Введение. 
Характеристика особенностей строения и жизнедеятельности представителей отряда Китообразные

Это работа посвящена самым необычным, интересным и загадочным представителям класса млекопитающие — отряду китообразные (Cetacea). Эти животные обладают целым рядом интереснейших адаптивных признаков, они поражают своими размерами и способностями, и по сей день, несмотря на активное развитие науки, расширения методов и приемов изучения, мы по-прежнему не знаем очень многого из жизни этих удивительных существ.

В работе будет дана подробная характеристика отряда, а затем характеристики ряда семейств и краткий рассказ о представителях определенных систематических групп.

Цель работы — сделать краткий обзор семейств и представителей отряда Китообразные, включающий характеристику особенностей организации и поведенческую специфику тех или иных видов.

Характеристика отряда китообразные — Cetacea.

Рис. 1 Относительные размеры и форма тела китообразных:

1 — дельфин — белобочка, 2 — гринда, 3 — касатка, 4 — северный плавун, 5,6 — кашалот самка и самец, 7- голубой кит, 8 — финвал, 9 — сейвал, 10 — кит-горбач, 11 — малый полосатик, 12 — серый кит, 13 — гренландский кит Отряд включает 12−14 семейств и около 80 видов (из них 6 семейств и 30 видов встречаются в фауне России), делится на два подотряда: зубатые и усатые киты.

Размеры средние и крупные (наибольшие среди млекопитающих). Длина тела животных от 1,1 м, масса 30 кг у некоторых дельфинов, до 33 м и до 200 т у голубого кита. Форма тела, как правило, торпедовидная, обтекаемая, что способствует облегчению скольжения в плотной водной среде. Этому способствуют также редукция ушных раковин и расположение сосков в особых карманах. Передние конечности превратились в ласты (грудные плавники), которые служат в основном как рулевой орган, в сравнении с размерами тела, размеры передних конечностей выглядят весьма скромно — см. рис. 1. Свободные задние конечности атрофировались. На конце тела имеются парные, горизонтально расположенные хвостовые лопасти, не имеющие скелета. Хвостовой отдел туловища служит основным локомоторным органом. У большинства видов на спине находится непарный спинной плавник, который служит своего рода стабилизатором при плавании. Голова часто массивная, более или менее удлиненная. Ее передняя часть кончается тупо, заострена или имеет вытянутый рострум — «клюв». Шейный перехват почти не выражен, голова плавно переходит в туловище.

Характерно для китообразных, что у них нет сплошного волосяного покрова. У усатых китов на морде расположены отдельные щетинковидные волоски, их строение аналогично вибриссам наземных млекопитающих — они служат органом осязания и играют определенную роль при отыскании массовых скоплений планктона. Вибриссы характерны для большинства усатых китов. У зубатых китов (кроме белухи, нарвала) вибриссы имеют только эмбрионы, и только у двух видов они сохраняются и во взрослом состоянии. Кожные железы полностью отсутствуют, за исключением млечных желез. В коже на внутренней поверхности эпидермиса расположены многочисленные ячейки, в которые поднимаются дермальные сосочки. Некоторые ученые предполагают, что своеобразное строение кожи китов обусловливает возникновение ламинарного потока воды вокруг плывущего животного, что позволяет затрачивать минимум усилий при плавании и развивать большую скорость.

Окраска тела обусловлена пигментом, локализующимся в основном в эпидермисе. У некоторых китообразных она подвержена возрастной изменчивости (например у белухи и нарвала).

Лопасти хвостового плавника и спинной плавник являются кожными образованиями. Наряду с обычными артериями и венами в плавниках проходят характерные только для них комплексные сосуды, каждый из которых состоит из крупной артерии с очень толстой средней оболочкой, окруженной 10−13 более мелкими тонкостенными венами. В основании спинного плавника дельфина-белобочки таких сосудов насчитывается свыше двух десятков, в хвостовом и грудном плавниках их значительно меньше.

В черепе китообразных кости располагаются симметрично или асимметрично. В последнем случае кости правой стороны расширены и смещены влево, а левой-утолщены. Одни кости могут надвигаться на другие. Мозговой отдел черепа укорочен и округлен.

