Ник Пайенсон - Наблюдая за китами [Прошлое, настоящее и будущее загадочных гигантов]

Джереми обратился за помощью к Жану Потвину, который изучал физику элементарных частиц, а потом стал испытателем парашютов. Помимо прочего, Жан испытывал очень большие парашюты для военных и для производителей парашютов. Жан очень серьезно относится к своим научным интересам и проверяет их на практике: многие парашюты он тестирует лично, сидя у открытого грузового отсека в летящем самолете либо выполняя очередной прыжок из более чем 2600 прыжков, числящихся на его счету.

Работая вместе, Жан, Джереми и Боб применили расчеты физики парашютов к горловому мешку полосатика [220] Jean Potvin, Jeremy A. Goldbogen, and Robert E. Shadwick, «Scaling of Lunge Feeding in Rorqual Whales: An Integrated Model of Engulfment Duration», Journa l of Theoretical Biology 267 (2010): 437–53. . Сравнение было непростым, так как во время одного рывка в горловой мешок попадает различное количество воды: площадь поверхности, на которую воздействует поток, изменяется по мере открытия и закрытия челюстей. Данные наших измерений челюстных костей в музее наряду с отчетами Службы научных расследований также оказались чрезвычайно полезными: из них мы почерпнули длины челюстей, ширину пасти и длину горлового мешка, которые требовались Жану для расчетов. Измерения были полезны еще и потому, что они охватывали широкий диапазон видов — от малого полосатика до синих китов. Это позволило Жану подсчитать, например, насколько хорошо горловые мешки раскрывались у китов разных размеров и каков был предел их величины [221] Jean Potvin, Jeremy A. Goldbogen, and Robert E. Shadwick, «Metabolic Expenditures of Lunge Feeding Rorquals Across Scale: Implications for the Evolution of Filter Feeding and the Limits to Maximum Body Size», PLoS ONE 7, no. 9 (2012): e44854. .

Итак, какой же вердикт вынес Жан Потвин: пассивно или активно расширяется горло кита? [222] Jean Potvin, Jeremy A. Goldbogen, and Robert E. Shadwick, «Passive Versus Active Engulfment: Verdict from Trajectory Simulations of Lunge-Feeding Fin Whales», Journal of the Royal Society Interface 6, no. 40 (2009): 1005–25. Уж точно не пассивно. Лобовое сопротивление — основная сила, действующая и на парашют, и на горловой мешок кита, это сила, с которой среда, будь то воздух или вода, действует на движущееся сквозь нее тело. Самолет или дельфин встречают относительно низкое сопротивление, поскольку имеют обтекаемую форму; а вот сопротивление, создаваемое, по сути, вогнутой конструкцией — чашей или парашютом, — больше, чем сопротивление плоской пластины, движущейся через воду. Мы уже знали, что питание рывком является энергетически затратным из-за силы сопротивления, но расчеты Жана показали, что масштаб и скорость расширения горлового мешка таковы, что, если будут задействованы только пассивные силы, он просто разорвется. Иными словами, киты должны активно противодействовать сопротивлению врывающегося потока воды, полной добычи.

В том, что мышцы, выстилающие горло кита под гофрированной внешней стороной мешка, оказывают такое активное сопротивление, есть смысл. Когда киты не питаются, они поджимают горловой мешок для сохранения обтекаемой формы; после смерти кита он становится вялым, обмякает и поддается манипуляциям лишь с помощью мясных крюков и разделочных ножей. В Исландии мы провели много времени за изучением горловых мешков. Для китобоев это одна из наименее важных частей туши, что оказалось удобно для нас. Правда, приходилось каждый раз упрашивать разделочную команду дать нам время поработать с мешком, так как он перекрывает доступ к остальной части туши, обычно от мешка при разделке избавляются в первую очередь, как и от челюстей.

