им и другие ценнейшие преимущества. Дельфин оказывается в намного более выгодном положении не только по сравнению с человеком-ныряльщиком, но и по сравнению с человеком-водолазом, который «досыта» обеспечен для дыхания воздухом, поступающим из баллона или от компрессора.

Казалось бы, у водолаза есть огромное преимущество перед дельфином, не говоря уж о «невооруженном» ныряльщике: у водолаза воздуха сколько угодно, за ним не нужно то и дело выныривать на поверхность — дыши себе спокойно, пока есть запас сжатого воздуха в баллоне дыхательного аппарата или пока воздух исправно поступает по шлангу от компрессора. Но за это преимущество водолазу приходится дорого расплачиваться.

Выше я уже упоминал о том, что под водой тело человека или животного находится под большим давлением. Под точно таким же давлением приходится подавать воздух и в легкие водолаза: внешнее давление и давление воздуха в легких должны быть одинаковыми, иначе водолаз просто не сможет вдохнуть воздух, внешнее давление воды, как мощный пресс, сожмет его грудную клетку. Но при большом давлении — об этом тоже упоминалось немного раньше — значительно увеличивается растворимость газов в жидкостях, в том числе в крови и во всех жидкостях тканей организма. Тогда речь шла о растворении кислорода. Но воздух на 80 % образован азотом, и этот газ тоже растворяется в крови тем лучше, чем выше давление. И если кислород, растворившийся в плазме (жидкости) крови тут же захватывается, связывается гемоглобином, содержащимся в красных кровяных клетках, то азот так и остается растворенным в плазме крови и в тканях организма. И чем больше давление воздуха, которым дышит водолаз, тем больше азота может раствориться в его крови и других тканях.

Что же происходит, когда после долгой работы под водой, в условиях большого давления, водолаз поднимается на поверхность? Давление падает до нормального, и количество азота, растворенного в крови и тканях, теперь гораздо больше, чем может растворяться при невысоком атмосферном давлении. И весь этот излишек растворенного газа начнет выделяться из крови и тканей. Если давление снижается постепенно, то в этом нет ничего страшного: избыток газа будет постепенно выводиться из организма через легкие, и все пройдет благополучно. Но если давление падает резко, происходит катастрофа. Выделяющийся газ не успевает выводиться из организма, и кровь вскипает миллионами мелких пузырьков газа. Все происходит точно так же, как при неумелом откупоривании бутылки с шампанским или с газированной водой. Суть явлений одна и та же: в содержимом бутылки тоже был растворен газ под значительным давлением (не азот, а другой газ — углекислый, но сути дела это не меняет), а после извлечения пробки давление резко падает, и газ высвобождается с бурным выделением пузырей. Когда такой процесс происходит в бутылке с шампанским, он грозит неприятностью не более страшной, чем облитая скатерть. Но когда то же самое происходит в живом организме — беда. Пузырьки газа, попадая в мелкие кровеносные сосуды, наглухо закупоривают их, лишая органы и ткани кровоснабжения; расширяющиеся пузырьки рвут живые ткани… Если этот процесс происходит достаточно бурно, то неминуема немедленная гибель. В лучшем случае — если газовыделение было не очень сильным — возникает тяжелое заболевание, называемое декомпрессионной болезнью (декомпрессия — снятие давления). Если водолазу в таком состоянии не оказать немедленную помощь, он может остаться инвалидом на всю жизнь. А помочь ему может только одно: нужно немедленно поместить его в специальную герметичную камеру (ее называют декомпрессионной камерой) и создать в ней высокое давление. Давление снова увеличит растворимость газов в крови, начавшие было разрастаться газовые пузырьки съежатся, растворятся, и водолаз сразу почувствует себя лучше. А уж потом можно постепенно, не торопясь снижать давление в камере, чтобы выделяющиеся из крови газы успевали выводиться без образования пузырьков. Когда в конце концов давление будет доведено до нормального, можно выпустить водолаза на волю.

