книги из ГПНТБ / Зуев, Г. В. Живые ракеты

ры и каракатицы плавают головой вперед. А осьминоги, не имеющие клапана, совсем лишены такой способности. Закономерность это или случайность? Ответ на данный вопрос мог дать только эксперимент...

Предельно осторожно и тщательно ампутировали во­ роночный клапан у первого кальмара. Что будет? Как он себя поведет? И вот кальмар медленно плавает в аква­ риуме, неторопливо помахивая плавниками. Вообще в неволе эти головоногие плавают только медленно, вытал­ кивая слабую струю воды: первый же сильный толчок мо­ жет кончиться трагически — животное разобьется о стен­ ку аквариума. Поэтому для изучения головоногих лучше всего пользоваться не обычными аквариумами, а осо­ быми — длинными и узкими, похожими на гидродинами­ ческие лотки. Только в таких трубах можно наблюдать за их естественным поведением.

Кальмар с ампутированным вороночным клапаном делает, наконец, резкий и сильный бросок хвостом вперед. Отличный бросок! Однако нас интересует бросок в проти­ воположную сторону — головой вперед. Нужно чем-то испугать животное.

Все попытки тщетны — кальмар начисто утерял спо­ собность двигаться головой вперед. И второй, и третий ампутированные кальмары ведут себя так же. Значит, предположение о том, что вороночный клапан участву­ ет в регулировании плавания головой вперед, пра­ вильно.

Возникает другой вопрос. Каким образом отсутствие клапана лишает кальмара способности к плаванию впе­ ред, каков механизм действия этого явления?

Обратимся к более детальному рассмотрению поло­ жения воронки и клапана при плавании кальмаров впе­ ред и назад. При движении хвостом вперед воронка вытя­ нута вдоль тела. Вороночный клапан плотно прижат к

31

верхней стенке и прак­ тически составляет с ней единое целое.

Совсем иначе рас­ положен вороночный клапан при плавании головой вперед. В этот момент свободный ко­ нец воронки несколько удлиняется и изгибает­ ся в вертикальной пло­ скости таким образом, что входное отверстие разворачивается на

180°, а клапан оказывается в изогнутом участке воронки. Попробуем снова обратиться к законам гидравлики для объяснения функционального значения вороночного кла­ пана. Известно, что при движении жидкости в извитом ка­ нале на изогнутую стенку действует сила реакции массы жидкости. Равнодействующую этой силы обозначим бук­ вой R. Другими словами, в изогнутом участке возникает своеобразный «гидродинамический удар», способный выз­ вать механические повреждения, для предупреждения че­ го и необходима дополнительная прочность изогнутого участка. Поэтому вороночный клапан можно определить

как некое «арматурное» образование.

Более сильное развитие клапана у кальмаров связано с тем, что сила реакции струи у них значительно большая, чем, например, у каракатиц. Увеличение механической прочности стенки воронки за счет клапана можно считать более совершенным и прогрессивным явлением по срав­ нению с простым утолщением. В этом, случае наряду с увеличением прочности воронки такие ее качества, как эластичность и подвижность, не ухудшаются.

32

Биологическая целесообразность клапана вытекает из самого образа жизни кальмаров. Высокая маневренность и «смена ходов» необходима им при бегстве от врагов, которых у кальмаров более чем достаточно. Этими цефалоподами непрочь полакомиться и рыбы, и птицы, и дель­ фины, и черепахи, и киты,— одним словом, все, кому толь­ ко удается их догнать. Да и крупные кальмары без всяко­ го сожаления поедают своих меньших собратьев.

Я не зря употребил слово «полакомиться»; кальма­ ры — истинный деликатес, и не только для животных. Во многих странах рецепты блюд, приготовляемых из каль­ маров, настолько многочисленны и разнообразны, что их описание заняло бы целую книгу. Например, разве не любопытно, что это за еда — «осьминог в шоколаде»?

Спастись от них можно лишь в том случае, если отлично маневрировать в толще воды, что кальмары делают пре­ восходно. Обитатели дна гораздо реже собираются в стаи; обычно они живут в одиночку или парами. Поэтому ось­ миноги нечасто встречаются со стаей врагов; как прави­ ло, хищник — акула или мурена — нападает в единствен­ ном числе.

