Происхождение, классификация, строение китообразных. Кит – описание, виды, где обитает, чем питается, названия, фото

Китообра́зные (лат. Cetacea) — отряд млекопитающих, полностью приспособленных к жизни в воде. Китообразных вместе с парнокопытными иногда относят к внесистематической группе китопарнокопытных. В обиходе китами называют всех китообразных, кроме дельфинов и морских свиней. Китообразные являются самыми крупными из известных животных, которые когда-либо обитали на Земле.

Научное название cētus и русское кит происходят от греческого κῆτος «морское чудовище».

В водах России встречается около 30 видов китообразных.

Внешний вид

Китообразные имеют веретенообразное обтекаемое тело, гладкую кожу, практически без шерсти. Толстый слой жира защищает от переохлаждения. Передние конечности преобразованы в ласты, задние атрофированы. Хвост заканчивается большим горизонтальным плавником.

Происхождение

Киты, предположительно, произошли от парнокопытных наземных млекопитающих, которые порядка 50 млн лет назад перешли к полуводному образу жизни.

Существуют разные теории о происхождении китов. Предполагалось, что киты, дельфины и морские свиньи произошли от группы наземных млекопитающих, называющихся Мезонихии. Эти существа были похожи на волков, но имели копыта подобно коровам и оленям. Они жили приблизительно 60 миллионов лет назад вокруг древнего моря Тетис, там, где теперь Средиземное море и часть Азиатского субконтинента.

Мезонихии, вероятно, охотились на рыбу и других водных животных в прибрежных болотах и эстуариях. Поскольку они проводили все больше времени в воде, их тела начали изменяться. Они стали более обтекаемыми, и у них развились мощные, сглаженные хвосты. Их передние конечности постепенно превращались в плавники, а задние деградировали. Появился толстый слой подкожного жира, а волосяной покров начал исчезать. Для облегчения дыхания с поверхности воды ноздри у них переместились наверх головы и постепенно превратились в дыхала.

Новые молекулярно-генетические данные свидетельствуют о том, что китообразные — близкие родственники парнокопытных, в частности, гиппопотамов. На основе этих данных предлагается даже включать китообразных в состав отряда парнокопытные и предлагается название Cetartiodactyla для монофилетического таксона, включающего две эти группы.

Недавние исследования показали, что связующим звеном был род индохиусов, обитавший на территории Пакистана и внешне напоминавший современных оленьковых. В течение эоцена предки китов постепенно приспосабливались к жизни в море, заполняя экологическую нишу, которая освободилась после вымирания мозазавров и плезиозавров. Со временем они утратили всякую связь с сушей и приобрели новые адаптационные признаки, утратив черты, характерные для наземных млекопитающих.

Классификация

От общих предков отделились три подотряда китообразных, объединяющих 127 вымерших и 38 ныне живущих родов: древние киты (археоцеты), усатые (или беззубые) киты (мистакоцеты) и зубатые киты (одоноцеты). Современные два подотряда резко различаются между собой как по внешнему и внутреннему строению, так и по биологии. Беззубые киты имеют вместо зубов ряд роговых пластинок, которые свисают с верхней челюсти, называемых «китовым усом», которыми они фильтруют из воды морской планктон.

Общее описание

К отряду принадлежат высокоспециализированные млекопитающие, приспособившиеся к постоянной жизни в воде. Внешне китообразные напоминают рыб, но отличаются от последних наличием теплокровности, лёгочного дыхания, наличием остатков волосяного покрова, внутриутробным развитием плода и молочным вскармливанием детёнышей, и другими признаками, объединяющими их с остальными млекопитающими.

Размеры у китообразных наибольшие среди млекопитающих: средняя длина тела синего кита 25 м, вес — 90-120 т. Самые маленькие китообразные — белобрюхий дельфин и дельфин Гектора, относящиеся к роду пёстрых дельфинов (Cephalorhynchus): длина тела у них не превышает 120 см, масса — 45 кг.