Чтобы избежать декомпрессионной болезни, чтобы не рисковать своей жизнью и здоровьем, водолаз, поработавший на значительной глубине, должен подниматься на поверхность не сразу, а постепенно, чтобы медленно снижалось давление воздуха, которым он дышит, и успевали выходить растворенные в крови газы. И чем больше глубина, на которой работал водолаз, тем больше растворено газов в его крови и тем дольше ему приходится подниматься на поверхность. Если глубина большая, то, проработав под водой полчаса, он должен после этого потратить несколько часов, чтобы подняться на поверхность! Согласитесь, не очень-то удобно. А если за это время на море начнется шторм, и судно, обеспечивающее подводную работу должно срочно сняться с якоря и уйти? Тогда выход один: срочно поднимать водолаза с риском для его жизни и, как только он окажется на борту, сразу же поместить его в декомпрессионную камеру. Такая камера обязательно есть на борту каждого хорошего специального судна, и повезет, если водолаза поместили туда не слишком поздно. Вот какими хлопотами и опасностями оборачивается для человека возможность пользоваться водолазной техникой.

Ну а как же дельфин? Ведь, пробыв довольно долгое время под водой на глубине нескольких десятков метров, он стрелой вылетает на поверхность для очередного вдоха, нисколько не заботясь о снятии давления; но ничего похожего на декомпрессионную болезнь при этом у него не возникает. А секрет предельно прост. У водолаза все проблемы возникают потому, что через его легкие протекает огромное количество воздуха, в изобилии подаваемое от компрессора или из баллона: сотни, иногда тысячи литров (в пересчете на нормальное атмосферное давление). При этом в крови растворяется столько азота, сколько она может вместить под данным давлением — до полного насыщения. Неудивительно, что при сбросе давления начинается бурное выделение газовых пузырей. Дельфину же приходится обходиться без компрессора и без акваланга, в его распоряжении только те несколько литров воздуха, которые он набрал в легкие при последнем вдохе. Если с таким запасом воздуха животное нырнет даже на большую глубину, где высокое давление заставит раствориться в его крови почти весь азот этого воздуха, все равно этого количества недостаточно, чтобы насытить кровь азотом до опасного предела. Поэтому дельфин может смело подниматься на поверхность: азота в его крови совсем немного, никакого «вскипания» крови не произойдет.

Значит, если действовать «не числом, а умением» — решать проблему ныряния не количеством потребляемого воздуха, а умелым его использованием, — то это выгодно во всех отношениях.

Глава восемнадцатая Летящие по волнам

Чем скорее проедешь, тем скорее приедешь.

Козьма Прутков

В этом Козьма Прутков, безусловно, прав, тут не поспоришь. Уметь быстро двигаться — очень важно для любого животного. Так и добычу вернее нагонишь, и от врага спасешься. И надо сразу сказать, что по быстроте движения дельфины — большие мастера. Хотя обычно дельфин движется со скоростью 10–15 километров в час, но, если понадобится, может лететь в воде со скоростью больше 40 километров в час.

Эка невидаль, скажете вы, 40 километров в час! Да любой автомобиль может выжать все 100, а то и больше, а уж о самолетах и ракетах и говорить нечего.

Не торопитесь с таким заключением. Примите во внимание, во-первых, что автомобиль движется по гладкой дороге и преодолевать ему приходится лишь сопротивление воздуха — субстанцию очень легкую и податливую. Дельфину же при движении приходится преодолевать сопротивление воды — вещества почти в тысячу раз более плотного, чем воздух. Во-вторых, современный автомобиль имеет двигатель мощностью около 100 лошадиных сил, а то и побольше. Дельфин же располагает «двигателем» мощностью в одну-единственную дельфинью силу. Так что с учетом всех этих обстоятельств скоростные возможности дельфинов оказываются совершенно рекордными.