Самые страшные враги осьминогов ■— мурены. Они специально подкарауливают жертву возле нор, иногда даже проникают в них. От мурен невозможно спрятаться, они вездесущи.

В свою очередь кальмары также никого не щадят. Их называют «морскими пиратами» и «морскими разбойни­ ками». И не без оснований. Когда кальмары врезаются в стаю рыб, то убивают их столько, сколько могут. Хищ­ ники нередко прокусывают только затылочные кости, а жертву бросают — настолько велика в них жажда убий­

Пелагические осьминоги в отличие от большинства своих род­ ственников не ползают, а плавают. В этом им помогают плав­ ники и зонтик:

1 — вид Danateuthis sp.; 2 — Cirrothauma sp.; 3 — Clrroteuthis macrope.

Безусловно, конструктивно зонтик как гидрореактив­ ный движитель значительно примитивнее мантийно-воро­ ночного аппарата кальмаров. Прежде всего отсутствует сопло — основная часть любого реактивного двигателя.

Можно предполагать, что потеря зонтиком локомотор­ ных качеств связана с особенностями питания пелагичес­ ких осьминогов. Они поедают в основном мелких, насе­ ляющих толщу воды животных — зоопланктон. Поймать планктон нелегко. Для этого нужна своеобразная сеть с очень мелкими ячейками или сито. У усатых китов, пита­ ющихся тоже зоопланктоном, такой сетью служат густые и длинные усы — так называемая цедилка. Когда кит вса­ сывает в рот воду, все мелкие организмы задерживаются на усах.

У осьминогов пища, прежде чем попасть в рот, улав­ ливается зонтиком — ведь ротовое отверстие расположе­ но у них в центре зонтика. Таким образом, зонтик осьми­ ногов— это не только орган движения, но и «ловчая сеть».

ВОРОНОЧНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ

Своеобразно устроен реактивный движитель у наутилуса, этого живого ископаемого моря. В отличие от всех осталь­ ных современных цефалопод мягкое тело наутилуса одето сверху спирально закрученной известковой раковиной. Вследствие этого его мантия почти лишена мускулатуры. Функцию емкости с переменным объемом у наутилусов выполняет большая, хорошо развитая воронка.

Строение воронки у наутилуса также необычное. Вмес­ то трубки — две мясистые треугольные лопасти. На пер­ вый взгляд они не имеют ничего общего с воронкой, од­ нако не нужно спешить с выводами. Стоит только наути­ лусу заметить опасность, как лопасти вмиг сворачивают­ ся в трубку, налегая друг на друга. При сокращении мускулистых стенок из воронки выбрасывается струя во­ ды, и наутилус плывет в обратную сторону. Гидрореак­ тивный аппарат наутилоидного типа можно назвать вороночным.

Вороночный гидрореактивный движитель особенно интересен тем, что является древнейшим локомоторным аппаратом: первые наутилусы уже 500 млн. лет назад «бороздили» моря и океаны. К тому же подобный тип движителя, по-видимому, можно назвать исходным: из него в процессе исторической эволюции образовалось все существующее многообразие реактивных «аппаратов» современных головоногих.

36

□

Реактивный способ — не единственный спо­ соб передвижения цефалопод. Они плавают и с помощью плавни­ ков. Плавники есть почти у всех головоно­ гих, отсутствуют они лишь у осьминогов, живущих постоянно на дне. Когда-то предки этих, осьминогов тоже имели плавники, но утеряли их в процессе эволюции. Об этом ясно свидетельствуют

эмбриологические исследования: на самых ранних ста­ диях развития у зародышей осьминогов появляются плав­ ники, а затем исчезают. Но существуют осьминоги, кото­ рые всю жизнь проводят в плавании; у них плавники хо­ рошо развиты.

Принцип действия плавников как локомоторного ап­ парата основан на отталкивании от воды, поэтому они должны соответствовать определенным требованиям. Прежде всего — быть гибкими и иметь достаточно боль­ шую площадь отталкивания. Изгибания плавников у цефалопод волнообразные — ундулирующего типа (от лат. слова unda — волна). Волнообразно изгибая тело, пла­ вают рыбы. Ундулируют крылья насекомых и птиц в

полете.