Верхнезатылочная кость сильно развита и спереди причленяется к лобным, в то время как теменные смещаются в стороны. Носовые кости невелики по размерам, так что наружные костные носовые отверстия сдвинуты далеко назад и располагаются непосредственно перед мозговым черепом. Носовые ходы короткие и проходят более или менее вертикально. Верхнечелюстные и межчелюстные кости и сошник сильно вытянуты и образуют рострум. Костное нёбо удлинено за счет крупных крыловидных костей, вследствие чего хоаны оказываются смещенными назад. Нижние челюсти длинные и имеют рудиментарный венечный отросток, которого иногда нет вовсе.

Во взрослом состоянии зубы имеют только представители подотряда зубатых китов. У усатых китов закладки зубов имеются только у эмбрионов. Для взрослых усатых китов характерны особые роговые образования эпителия неба-так называемые «усы», функционально заменившие зубы. Ус представляет собой множество роговых пластин с бахромчатым краем. Усы служат для отцеживания мелких планктонных организмов, которыми питаются эти киты. Акт пережевывания пищи у китообразных утрачен.

Кости в большинстве своем губчатого строения с большим содержанием жира. В поясе передних конечностей отсутствует ключица. Лопатка широкая, вееровидная со слабо развитым гребнем. Грудина сильно варьирует по форме и расчлененности. Плечевая кость чрезвычайно укорочена. Локтевая и лучевая кости также сильно укорочены, уплощены и расширены. В связи с тем, что нагрузка на конечность происходит перпендикулярно к ней, конечность уплощается в том же направлении.

Подвижное сочленение находится только в плечевом суставе. Все кости свободной конечности имеют общий кожный покров и сочленены между собой неподвижно, а иногда и срастаются друг с другом. Средние пальцы обладают увеличенным количеством фаланг, крайние — уменьшенным. При сравнении числа фаланг пальцев кисти взрослых китообразных с эмбрионами отмечается их сокращение с возрастом.

Закладка задних конечностей появляется на ранней эмбриональной стадии, но вскоре исчезает. У взрослых китообразных от пояса задних конечностей сохраняются только рудименты таза, расположенные в мускулатуре по большей части в виде двух костных стерженьков (слившихся подвздошной, седалищной и лобковой костей). Связь с позвоночником эти кости утрачивают, но к ним прикрепляются мышцы мочеполовой системы, в связи с чем, очевидно, и не происходит их полная редукция.

Позвоночник состоит из четырех отделов: шейного, грудного, поясничного и хвостового. Крестцовые позвонки отсутствуют вследствие утраты задних конечностей. Шейный отдел представлен семью сильно укороченными позвонками, которые могут сливаться между собой в одну или несколько групп. В остальных отделах количество позвонков непостоянно. У быстроплавающих китов число хвостовых позвонков возрастает.

Число ребер варьирует от 10 до 17 пар. Нормальное сочленение с позвонками имеют передние 2−8 пары; у задних ребер головка и шейка отсутствуют. К грудине присоединяются передние 1−8 пары ребер. Для глубоконыряющих китов характерно уменьшенное число ребер, прикрепляющихся к грудине (у кашалота всего три) или развитие в ребрах хрящевых отделов (клюворылы). Грудная клетка в отличие от большинства наземных млекопитающих не сжата с боков, а округлая в поперечнике или несколько уплощена в дорзо — вентральном направлении.

Язык хорошо развит, мягкие губы отсутствуют. Слюнных желез нет или они рудиментарны.

Желудок сложный, состоит из 3−5 отделов. Кишечник достигает различной длины: он может быть в 5−6 раз длиннее тела (усатые киты, клюворылы) или в 15−16 раз (кашалот, афалина) и до 32 раз (дельфин Ла-Платы).

Печень относительно невелика, желчного пузыря нет. Поджелудочная железа удлиненная и слабо дольчатая, значительно реже разъединенная. Ее протоки открываются в желчный проток.

