Журнал «Вокруг Света» №03 за 1973 год

Журнал Вокруг Света

Роль жабр пока мало изучена. Но ясно, что это не только орган дыхания. Кто из нас не видел, как рыбки в аквариуме, резко закрывая жаберные крышки и рот, передвигаются на большие расстояния? Ничего удивительного в этом нет: жаберный механизм «по совместительству» — гидрореактивный двигатель.

Но это в спокойном режиме. При быстром плавании рот и жаберные крышки открыты постоянно. Через жабры идет непрерывный ток воды, чью скорость, сужая или расширяя жаберные щели, рыбы способны регулировать. Рыба может задать потоку скорость большую, чем скорость движения ее самой, и тогда он «смывает» с ее тела слой воды.

А от состояния этого пограничного слоя скорость движения зависит весьма значительно. Так что рыбы, очевидно, управляют им. Как и дельфины. Но иначе, чем дельфины, и, похоже, с большим эффектом.

Итак, с помощью разных конструктивных ухищрений (мы перечислили только часть) меч-рыба добивается рекордных скоростей, довольствуясь «скромной» мощностью порядка 20—30 лошадиных сил на 100 килограммов веса.

Правдоподобна ли для живого существа такая энерговооруженность, сравнимая с энерговооруженностью легкого самолета? Точный расчет сделать трудно, приходится идти окольным путем. Максимальная эффективность человеческого организма — в прыжке — примерно 12—15 лошадиных сил. Хищники относительно сильней людей (попробуйте удержать в руках хотя бы крупного кота, если он этого не хочет), да и мускулатура у них работает рациональней. Так что, очевидно, мощность в 20—25 лошадиных сил на 100 килограммов веса возможна. Во всяком случае, на короткое время. Но меч-рыба развивает такую удельную мощность довольно длительное время. И главное, она рыба, а не млекопитающее.

Еще со школьной скамьи мы усвоили, что рыбы — это низкоорганизованные позвоночные, с примитивным двухкамерным сердцем, вялым кровообращением, температурой тела, равной температуре среды. У таких существ должна быть слабая энергетика.

Но, может быть, мы просчитались и мощность меч-рыбы куда ниже предполагаемой? Такое допущение загонит нас, однако, в еще более серьезный тупик, ибо придется допустить, что меч-рыба изменяет среду при движении прямо-таки фантастическими способами.

А почему бы и нет? Разве природа не богаче наших представлений о ней? Но прежде чем пускаться в безудержное фантазирование, где мы пока все равно не найдем никаких точек опоры, рассмотрим, способно или нет «низкоорганизованное» существо достичь нужной нам энерговооруженности.

Такой уровень энергетики возможен только при высокой, хотя бы в период активной деятельности, температуре тела. Но рыбы существа холоднокровные...

Другими они на первый взгляд и не могут быть. Дыхание у рыб обеспечивается большой площадью соприкасающихся с водой дыхательных тканей жабр, что делает их идеальным теплообменником. Чем интенсивней работает организм рыбы, тем больше выделяется тепла. Тем интенсивней ток крови и унос тепла через жабры... Поэтому температура тела рыбы может лишь незначительно превышать температуру воды.

Но рыбаки, промышляющие тунцов, давно заметили, что они градусов на десять теплее, чем окружающая вода. И это в сети! Во время интенсивного движения (а скорость тунцов лишь немногим уступает скорости меч-рыбы) разница температур должна быть существенно выше. Скажем, 12—15 градусов. При температуре океана 25—28 градусов температура тела тунца или меч-рыбы — 40— 41 градус.

Вот так холоднокровные существа! При такой температуре тела все биохимические процессы идут чрезвычайно интенсивно, буквально на грани

возможного.

Выяснилось, что организм скоростных рыб снабжен парой сосудистых сплетений, которые расположены по бокам тела, неподалеку от жабр. Крупные сосуды, идущие к жабрам и от жабр, разветвляются на множество мелких, параллельных. Эти сосуды тесно переплетаются, но нигде не соединяются друг с другом. Смысл этой картины ясен каждому инженеру: теплообменник! Кровь, поступающая в жабры, охлаждается противотоком, но, охлаждаясь, она подогревает кровь, идущую из жабр: потери тепла снижаются, и становится возможным повышение температуры тела.

Тут-то и раскрываются все преимущества жабр перед легкими! Чем выше скорость, тем чаще должно быть дыхание. Но легкие — «двухтактный» аппарат: вдох — выдох, выдох — вдох... А жабры — аппарат прямоточный: здесь рост скорости сам увеличивает подачу воды и, следовательно, растворенного в ней кислорода. Поэтому предельные возможности жабр выше возможностей легких.

Так что вопреки прежнему мнению теплокровное животное, дышащее жабрами, в принципе могло бы существовать, и существовать неплохо. Почему же скоростные рыбы не стали истинно теплокровными?

Дело, вероятно, в новом противоречии, которое конструктор-природа разрешить не смогла.

Меч-рыба всю свою жизнь (кроме нереста) проводит в воде с температурой не ниже 22—25 градусов. Эта температура обеспечивает высокую «стартовую» готовность, позволяющую и на «холодных мышцах» уклониться от атаки врага (если у меч-рыбы вообще есть враги). За это, однако, надо расплачиваться постоянной миграцией вслед за устойчиво высокой температурой воды.

Полностью теплокровный вариант позволил бы скоростным рыбам освоить и более холодные пространства. Но тогда значительно возрос бы расход энергии на поддержание высокой температуры тела. Возросла бы, следовательно, потребность в пище. Это последнее обстоятельство, по-видимому, оказалось решающим.

Впрочем, возможно и другое. Скоростная конструкция рыб оказалась настолько удачной, что исчез — временно или навсегда — стимул для усовершенствования. Действительно, врагов у «морского тигра», похоже, не осталось, пищи хватает, зачем ему совершенствоваться?

Итак, меч-рыба и другие спринтеры моря — весьма интересный и заманчивый объект для бионических исследований, ибо они «знают» то, что очень пригодилось бы кораблестроителям. Это, так сказать, в чисто прикладном плане. Но на какие общебиологические и гидродинамические закономерности могут еще вывести те же исследования! Увы, меч-рыба — не дельфин: никакого дружелюбия к человеку она не питает. Изучение их вещь заманчивая, но трудная и долгая. Потому неизвестно, когда мы наконец точно узнаем, какие сокровенные и нужные нам секреты хранит этот чемпион воды и суши.

Л. Брянский, кандидат технических наук

Государство два раза в сутки

Странноватое заглавие правдивой истории, которую мы приводим ниже, отнюдь не случайно и имеет свое объяснение.

Прежде всего необходимо сообщить хоть самые краткие сведения о государстве, которое мы описываем. Называется оно «Республика Минерва». Население: нет. Территория: два раза в сутки — во время отливов.