Александр Супин - Этот обыкновенный загадочный дельфин

В спертом воздухе при всем старании не отдышишься.

Козьма Прутков

Сколько времени может человек обходиться без воз духа? Совсем немного. Достаточно задержать дыхание на несколько десятков секунд, и мы уже чувствуем край не неприятные признаки надвигающегося удушья, грудная клетка как будто разрывается от непреодолимого желания сделать вдох. Правда, опытные пловцы ныряльщики могут нырнуть, задержав дыхание на несколько минут. Но это может сделать только хорошо тренированный человек, и после того, как он вынырнет, ему потребуется немалое время, чтобы отдышаться, восполнить возникший в организме недостаток кислорода. Да и для здоровья человека такие упражнения далеко не безвредны. В обычных же условиях мы дышим непрерывно: вдох — выдох, один за другим каждые несколько секунд.

Но дельфину такой способ дыхания не подходит. Если бы он тоже должен был дышать непрерывно, то оказался бы привязанным к поверхности воды, а в глубину мог бы нырнуть лишь совсем ненадолго. Но, ныряя лишь на короткое время, не мог бы дельфин ни пищей себя как следует обеспечить, ни от опасности укрыться — и то и другое требует немалых сил и времени, требует, чтобы под водой он передвигался совершенно спокойно в любом направлении. И в самом деле, эти животные могут нырять под воду на весьма значительное время. Сделав вдох, дельфин уходит под воду, по крайней мере, на не сколько минут, и все это время он может активно двигаться, охотиться, то есть тратить немало энергии, а для получения энергии нужно расходовать кислород, который он может добыть только из воздуха. Потом, лишь на мгновение поднявшись к поверхности воды, дельфин сделает быстрый выдох и новый вдох (на то и другое вместе ему нужно лишь около секунды) и снова уйдет под воду еще на несколько минут, и так раз за разом в течение долгого времени. А при необходимости он может плавать под водой 10—15 минут. Более крупные китообразные — большие киты могут находиться под водой до часа, ныряя за это время на громадные глубины.

Понятно, что животному, живущему в воде, полезно уметь нырять глубоко и надолго; это ему просто необходимо, иначе не выжить. Но не совсем понятно, как это удается дельфину. Ведь законы природы неумолимы: кислород нужен любому, а такому большому и подвижному животному, как дельфин или кит, его требуется не мало. Получать же кислород из воды дельфин не может. Откуда же они берут необходимое количество кислорода для своих длительных подводных прогулок? В чем главный секрет дельфиньего дыхания?

По-моему, самым интересным во всем этом деле оказалось, что никакого особого, главного секрета в дельфиньем дыхании нет. Задача обеспечения кислородом на время долгого ныряния и активного подводного плавания настолько сложна, что решить ее каким-то одним хитрым способом оказалось, видимо, невозможно.

Дельфину приходится пользоваться целым рядом ухищрений, собирая и экономя каждый глоток драгоценного кисло рода на каждом этапе его потребления; но в сумме результат получается замечательный. Однако разберемся во всем по порядку.

Во-первых, дельфин может извлекать из воздуха значительно больше кислорода, чем наземные животные. В нормальном атмосферном воздухе, которым мы дышим, содержится около 21% кислорода, а в воздухе, выдыхаемом из наших легких, — еще целых 16%. Это да же побольше, чем в душной комнате. Такой воздух вполне еще можно повторно использовать для дыхания, чем, кстати, и пользуются врачи и спасатели, когда делают искусственное дыхание способом «рот в рот». Выходит, что при дыхании мы используем не больше четверти кислорода, содержащегося в воздухе. К этому надо добавить, что и объем своих легких мы используем, как правило, далеко не полностью: хотя этот объем составляет не сколько литров, но при спокойном дыхании в легких обменивается при каждом вдохе лишь около половины литра воздуха.

Для наземных животных и человека нет большой беды в столь неполном использовании своих дыхательных ресурсов. Но для дельфина такая роскошь совершенно недопустима. Поэтому, во-первых, вентиляция легких (смена воздуха в них) у него очень глубокая: резкий, энергичный выдох и вслед за этим такой же энергичный вдох обменивают почти 90% содержащегося в легких воздуха.

Следующий этап дельфиньей «дыхательной программы» — максимальное извлечение кислорода из того воз духа, который оказался в легких. И тут на помощь животному приходит сама ситуация ныряния. Когда дельфин уходит на глубину, давление находящейся над ним воды сжимает его тело: на глубине 10 метров под водой давление вдвое превышает атмосферное давление на поверхности, на глубине 20 метров — втрое, на глубине 30 метров вчетверо... В некоторых экспериментах дельфины-афалины регулярно ныряли на глубину 300 мет ров, а более крупные дельфины — гринды — на все 500. Там давление соответственно почти в 30 или 50 раз выше того, в котором мы существуем на суше. Наружное давление стискивает грудную клетку дельфина, сжимает находящийся в его легких воздух, и давление воздуха в них возрастает во много раз — до той же величины, что и наружное давление. Кстати, это обстоятельство потребовало особого устройства грудной клетки дельфина. Ведь если грудную клетку, например, человека, сжать так, что бы ее внутренний объем уменьшился в десятки (!) раз, то все ребра будут переломаны, легочная ткань и окружающие ткани порваны, и гибель неизбежна. А для дельфина это совершенно нормально, когда под действием внешнего давления объем заполненных воздухом легких сжимается до размеров небольшого мячика, заполненного сильно сжатым воздухом. А когда газ сжат, находится под значительным давлением, то сильно увеличивается его растворимость в жидкости, в том числе в крови: чем больше давление, тем выше растворимость газов. Это касается, естественно, и кислорода воздуха. Кислород буквально выжимается из легких в кровь — сначала в ее жидкую основу, в плазму, а там он уже захватывается красными кровяными клетками -эритроцитами -и разносится по всему организму. И выжимание кислорода из легких в кровь продолжается не секунду, не две, а все то время, пока дельфин плавает под водой. Все это время кислород постепенно поступает в кровь; таково устройство легких дельфина. Результат работы этого природного пресса для выжимания кислорода таков, что из воздуха, попавшего в легкие, дельфин извлекает кислород по чти полностью, по крайней мере процентов на 80. Уже одно это дает животному громадное преимущество перед человеком-ныряльщиком. А в некоторых экспериментах получался результат и совсем поразительный: после того как дельфин активно поплавал и поработал, выполняя задания, в выдыхаемом воздухе обнаружили лишь 2% от обычного содержания кислорода. То есть практически весь кислород был полностью высосан из воздуха, находившегося в легких.