Наружные ноздри парные у усатых китов, и непарные у зубатых. Они смещены на верх головы и обладают клапанами, запирающими эти отверстия при нырянии. Трахея и бронхи укорочены, что способствует убыстрению акта дыхания. Легкие однодольчатые с сильно развитой гладкой мускулатурой. Число альвеол относительно большое и размеры их намного крупнее, чем у наземных млекопитающих.

Китообразные способны подолгу не дышать, находясь под водой от 2−10 до 30−40 мин (по некоторым данным, до 2 ч). Длительность ныряния у них обеспечивают значительная емкость легких, слабая чувствительность дыхательного центра к накоплению в организме углекислоты, повышенное содержание миоглобина. Кислородная емкость крови несколько увеличена за счет более высокого содержания гемоглобина в крови и повышения его концентрации в эритроцитах.

Процесс дыхания китообразных обычно можно подразделить на выдох после длительного ныряния, промежуточные короткие вдохи и выдохи и глубокий вдох перед длительным нырянием. Во время промежуточных вдохов и выдохов кит ныряет неглубоко, плывет почти всегда по прямой линии, дышит через правильные промежутки времени. Число промежуточных вдохов — выдохов различно у разных видов и тем больше, чем дольше остается животное под водой во время основного ныряния. Выдох может начинаться у поверхности под водой, в результате чего выдыхаемый с силой воздух образует водяной фонтан, форма и размеры которого в общем характерны для различных видов (по-видимому, фонтан может образовываться и в результате конденсирования пара в теплом выдыхаемом воздухе (в высоких широтах), и в результате захватывания и распыления воды, которая остается при выныривании кита в ложбине, где располагается дыхало).

Некоторые китообразные способны нырять на значительную глубину (кашалоты — свыше 2000 м). Быстрый подъем нырнувшего животного с большой глубины на поверхность воды должен вызвать выделение из крови газообразного азота, растворенного в ней вследствие повышенного давления при нырянии. Пузырьки азота могут закупоривать кровеносные сосуды, вызывая кессонную болезнь и даже смерть. Однако у китообразных кессонной болезни не бывает. Это объясняется тем, что количество азота в легких не намного превышает азотную емкость тканей кита, а воздух в процессе ныряния в легкие больше не поступает (в противоположность тому, что имеет место у водолазов).

Головной мозг китообразных во многих отношениях высоко дифференцирован. Однако по ряду показателей сохраняет весьма примитивные признаки, которые, видимо, были характерны для мозга млекопитающих исходного типа. Масса головного мозга в абсолютных цифрах (белуха- 1,6−2,3 кг; кашалот-7,8−9,2 кг) достигает наибольшей величины среди млекопитающих, но относительно массы всего тела она незначительна (морская свинья-0,8%, голубой кит-0,007%). В укороченном, имеющем округлую форму головном мозгу крупные извилины и борозды располагаются в продольном направлении. Характерно сильное развитие коры полушарий переднего мозга.

Глаза небольшие. Роговица и склера достигают значительной толщины. Хрусталик имеет своеобразную округлую форму. Веки неразвиты. Зрение китообразных, монокулярное, они близоруки. Слезные железы редуцированы, отсутствует и слезно — носовой проход. Жирный секрет гардеровой железы предохраняет глаз от механического и химического воздействия воды. Имеются конъюнктивные железы, не встречающиеся у других млекопитающих.

Органы слуха сильно видоизменены. Ушная раковина редуцирована. Наружный слуховой проход открывается позади глаза маленьким отверстием. Интересно мнение, что рудиментарный слуховой проход может служить самостоятельным чувствующим органом, воспринимающим изменение давления. Барабанная перепонка выгнута наружу (усатые киты) или внутрь (зубатые киты). С внешней стороны барабанная перепонка усатых китов покрыта своеобразной ушной пробкой, состоящей из ороговевшего эпителия и ушной серы. Китообразные способны улавливать широкий диапазон звуковых волн от 150 до 120−140 кГц, т. е. даже ультразвуковые колебания. Высокая степень развития слуховых отделов мозга зубатых китов свидетельствует об особой остроте их слуха, почти уникальной среди млекопитающих; у усатых китов слух хуже по сравнению с наземными млекопитающими. Китообразные способны к эхолокации, как и летучие мыши. В связи с тем, что голосовые связки у китообразных отсутствуют, они не могут издавать звуки обычным для млекопитающих способом. Звуки производятся в результате вибрации нижней части перегородки между носовыми мешками или колебаниями складки наружного клапана в результате пропускания воздуха из носовых мешков. Дельфины способны испускать серии коротких звуковых импульсов, длительность которых составляет 1 мс, а частота следования меняется от 1−2 до нескольких сот Герц.