Хвостовые лопасти кита-горбача

Наименьшее сопротивление воды при плавании китообразным обеспечивает обтекаемое тело торпедовидной или каплевидной формы. Этому же способствуют исчезновение волосяного покрова и ушных раковин. Кожа китообразных отличается большой упругостью, эластичностью и несмачиваемостью, что уменьшает трение при быстром плавании.

Голова обычно массивная; заканчивается тупо, заострена или вытянута в «клюв» (рострум). Голова почти без видимого шейного перехвата переходит в туловище, которое постепенно сужается в хвостовой стебель.

Передние конечности превратились в плоские и жёсткие грудные плавники (ласты), которые служат в основном «рулями глубины», а также обеспечивают повороты и торможение. Кистевые части ласт внешне не расчленены, а иногда и сращены внутри.

Свободные задние конечности атрофировались, хотя у некоторых видов обнаруживаются рудименты тазовых костей.

Хвостовая часть тела латерально уплощена; она очень гибкая и мускулистая, служит основным локомоторным органом. На её конце имеются парные, горизонтальные хвостовые лопасти.

Кроме того, у большинства видов на спине находится непарный спинной плавник, который служит своеобразным стабилизатором при плавании.

Хвостовые и спинной плавник относятся к кожным образованиям и лишены скелета; внутри них находится хрящевая ткань.

Грудные, спинной и особенно хвостовой плавники обладают переменной упругостью, которая обеспечивается особыми кровеносными сосудами. Упругость плавников зависит от скорости плавания. Помимо локомоторной плавники выполняют терморегулирующую функцию: через них в первую очередь уходит избыток тепла.

Кожные железы у китообразных отсутствуют; исключение составляют 2 молочные железы, которые расположены в задней половине тела. Соски (2) помещаются в продольных кожных карманах по бокам мочеполовой щели и наружу выступают только у кормящих самок. Под кожей находится слой жировой ткани (ворвани) толщиной от 2,5 до 30 см.

Подкожный жир защищает тело от переохлаждения, помогает удерживать в организме воду, которая иначе диффундировала бы в окружающую среду, а также является энергетическим запасом на время голодовок. Температура тела за счёт хорошей изоляции жировой прослойкой колеблется в пределах от 35 до 40 °C.

Волосяной покров отсутствует. У усатых китов на морде растут отдельные щетинковидные волоски, похожие на вибриссы наземных млекопитающих; они служат органом осязания. У зубатых китов вибриссами во взрослом состоянии обладают только гангский дельфин и амазонская иния, живущие в мутной речной воде; у большинства других зубатых китов вибриссы имеют лишь эмбрионы.

Окраска китообразных бывает однотонной, противотеневой (тёмной сверху и светлой снизу) или пятнистой. У некоторых видов она подвержена возрастной изменчивости.

Скелет

Скелет у китообразных губчатый. В позвоночнике от 41 до 98 позвонков, образующих 4 отдела: сильно укороченный шейный (всегда из 7 позвонков, общая длина которых не превышает 15 см), грудной, поясничный и хвостовой. Грудной отдел несет 10-17 пар рёбер, из которых только первые 2-8 пар сочленены с грудиной.

Межпозвоночные диски придают позвоночнику, особенно его хвостовой части, большую гибкость и подвижность. Задние конечности и крестцовый отдел позвоночника, как правило, утрачены, а кости таза рудиментарны и не соединены с позвоночником. Грудной плавник поддерживает очень короткая плечевая кость, две кости предплечья и многочисленные кости кисти, иногда слитые в лопастеподобную структуру.

Скелет усатого кита (видны рудименты тазовых костей)

Череп китов приспособлен к специфическому способу дыхания — ноздри смещены на темя. Носовые кости уменьшены; теменные сдвинуты вбок так, что верхнезатылочная кость соприкасается с лобными костями. Кости челюстей удлинены в связи с увеличением числа зубов или развитием цедильного аппарата.