Плавники у головоногих чрезвычайно разнообразны по форме: от ромбовидной (у кальмаров) до лентовидной

37

(у каракатиц). Может показаться удивительным, но при ампутации плавников кальмары теряют способность пла­ вать.

Экспериментально доказано, что после нескольких резких и сильных бросков кальмар, у которого плавники отрезаны, падает на дно и погибает.

Этот эксперимент, по нашему мнению, проливает свет на одну из неизвестных до сих пор сторон поведения каль­ маров, а именно — на режим плавания. Очевидно, про­ должительность быстрого реактивного плавания каль­ маров весьма незначительна, так как требует громадных энергетических затрат.

СПОСОБЫ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

Если кальмары предпочитают плавать, то осьминоги ча­ ще и с большей охотой ползают. Заставить их плавать довольно трудно; только в случае крайней необходимости они отрываются от дна: осьминогу намного легче замас­ кироваться от врага на дне, нежели спастись бегством.

Основными способами передвижения головоногих сле­ дует считать плавание, ползание, «хождение» и полет.

ПЛАВАНИЕ

Плавание — сложный процесс, который по-разному осу­ ществляется представителями каждой экологической группы и тесно связан с особенностями их строения. Каль­ мары используют три режима плавания: неподвижное парение, медленное и быстрое плавание.

Н е п о д в и ж н о е п а р е н и е . Термин «неподвижное парение» уже сам по себе предполагает отсутствие посту­ пательного движения. Кальмар как бы висит в толще

38

малейшем резком движении они мгновенно исчезают. Наблюдать парение кальмаров удалось в аквариуме.

Их тело в этот момент расположено под некоторым углом к горизонту, головой вниз. Боковые плавники синхронно ундулируют с частотой порядка 2—3 взмахов в секунду. Движение волны вдоль плавника направлено от хвоста к голове.

Рассмотрим биомеханику парения. Отталкивание плавников от воды создает, естественно, движущую силу, направление которой практически совпадает с продоль­ ной осью тела кальмара. На приведенном рисунке дви­ жущая сила плавников обозначена буквой F.- Разложение этой силы по правилу параллелограмма сил на составля­ ющие обнаруживает присутствие горизонтальной состав­ ляющей F", способствующей перемещению кальмара вдоль оси абсцисс назад, и действие вертикальной состав­ ляющей F', вызывающей поднятие хвоста.

Свободный конец воронки (на рисунке он обозначен буквой а) при парении расположен почти под прямым

39

углом к продольной оси тела, так что сила тяги гидро­ реактивного движителя направлена на то, чтобы поднять голову животного.

Вертикальная составляющая Р' в данном случае яв­ ляется поддерживающей (подъемной) силой, а горизон­ тальная составляющая Р" уравновешивает действие силы F", т. е. не дает возможности кальмару смещаться в го­ ризонтальном направлении.

Под действием указанных сил животное должно всплывать (вертикальный взлет), если общая поддержи­ вающая сила Y численно превышает величину остаточ­ ного веса тела G. Необходимо отметить, что удельный вес кальмаров несколько выше удельного веса воды; мертвые кальмары всегда тонут.

Согласно законам механики, животное находится в равновесии с окружающей водой при условии, когда результирующая сила и момент результирующей пары равны нулю, т. е. при условии:

F + P + G + Y = 0.

При ампутации плавников кальмары теряют способ­ ность к неподвижному парению и могут двигаться только поступательно. Траектория плавания при этом не прямо­ линейна — моллюск плывет по кривой, напоминающей синусоиду. В момент выбрасывания струи из воронкисопла он плывет по восходящему отрезку кривой, в мо­ мент наполнения водой мантийной полости — по нисхо­ дящему. Описанный характер плавания свидетельствует о том, что с ампутацией плавников исчезает одна из под­ держивающих сил, а именно — пропульсивная сила плав­ ников (F), и поэтому нарушается общее равновесие тела.

Таким образом, плавники, расположенные у самого конца мантии, кальмары используют при неподвижном парении; их удаленность от центра тяжести обеспечивает

40