Характеристика китообразных

ПЛАН РЕФЕРАТА.

1. Введение.

2. Кожный покров.

З. Нервная система.

4. Слух и локация.

5. Пищеварительная система.

6. Отличия дельфинов от усатых китов.

7. Кровеносная система.

а) Характеристика крови.

б) Особенности кровообращения.

8. Некоторые черты адаптации китообразных к погружению длительному пребыванию под водой.

9. Дыхательная система

10. Заключение.

ВВЕДЕНИЕ.

Китообразные исключительно водные млекопитающие. Они живут, рожают детенышей, вскармливают их молоком, дышат атмосферным воздухом и, когда приходит время, умирают в водной стихии.

Форма тела дельфинов вытянутая, хорошо обтекаемая. Задние конечности исчезли и лишь изредка встречаются в виде рудиментар­ных образований, а передние превратились в веслообразные грудные плавники - рули глубины, поворотов и тормоза,

Окраска тела китообразных варьирует от аспидно-черной до чисто-белой, с различными видовыми вариациями в соотношении тем­ных и светлых участков, образующих пятна, полосы, разводы, что создает характерную для вида окраску. Видоспецифический рисунок является не только опознавательным вплоть до семейных группиро­вок у дельфинов, но выполняет защитную, маскирующую функцию и, наоборот, демонстративно-ошеломляющую. У некоторых видов окраска меняется с возрастом животного (белуха, продельфин). Постоянное обитание в водной среде наложило резкие отпечатки на внешний облик китообразных и повлекло за собой значительные морфо-функциональные адаптации.

Дельфины относятся к подотряду зубатых китов.

КОЖНЫЙ ПОКРОВ.

В ходе эволюции у китообразных, передвигающихся в плотной водной среде, образовались легко обтекаемая форма тела, упругий кожный покров, способный задерживать появление турбулентных пульсаций в пограничном слое воды, сформировался особый локомоторный орган - хвостовой плавник - эффективный машущий движитель. при­водимый в движение сильной мускулатурой,

Однако проблема передвижения китообразных с высокой скоростью была решена природой только тогда, когда появились два важнейших приспособления - саморегуляция гидроупругости плавников и са­монастройка кожи к быстрому плаванию путем демпфирования. Саморегуляция плавников - не известное ранее явление - была от­крыта советскими учеными в 1968 году на основа разносторонних исследование проведенных на пяти видах дельфинов. Эти исследо­ватели установили, что у китообразных происходит автомати­ческое (рефлекторное) регулирование упругости плавников, особенно хвостового, в зависимости от скорости плаванья при помощи специ­фических комплексных артерио-венозных сосудов, общего распреде­лительного узла кровеносной системы и особой структуры покровных тканей хвостового плавника, включающих покрытие из сухожильных тяжей.

Саморегуляция гидроупругости плавников позволяет китообразным двигаться с огромно скоростью и догонять морских, скоростных рыб и головоногих моллюсков, обеспечивает высокую маневренность, возможность совершать высокие прыжки, внезапные рывки, мгновенные остановки при стремительном ходе и т.п. Экстремальный режим плаванья китообразных создал необходимость изменения и регулирования упругих свойств плавников, и прежде всего хвостового плавника. Во время самого быстрого движения плавники дельфина имеют наи­большую упругость, при отдыхе они расслабляются. Открытие явления саморегуляции гидроупругости плавников китообразных создает возможность технического моделирования разных устройств и конструк­ций с регулируемой упругостью и жесткостью их некоторых частей.

Другой секрет дельфина - переменное демпфирование его кожи на различных скоростях плаванья, что является главной адаптацией кожных покровов китообразных и быстроходности. Демпфирование кожи у дельфинов осуществляется в основном сосочковым слоем, обильно снабженным кровеносными сосудами и нервами. Каждый сосо­чек кожи благодаря увеличению или уменьшению просвета кровеносных сосудов на различных скоростях плаванья обладает переменной упругостью. В целом, по всей коже это создает оптимальные условия демпфирования в соответствии с той или иной. скоростью плаванья. Такое регулирование переменного демпфирования совершается живот­ными рефлекторно.

Дельфин при движении тонко использует в различных сочетаниях средства уменьшения гидродинамического сопротивления воды и управ­ления пограничным слоем на поверхности своего тела., Он может улавливать гидродинамическое давление поля движущихся судов.

НЕРВНАЯ СИСТЕМА.

Строение мозга китообразных подтверждает мнение о том, что киты являются наиболее атипичными и специализированными представителями млекопитающих.

Для всех видов дельфинов показано, что они для ориентировки пользуются принципом эхолокации посредством ультразвукового сонара. Соответственно этим наблюдениям в их мозге выделяются сильно развитые слуховые нервы, трапециевидное тело, медиальное коленчатое тело. Все эти образования являются центральными образова­ниям слухового анализатора.