Зубы у всех китов имеются в эмбриональном состоянии, но у усатых китов атрофируются, не прорезываясь, и заменяются бахромчатыми роговыми пластинами т. н. китового уса. У зубатых китов зубы конические, однородные, недифференцированные на резцы, клыки и коренные. Наибольшее их число отмечается у продельфина Stenella longirostris: от 172 до 252 зубов. Меньше всего зубов у нарвала: 2 зуба в верхней челюсти, причём у самок они обычно не прорезываются, а у самца левый зуб превращён в длинный бивень.

Органы пищеварения

Язык хорошо развит, мягкие губы отсутствуют. Слюнных желез нет или они рудиментарные. Китообразные заглатывают добычу целиком, не пережёвывая. Желудок сложный, многокамерный; способен растягиваться и вмещать до 1,5 т пищи (синий кит). Первый, безжелезистый, отдел желудка представляет собой нижнее выпячивание пищевода и служит для мацерации и механической обработки пищи; отсутствует у клюворылых китов.

Кардиальный отдел обильно снабжён железистыми клетками, выделяющими пищеварительные соки; он складчатый, сильно растяжимый, иногда дву— или трёхраздельный. Пилорический отдел представляет расширенную переднюю часть двенадцатиперстной кишки. Длина кишечника превышает длину тела: от 4-5 раз (у гангского дельфина и бутылконосов) до 15-16 раз (кашалот) и даже до 32 раз (дельфин Ла-Платы).

Органы дыхания и кровообращения

Наружных ноздрей 2 у усатых китов и 1 у зубатых китов. Они смещены на верх головы и снабжены особыми клапанами, рефлекторно запирающими дыхательные пути при нырянии и отпирающими при выныривании. Вследствие особого строения гортани воздухоносный ход отделён от пищевода, что позволяет киту безопасно дышать, даже если в ротовой полости находится вода. Носовой канал у большинства видов соединён с особыми воздушными мешками, выполняющими роль звукосигнального органа.

Трахея и бронхи укорочены, что способствует убыстрению акта дыхания. Лёгкие однодольчатые с сильно развитой гладкой мускулатурой, позволяющей за один выдох-вдох обновлять воздух на 80-90 % (у человека в норме без физического напряжения только на 15 %). Число альвеол больше и размеры их крупнее, чем у наземных млекопитающих.

Китообразные способны находиться под водой от 2-10 до 30-40 минут (кашалот — до 1,5 часов). Длительность погружения обеспечивают большая ёмкость лёгких и повышенное содержание миоглобина в мышцах. Кислородная ёмкость крови увеличена за счёт высокого содержания гемоглобина и повышения его концентрации в эритроцитах.

Процесс дыхания китообразных можно подразделить на выдох после длительного погружения, промежуточные акты дыхания и глубокий вдох перед следующим погружением. Когда кит всплывает на поверхность, выдыхаемый им с силой воздух, соприкасаясь с более холодным наружным, формирует столб конденсированного пара (фонтан).

У разных видов китообразных фонтан различается по форме и высоте. У крупных китов выдыхаемый воздух выталкивается через дыхало с такой силой, что производит громкий трубный звук, в спокойную погоду слышимый с большого расстояния. Во время промежуточных вдохов и выдохов кит ныряет неглубоко, плывет почти по прямой линии, дыша через правильные промежутки времени. Число промежуточных актов дыхания тем больше, чем дольше кит остаётся под водой во время основного погружения.

Во время погружения пульс у китообразных замедляется более чем в 2 раза, и ток крови перераспределяется так, что кислородом снабжаются в первую очередь мозг и сердечная мышца. Менее чувствительные к кислородному голоданию ткани (особенно мышцы тела) переходят на «голодный паёк». Слабая чувствительность дыхательного центра мозга к накоплению в крови углекислоты позволяет китообразным значительно удлинять дыхательную паузу.