На протяжении последних 47 миллионов лет в ходе эволюции китообразных было два качественных скачка, сопровождавшихся ростом объема мозга. Первый такой скачок произошел 39 миллионов лет назад (с ним и отождествляют появление «на вооружении» китов эхолокации), второй — около 15 миллионов.

В кровеносной системе китообразных сильно развита артериальная сеть, находящаяся на вентральной стороне позвоночного столба, в области шеи, грудной клетки, между ребрами, в основании головного и вокруг спинного мозга. Она образована огромным числом извилистых артерий, связанных между собой многими анастомозами.

Температура тела китообразных сходна с температурой наземных млекопитающих и колеблется в пределах от 35 до 40 гр. С (верхняя граница отмечалась у раненых китов или пойманных после преследования дельфинов). Сохранение высокой температуры тела в воде, проводящей тепло во много раз лучше, чем воздух, осуществляется толстым слоем подкожной жировой клетчатки.

Почки китообразных многодольчатые, относительно более крупные, чем у наземных млекопитающих. Мочевой пузырь небольшой и в шейке не имеет сфинктера, что способствует частому мочеиспусканию это также может служить сигналом для других китов. Китообразные, не пьют морскую воду. Они получают необходимую влагу из пищи.

Семенники располагаются в брюшной полости. Из дополнительных желез имеется только простата. Матка двурогая.

У самок усатых китов половое и заднепроходное отверстия разделяются друг от друга значительным пространством, а у зубатых они расположены в едином углублении и окружены общим сфинктером. Самцы постоянно или очень подолгу в течение года способны к оплодотворению. У самок в начале беременности в матке могут находиться два или три зародыша, из которых вскоре остается только один. Плацента диффузного типа.

Роды происходят под водой. Детеныш рождается вполне развитый, способный к самостоятельному передвижению. Пропорции его тела весьма сходны с пропорциями тела взрослых китов, а размеры достигают Ѕ - ј длины тела матери. Самки некоторых китообразных могут быть оплодотворены вскоре после родов во время лактационного периода. Кормление детенышей совершается под водой, длительность каждого приема пищи — несколько секунд. Молоко вбрызгивается в ротовую полость детеныша сокращением особых мышц самки.

Млечные железы самки располагаются по бокам полового отверстия. Два соска (по одному с каждой стороны) залегают в щелевидных складках и только в период лактации выдаются наружу. Самки китов продуцируют различное количество молока в сутки: от 200−1200 г у дельфинов до 90−150 л у финвала и 200 л у голубого кита. Молоко густое, обычно кремового цвета. Характерно, что его поверхностное натяжение в 30 раз больше, чем у воды, что особенно важно, так как струя молока не расплывается в воде. Питательность китового молока весьма высока.

Рост детенышей во время вскармливания их молоком происходит быстро. Например, детеныш голубого кита за 7 месяцев жизни вырастает с 7 до 16 м, т. е. среднесуточный прирост в длину составляет 4,5 см.

Половой диморфизм проявляется главным образом в различной длине тела самцов и самок. Самки усатых китов крупнее самцов, а большинства зубатых, наоборот, меньше. Диплоидное число хромосом у 12 видов зубатых китов и 4 видов усатых (сейвала, малого полосатика, финвала и серого кита) равно 44, а у кашалотовых-42.

Распространены во всех океанах и в большинстве морей Земного шара. Некоторые виды распространены широко и встречаются как в теплых, так и в холодных морях (некоторые виды из семейства дельфинов), другие имеют меньший ареал (серые киты обитают в субтропических, умеренных и холодных водах северной половины Тихого океана и в Чукотском море), ареал третьих еще более ограничен (нарвал не покидает вод Арктики), наконец, ареал речных и озерных форм совсем незначителен.