Уже макроскопически заметные количественные различия отдель­ных отрезков акустической системы у разных видов китов, по види­мому, связаны с установленными биоакустическими различиями сонограмм.

В мозговом стволе китов продолговатый мозг, мост, средний мозг обнаруживаются на типичных для них местах. Нижние оливы у всех китов развиты очень сильно. У большинства видов китообразных мозжечок развит сильнее, чем у наземных млекопитающих. У дельфинов мозжечок почти совсем прикрывается большим передним мозгом. По относительному весу мозжечка речные дельфины выделяются среди остальных зубатых китов - 6,7-11,8 % общего веса мозга; у остальных - 15-19%. Кора полушарий богата бороздами и хорошо выражена.

СЛУХ И ЛОКАЦИЯ.

Китообразные издают многочисленные и разнообразные звуки, которые в описательном плане могут быть охарактеризованы, как рев, стон, мычание, визг, треск, трель, скрип, удар, грохот, выстрел и т.д. К настоящему времени можно считать установленным, что все виды китообразных издают звуки, но полнота их изученности у разных видов, родов и семейств неодинакова. Лучше всего исследованы сигналы дельфинов.

Звуки зубатых китов охватывают необычайно широкий спектр час­тот - от нескольких герц до почти трехсот килогерц, эти сигналы можно разделить на импульсные и непрерывные. Импульсные сигналы (щелчки) состоят из отдельных посылок широкой полосы (с максимумом интенсивности от 20 до 50 Кгц) с очень крутым передним фронтом, длительностью порядка 0,1 мсек. Частота посылок таких импульсов в секунду может изменяться от единиц до сотен, и на слух они сливаются в щебет, скрип, лай. Длительность каждого сигнала может изменяться от щелчка к щелчку и обычно уменьшается при возраста­нии числа импульсов в секунду, а так же в бассейне по сравнению с морем.

Сигнал типа щелчка у зубатых китов по своей спектральной ком­позиции может быть описан, как белый шум, поскольку в нем при­сутствуют частоты очень широкого диапазона. Полоса частот в щел­чке варьирует у животного в зависимости от обстоятельств. Для распознавания обычно используют более высокие частоты, а для ори­ентации - более низкие и продолжительные (в несколько миллисекунд). Эти сигналы могут возбуждать сильное эхо. У афалины щелчки двойные, каждый длительностью 0,4-0,7 мсек. и с интервалом около 1 мсек, косатка излучает серии щелчков, по 10-15 в каждой, с малой частотой повторения. Типичная серия начинается с более высоких частот и заканчивается низкими (500-350 Гц). Продолжительность отдель­ного щелчка косатки 10-35 мсек. Импульсные сигналы обычно сопут­ствуют локации.

Другой большой класс звуков китов представляют сигналы, на­зываемые непрерывными. Часть их воспринимаются на слух. как свисты, почти монохроматические, амплитудно- и частотно-модулированные, длительностью 0,1-3,6 секунд, частого 4-30 Кгц. Другие звуки этого класса имеют более сложный спектральный состав и восприни­маются как рев, вой, трубные звуки и т.п. Для них характерна ком­плексность свиста и импульсов. Свисты обычно относят к коммуни­кативным сигналам, хотя и не исключено их использование и для локации.

В 1957 году зоологи из США, описывая новый вид, морской . свиньи из Калифорнии, заметили, что лобная поверхность ее черепа подобна форме параболического зеркала, а мягкие части над челюстными кос­тями напоминают линзу. Возникла мысль, что голова морской г свиньи может концентрировать звуки, излученные воздушными мешками, как рефлектор и фокусирующий аппарат. Так зародилась гипотеза звуко­вого прожектора и акустической линзы дельфинов, красиво объясня­ющая точность, прицельностъ и дальность эхолокации. В дальнейшей разработке этой гипотезы принимали участие как американские, так и советские ученые.

Тот факт, что эхолоцирующий дельфин, приближаясь к добыче, покачивает головой-, как бы нацеливаясь на рыбу своим звуковым лучом, указывает, что звуковые волны дельфины посылают направленно.

Наши исследователи показали, что череп и мягкие ткани головы дельфинов действительно концентрируют звуковые колебания и играют роль акустического прожектора и звуковой • линзы. Испытания пока­зали, как изменяется направленность звуков, формируемая черепом и целой головой дельфина в зависимости от частоты акустического изучения. Оказалось, что с увеличением частоты от 10 до 180 Кгц направленность звуков, обусловливаемая вогнутой передней повер­хностью мозговой части черепа и мягкими тканями голова, четко возрастает, и звуковое поле суживается.

Основную роль концентратора звука выполняет череп, а дополни­тельную - мягкие ткани головы.