Органы чувств

Масса головного мозга у китообразных — наибольшая среди млекопитающих в абсолютных цифрах, достигая у кашалота 7,8-9,2 кг, но относительно массы тела она невелика. Так, у голубого кита она составляет всего 0,007 % общей массы. Головной мозг высоко дифференцирован, органы чувств развиты, хотя и не одинаково.

Обоняние китообразными почти утрачено. Обонятельные доли мозга и обонятельные нервы отсутствуют полностью (зубатые киты) или имеются в зачаточном состоянии (усатые киты). Вкус, видимо, развит довольно слабо; предполагают, что киты способны на вкус различать солёность воды и обнаруживать по моче и фекалиям своих сородичей.

Осязание развито превосходно; кожа богато иннервирована. На голове у усатых китов сохраняются редкие осязательные волоски, которые действуют как вибриссы и играют определённую роль при поисках массовых скоплений планктона. Зубатые киты, питающиеся одиночной и сравнительно крупной добычей, в вибриссах не нуждаются; исключение составляют речные дельфины, живущие в мутной воде.

Глаза расположены по бокам головы и относительно небольшие: у крупных китов глаз имеет массу около 1 кг, у мелких дельфинов размером с глаз собаки. Веки неразвиты. Роговица и склера толстые и плотные. Глазное яблоко почти шаровидное, спереди несколько уплощённое. Хрусталик имеет округлую форму. Зрение у многих видов монокулярное, без общего поля зрения. Китообразные как правило близоруки, исключение составляют дельфины. Слёзные железы редуцированы; слёзно-носовой проход отсутствует. От механического и химического воздействия воды глаза предохраняет жирный секрет гардеровой железы. Имеются конъюнктивные железы, не известные у других млекопитающих.

Органы слуха сильно видоизменены. Ушная раковина отсутствует. Слуховой проход сужен и открывается позади глаза маленьким отверстием; видимо, служит отдельным чувствующим органом, воспринимающим изменение давления. Барабанная перепонка выгнута наружу (усатые киты) или внутрь (зубатые киты). Звук китообразные воспринимают через кости черепа и нижнюю челюсть, чей задний конец близко подходит к области внутреннего уха и иннервирован ветвью тройничного нерва.

Строение внутреннего уха у китообразных очень сложное, с увеличенной улиткой. Звук для водных организмов — важнейший источник информации, так как в воде звуковые колебания распространяются в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Китообразные способны улавливать звуковые волны в диапазоне от 150 Гц до ультразвуковых колебаний в 120—140 кГц. Наиболее остр слух зубатых китов; у усатых китов он хуже по сравнению с наземными млекопитающими.

Песни китов

Характерный V-образный фонтан южного кита Eubalaena glacialis

Китообразные издают звуковые сигналы в тех же частотах, которые воспринимают сами. Поскольку голосовые связки у них отсутствуют, звуки производятся в результате вибрации «звуковых губ» (зубатые киты) или с помощью гортани и глотки (усатые киты).

Коммуникационные звуковые сигналы, издаваемые китообразными, многочисленны и разнообразны; имеются особые сигналы питания, беспокойства, страха, спаривания, боли и т. п. Некоторые китообразные из подотряда Odontoceti, подобно летучим мышам, способны к направленной эхолокации. У них образовался особый эхолокационный аппарат, состоящий из жировой подушки и вогнутой передней поверхности черепа, которые действуют как звуковая линза и рефлектор, концентрируя излучённые ультразвуковые сигналы и в виде звукового пучка направляя их на объект.

Половой диморфизм

Половой диморфизм выражен главным образом в разнице размеров самцов и самок. Самки усатых китов крупнее самцов; самки большинства зубатых китов, наоборот, меньше.

Приспособление к среде обитания

Особенности дыхательной и кровеносной системы позволяют китообразным долго находиться под водой с одним запасом воздуха (кашалоты до 1,5 часов). Способность гемоглобина связывать кислород у китов выше, чем у наземных млекопитающих, существенная часть кислорода накапливается в мышечном гемоглобине. При нырянии резко замедляется пульс и ограничивается подача кислорода к органам, менее чувствительным к кислородному голоданию.