Большинство видов — стадные животные; держатся группами от нескольких голов до сотен и тысяч особей. Встречаются как возле побережий, так и в открытом море. Представители некоторых видов способны подниматься вверх по крупным рекам, впадающим в море, а отдельные виды постоянно живут в реках. У большинства китов питание специализировано, и среди них встречаются планктофаги, теутофаги, ихтиофаги и сакрофаги. Кормятся массовой или штучной добычей. Среди китообразных есть быстрые пловцы (касатки, многие дельфины) и относительно медленно передвигающиеся (серые киты). Большинство китов постоянно держатся в поверхностных водах. Некоторые, например кашалот, могут нырять на значительную глубину. Численность различных видов китообразных неодинакова. Многие из них весьма многочисленны и могут встречаться тысячными стадами (дельфин-белобочка), другие, напротив, очень редки и встречи с ними отмечены всего несколько раз (некоторые представители рода ремнезубов, карликовый кашалот, карликовая касатка). Естественные колебания численности не изучены; вряд ли они могут быть значительными.

Для большинства видов характерны периодические миграции. У некоторых видов протяженность миграционных путей относительно невелика (азово-черноморская морская свинья — из Азовского моря в Черное и обратно); у других огромна (некоторые крупные киты — от тропических вод до высоких широт).

Китообразные преимущественно моногамы. Рождают одного, редко двух детенышей. Сильно развит материнский инстинкт.

Врагов, кроме человека и касатки, практически не имеют. Остатки дельфинов находили в желудках тигровых и гренландских акул.

Почти 100% особей заражены эндои эктопаразитами. Эктопаразиты: китовые вши — Cyamus, копепода — Penella, усоногие ракообразные — Conchoderma — свойственны особенно крупным китам.

Китообразные всегда имели важное промысловое значение. Мясо китов употреблялось в пищу, из жира варили мыло, маргарин и лампадное масло вещества, которые содержатся в их тушах, использовали как воск и благовония, делали из них взрывчатку и множество других вещей.

Охотится на китов человек начал с давних пор, так, уже в двенадцатом веке охота эта была одним из традиционных занятий басков. Традиционна она была также и для племен эскимосов, алеутов, индейцев и японцев. Но размеры китов и примитивные орудия охоты на них, не позволяли в древности людям добывать большое количество китов.

С развитием мореходства и кораблестроения, стал обширно развиваться и китобойный промысел, который приносил огромную прибыль. Но китобои вооруженные только ручными гарпунами, могли справиться далеко не с каждым китом. Если не считать небольших китов, таких, например, как гринда, бутылконос, белуха или нарвал, то, в сущности, охота велась только на гренландских и бискайских китов и кашалотов. И тому была серьезная причина. Убитые киты этих видов всплывают на поверхность, их можно привязать к шлюпке и отбуксировать к берегу. Быстроходные же и могучие полосатики были тогда, недосягаемы, так как они, будучи убитыми, тонут и легко могли увлечь за собой на дно лодку вместе с охотниками.

С изобретением паровых судов, гарпунной пушки, амортизаторов для линей и компрессорами для накачивания туш воздухом, стали доступны для промысла сотни тысяч полосатиков, до тех пор спокойно резвившихся во всех морях.

Вся история китобойного промысла — это история хищнического истребления китов. Они постепенно исчезали, вид за видом, в одном районе Мирового океана за другим. В 18 и 19 веках китобойный промысел в Арктике привел к почти полному уничтожению запасов гренландских китов у Шпицбергена, у Гренландии, В Девисовом проливе и в тихоокеанском секторе Арктики; бискайский кит, обитающий в умеренных водах, был истреблен сначала в северном, а потом и в южном полушарии. В 19 веке серый кит исчез из лагун Калифорнии, куда раньше он приплывал для размножения. В начале двадцатого века резко сократилась численность горбатых китов, тогда китобои переключились на синих китов, и за двадцать с небольшим лет почти полностью их выбили.