Зубатые киты - это адаптивно измененные локаторщики, чей че­реп с мягкими частями, звукосигнальный аппарат и орган слуха при­способились для генерации звуков, их посылки, восприятия эха и анализа. Все это наложило глубоки отпечаток на особенности био­логии, анатомии и физиологии группы.

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Пищеварительная система млекопитающих - одна из наиболее до­ступных для убедительной функциональной трактовки, строение ее у китообразных имеет глубокие черты сходства с таковой у других млекопитающих, но в то же время показывает некоторые важные, глу­бокие отличия, в разной степени характерные для разных предста­вителей отряда китообразных.

Ротовое отверстие ограничено со стороны верхней челюсти плотными складками кожного покрова, лишенными собственной мускулатуры и покрытыми многослойным ороговевшим эпителием. Таким образом, можно сказать, что у китообразных нет типичных губ, характерных для млекопитающих, равно как нет и щек. Однако с анатомической точки зрения эти плотные кожные складки являются губами, опреде­ляющими границы ротовой полости.

Большая поверхность ротовой полости лишена каких бы то ни было желез. Язык менее подвижный, чем у наземных млекопитающих.

У китообразных функции ротовой полости как переднего отдела пищеварительного тракта многообразны. Добыча у зубатых китов схватывается, умерщвляется и удерживается зубами и твердыми губами. Ориентация добычи и начало проталкивания ее в глотку осуществляется разнообразными движениями языка. В аборальной части ротовой полости дельфинов проталкивается пища и начинает обволакиваться секретом слизисто-белковых желез, что облегчает ее дальнейшее проталкивание.

Со дна глотки, там, где у наземных животных находится вход в гортань, у зубатых китов поднимаются два черпаловидных хряща и надгортанник, образуя твердую хрящевую трубку, перегораживающую полость глотки в ее центральное части поперек, тем самым разделяя пути пищи и воздуха.

Для всех китообразных характерно сложное многокамерное стро­ение желудка. Общее число отделов желудка колеблется от трех до тринадцати у разных видов китообразных. Первый отдел желудка слу­жит в основном для механической обработки пищи. Однако механичес­кая обработка пищи не была бы так эффективна, если бы в этом не участвовал секрет желудка из второго отдела.

Интересно, что в начале желудка китообразных нет кардиального сфинктера, препятствующего у многих млекопитающих выбра­сыванию пищи в пищевод. Очевидно, киты способны легко извергать из желудка остатки пищи. Прямые наблюдения в природе и в неволе подтверждают, что испуганный зверь может срыгивать пищу.

В строении тонкого и толстого кишечника особенностью явля­ется отсутствие у большинства дельфинов слепой, кишки. Также у дельфинов отсутствует желчный пузырь.

ОТЛИЧИЯ ДЕЛЬФИНОВ ОТ УСАТЫХ КИТОВ.

У зубатых китов наружное дыхательное отверстие одно, у уса­тых - два; у дельфинов имеется сложная система воздушных мешков, связанная с наружным носовым проходом, надгортанники и черпаловидные хрящи удлинены в гортанную трубку. На удлиненных межчелюстных и верхнечелюстных костях черепа всегда располагается своеобразная жировая подушка, в отличие от китов, у которых этого нет.

Это показывает, что дельфины отличаются не только от назем­ных млекопитающих, но и от второго подотряда - усатых китов.

КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА.

Хотя в самых общих чертах кровеносная система китообразных не отличается от таково а наземных млекопитающих, имеется неко­торые важные особенности, так или иначе связанные с адаптацией к водному образу жизни. К таким особенностям относится пер­вую очередь мощное развитие артериальной и венозной чудесной сети, которая располагается в основании черепа и грудной области. Долгое время функциональное значение этого образования оставалось неясным (широко распространено было предположение о роли ее в качестве депо крови). Сейчас известно, что в той или иной степени чудесная сеть хорошо развита у всех млекопи­тающих, ведущих водный образ жизни. Одно. из функций этой структуры является регуляция пульсирующего давления в крове­носной системе, развивающегося в результате задержки дыхания у китообразных. Прижизненная ангиография показала, что мозг дельфинов (исследована афалина) снабжается кровью не прямо из сонных артерий (как это обычно происходит у млекопитающих), а исключительно через околопозвоночную чудесную сеть,

Характеристика крови.

Общее количество крови в организме китообразных колеблется у разных видов. Так, у обыкновенного дельфина кровь составляет 8-9% общего веса тела. Исследования показали, что между близкими формами существуют определенные различил в количестве крови в организме, совпадающие с разли­чиями в активности животного: чем более подвижный образ жизни свойствен виду, тем относительно большее количество крови у него (у афалины - 71мл/кг веса тела, у короткоголового дель­фина – 108мл/кг, у дельфина Далля - 143мл/кг).