Под гофрированной внешней стороной вентральной складки расположены три слоя мышц, называемых платизмой — тот тонкий слой мышц, который заставляет, скажем, лошадь всем телом дрожать на холоде. У людей платизма проходит от подбородка вдоль шеи и до груди и легко натягивается: это наша «бритвенная» мышца. В обычных условиях три слоя платизмы могут сокращаться в продольном и поперечном направлении, тем самым поддерживая и контролируя форму горлового мешка, в который помещается объем воды, равный объему всего кита.

Рассматривая мышцы под жировой тканью вентральных складок, мы отметили еще кое-что, описанное в литературе, но никак не объясняемое: справа и слева в жировой слой встроены ветви толстой, жесткой Y-образной структуры [223] Pivorunas, 1977. . Она была незаметной, но она имелась, и мы не знали, что это значило. Правая и левая ветви проходили параллельно под линией челюсти, а стержень, идущий от места их соединения, заканчивался прямо под подбородком — анатомическое совпадение, которое пробудило наш интерес, особенно после того, как мы увидели странную структуру внутри подбородка кита. Есть ли между ними какая-то связь?

Каждый раз, заинтересовавшись одной анатомической загадкой, мы натыкались еще на несколько. Куча вопросов, касающихся питания полосатиков, все росла, и я не знал, как на них отвечать. Более того, мы изучали только один вид. В идеале нужно было сверять наши находки с данными по другим полосатикам. Я не до конца понимал, как это сделать. Чтобы понять, какую роль играют нервы кита в питании рывком, идеально было бы взять образец самой свежей ткани, какой только возможно, например, прямо на китобойном судне — у кита, которого только-только загарпунили [224] A. W. Vogl et al., «Stretchy Nerves: Essential Components of an Extreme Feeding Mechanism in Rorqual Whales», Current Biology 25 (2015): R360–61. .

Посреди Северной Атлантики, вдали от суши, мы с Джереми стояли на палубе корабля «Хрефнарейдюр» — охотника за малыми полосатиками. Я только что прижал скальпель к рваному куску мышечной ткани, взятой из горлового мешка. Этого полосатика загарпунили меньше получаса назад, и мелкие пучки мышц еще подергивались под действием нервных импульсов, идущих от еще продолжавших жить клеток. Я сосредоточился на работе: раз они подергивались, был шанс получить высококачественные образцы для изучения под микроскопом. Я поместил срез мышцы на металлическую пластину, охлажденную сухим льдом, затем спрятал ее в пенопластовую коробку, которую Джереми тут же захлопнул и протянул мне флакон с формалином, чтобы я взял еще один образец для фиксации. В этот момент судно качнулось, изменив курс. Дизель пронзительно выл, капитан, пытаясь удержать направление среди бушующих волн, высунувшись из рубки, орал на наблюдателя, находившегося в так называемом вороньем гнезде в нескольких метрах над палубой. А на носу корабля 76-летний отец капитана, одетый в поношенный гидрокомбинезон, твердо стоя на широко расставленных ногах, не отрывал взгляда от цели: китобои заметили еще одного полосатика.

Это коммерческое китобойное судно дало нам редкую возможность собрать материал из максимально свежего экземпляра кита. У меня было две цели: собрать свежую нервную ткань из горлового мешка и посмотреть, найдется ли у других полосатиков сенсорная структура, которую мы с Джереми нашли у финвалов. Как известно, нервы быстро разлагаются, и микропрепарат из них можно сделать, только если зафиксировать их сразу после смерти животного. Мы знали, что, если странный орган обнаружится и в подбородке малого полосатика, это даст основания сделать вывод о том, что этот орган был у всех полосатых китов из-за их общего происхождения. Другими словами, было ли это новшеством, возникшим у одного вида, или такое строение свойственно всем полосатикам и, возможно, способствовало эволюционному успеху всей группы в течение миллионов лет? В тот момент никто не ответил бы на этот вопрос, потому что никто и никогда, кроме нашей команды, не изучал эту липкую неопрятную структуру.