В 1949 году была образована Международная Китобойная Комиссия (МКК), в которую входили четырнадцать стран. Создание китобойной комиссии проходило под лозунгом «Спасти морские ресурсы». Тем не менее, за пятьдесят с лишним лет ее существования были переработаны туши почти двух с половиной миллионов гладких и полосатых китов. Никогда еще такое количество этих водных млекопитающих не погибало за такой короткий срок.

С 1985 года МКК не было выделено ни одной квоты на добычу китов — гигантов, но этот запрет действует только на государства входящие в состав МКК. К счастью, количество членов МКК неуклонно растет.

Но принятые решения не могут защитить большинство китообразных, так как в компетенцию комиссии не входит охрана так называемых мелких китов. И ежегодно погибают тысячи мелких китов. В Японии или, к примеру, на Фарерских островах их стаями загоняют в бухты и вспарывают им животы, пока вся вода не окрасится в красный цвет.

Ископаемых остатков китообразных известно относительно немного. Наиболее примитивные из известных нам китообразных (Protocetus, подотряд Arhaeoceti) были найдены в среднем эоцене в Северной Африки. Представители подотряда Arhaeoceti образовали специализированную ветвь, дивергировавшую от ранних предковых форм и развивавшуюся самостоятельно до полного исчезновения в верхнем эоцене. Ископаемые остатки из позднего среднего и верхнего эоцена свидетельствуют, что Arhaeoceti имели две основные группы, различающиеся по размерам и скелету. Представитель одной из них — Basilosaurus, имел змееподобное тело длиной 17−22 м, специализированный позвоночник, способный изгибаться, как у змеи, и горизонтально расположенный маленький хвостовой плавник.

Представители другой группы — Dorudon, Prozeuglodon, были значительно меньших размеров и походили на дельфинов. Их позвоночник напоминает позвоночник современных дельфинов. О предках китообразных нет единого мнения. Ряд ученых высказываются в пользу происхождения китообразных от копытных, с которыми они имеют ряд общих черт: диффузную плаценту, двурогую матку, сложный желудок. Анализы числа хромосом и изучение реакции преципитации белка крови китообразных подтвердили эту гипотезу. Другие исследователи на основании сходства в строении скелета и зубной системы древних китообразных с креодонтами предполагают, что китообразные произошли от последних. Высказывается предположение, что родоначальниками китообразных явились более древние формы, чем креодонты, а именно меловые насекомоядные. Некоторые ученые (например, Клей-ненберг, 1958; Андерсон и Джонс, 1967) предполагают дифилитическое происхождение отряда китообразных. Эволюция усатых и зубатых китов, по их мнению, шла путем конвергенции, а не дивергенции, и, следовательно, правильнее считать эти подотряды отрядами. В подтверждение своей гипотезы авторы приводят многочисленные морфологические различия между усатыми и зубатыми китами. Проблема дифилитического происхождения китообразных разработана еще недостаточно и требует дальнейшего изучения. Наиболее древние остатки усатых китов известны из верхнего олигоцена, а зубатых — из значительно более древних отложений — верхнего эоцена. Предки усатых китов имели зубы, о чем свидетельствуют не только палеонтологические, но и эмбриологические данные.

Скорости движения.

Прирученные касатки могут развивать скорость 38 км/ч, полосатый продельфин, большелобый [уздечковый] продельфин — 43 км/ч, гринды, или шароголовые дельфины — 49 км/ч. Самые быстрые киты могут плыть со скоростью 56 км/ч. обычная же скорость китов не такая высокая — скорость передвижения у пасущихся белух лишь 1,5−2 км/ч, а у напуганных возрастает до 22 км/ч. В скорости хода горбатые киты уступают настоящим полосатикам, делая 13−15, а при ранении 25 км/ч. Пасущийся синий кит передвигается со скоростью 11−15 км/ч, а напуганный развивает скорость 33−40 км/ч. Но столь стремительно он может двигаться лишь несколько минут, ведь при такой скорости его огромное тело должно развивать мощность до 368 кВт.

китообразный семейство дельфиновый плавник.