Образ жизни

Распространены китообразные во всех океанах и в некоторых морях. Имеются холодолюбивые виды, живущие в полярных и субполярных водах (белухи, нарвалы, гренландские киты), теплолюбивые (полосатик Брайда), тропические и субтропические (многие дельфины, карликовые кашалоты) и виды с широким ареалом, включая космополитичные (полосатики, кашалоты, косатки). Встречаются как возле побережий, так и в открытом море. Представители некоторых видов способны подниматься вверх по рекам или постоянно жить в реках и эстуариях.

Большинство видов — стадные животные; держатся группами от нескольких до сотен и тысяч голов. Питание, как правило, специализированное; среди китов встречаются планктофаги, теутофаги, ихтиофаги и сапрофаги.

Косатки — единственные китообразные, регулярно поедающие не только рыб и беспозвоночных, но и теплокровных животных (птиц, тюленей, др. китов). Некоторые виды плавают очень быстро (косатки, многие дельфины), другие относительно медлительны.

Большинство китов держатся в поверхностных водах; некоторые могут нырять на значительную глубину (кашалот). В результате приспособления к сезонным условиям питания и размножения китообразные образовали несколько биологических групп.

Для одних видов характерны строго регулярные сезонные миграции в пределах северного или южного полушария: на зиму они плывут в низкие широты для родов, а на лето — в умеренные и высокие для нагула жира (почти все усатые киты, часть клюворылых и кашалоты).

Самые длинные миграции среди всех млекопитающих совершают серые киты, которые в год проплывают до 12 000 км, перемещаясь от зимовочных участков у берегов Калифорнии к местам летней кормежки в Беринговом море и обратно. Другие также совершают миграции на значительные расстояния, но менее регулярно и с нарушениями сезонных сроков (малые косатки, гринды, сейвалы, нарвалы).

Третьи перешли к сравнительно оседлому образу жизни, совершая кочевки в пределах небольшой акватории (афалины, речные дельфины, серые дельфины и др.). Миграции китообразные совершают в пределах знакомых областей, придерживаясь опредёленных путей.

Размножение

Преимущественно моногамны. Большинство видов размножается 1 раз в 2 года, только некоторые дельфины плодятся ежегодно, спариваясь вскоре после родов. Периоды спаривания и ще́нки обычно растянуты во времени. Самцы способны к оплодотворению постоянно или большую часть года. Беременность у разных видов длится от 7 до 18 месяцев.

Мигрирующие виды родят главным образом зимой в тёплых водах; немигрирующие — летом. Характерна многоплодность: у самок в начале беременности в матке могут находиться 2-3 зародыша, из которых вскоре остается только один. Двойни редки.

Роды происходят под водой; плод выходит хвостом вперёд. Детёныш хорошо развитый, крупный — до 1/2—1/4 длины тела матери; сразу способен к самостоятельному передвижению. Первый дыхательный акт он совершает, как безусловный рефлекс, в момент первого выныривания на поверхность. С первого дня детёныш плавает бок о бок с матерью, используя давление гидродинамического поля вокруг неё, что позволяет ему плыть пассивно. У самок сильно развит материнский инстинкт.

Кормление происходит под водой; молоко потребляется в течение нескольких секунд, но очень часто. Детёныш плотно захватывает сосок, и молоко вбрызгивается в его ротовую полость сокращением особых мышц самки. Китовое молоко очень питательное; оно густое, обычно кремового цвета, жирностью до 54 %. Характерно, что его поверхностное натяжение в 30 раз больше, чем у воды, поэтому струя молока не расплывается в воде. Самки китов продуцируют в сутки от 200—1200 г (дельфины) до 90-150 л (финвал) и 200 л (синий кит) молока. Детёныш во время вскармливания растёт очень быстро, к его концу увеличиваясь на 1/3-1/2 первоначального размера. Вскармливание продолжается от 4 месяцев (мелкие дельфины) до 13 (кашалоты), а в неволе даже до 21-23 месяцев (афалины).

Половая зрелость наступает в 3-6 лет, но замедленный рост тела длится и после того, до 12 лет. Физическая зрелость наступает, когда скелет окончательно окостеневает и все эпифизы позвоночника срастаются с телами позвонков. Процесс окостенения позвоночника начинается с обоих концов позвоночника, причём с хвостового идёт быстрее, чем с головного, и заканчивается в грудном отделе. Последовательные изменения в позвоночнике иногда используют для определения возраста кита.

Численность и значение для человека

Китобойный промысел

В недавнем прошлом практическое значение китообразных для человека было довольно велико. Практически все органы китов использовались для выработки пищевых и технических продуктов. Из подкожного сала и костяка вываривался жир, который потом перерабатывался на лярд и маргарин, смазочные вещества, технический и дистиллированный глицерин, мыло, театральный грим, стиральный порошок и т. д.

Полимеризированный жир использовался для изготовления линолеума и типографской краски. Спермацет кашалотов служил сырьём для производства косметических кремов и помады, а также смазочных материалов. Вываренный костяк, внутренности и части мускулатуры перерабатывались на удобрение (тук) и на кормовую муку для скота и птицы.

Из белковой части китового сала получали желатин и клей. Из китового уса до развития производства пластмасс изготовляли пружины для диванов и матрацев, корсеты, щётки, веера и т. д. Зубы кашалота шли на резные изделия. Мясо в консервированном, засоленном или свежем виде употреблялось как пищевой продукт. Из печени китов добывали витамин A; из желез внутренней секреции (поджелудочной и зобной) изготавливали медицинские препараты (камполон, инсулин и др.). Амбра, извлекаемая из кишечника кашалотов, высоко ценится в парфюмерной промышленности как закрепитель духов.

Чрезмерно интенсивный промысел пагубным образом сказался на численности китообразных, приведя многих представителей этого отряда на грань исчезновения. Многие китообразные занесены в списки Международной Красной книги. В настоящее время коммерческий промысел китов запрещён мораторием Международной комиссии по регулированию китобойного промысла и законами большинства стран и в ограниченных объёмах ведётся только Норвегией, Исландией и Японией, а также некоторыми аборигенными народами в качестве одного из традиционных занятий.

Китообразные — специфическая чисто водная группа млекопитающих, сильно отклонившаяся в своем строении и образе жизни от наземных отрядов Mammalia.

Форма их тела хорошо обтекаемая, торпедообразная, суживающаяся от груди к хвосту; тело заканчивается горизонтально расположенным хвостовым плавником в виде широкого равнобедренного треугольника, разделенного на заднем крае выемкой на две лопасти. Шея сильно укорочена, шейный перехват не выражен. Задние конечности исчезли, а передние превратились в весловидные грудные плавники. У большинства имеется спинной плавник — продольная складка кожи. Хвостовой плавник с хвостовым стеблем — главный локомоторный орган. Грудные плавники направляют движение тела вверх и вниз, а спинной плавник придает телу большую устойчивость в воде. Все плавники выполняют также роль терморегуляторов, в связи с чем они пронизаны мощными пучками кровеносных сосудов специфического устройства («комплексные сосуды», по Томилину, 1951).

Кожный покров очень упругий. Эпидермис сверху полностью не ороговевает, а снизу имеет ячеистую структуру, в которую входят (по одному в каждую ячейку) высокие зубо- или пальцевидные сосочки дермы (Соколов, 1955). Ниже сосочков дермы расположена густая вязь коллагеновых и эластиновых волокон, пространство между которыми заполнено жидким жиром (жировой пласт). Такое строение кожных покровов не только защищает организм от теплопотерь и повышает силу сцепления эпидермиса с дермой, но и действует как превосходный демпфер, который глушит силы трения при быстром поступательном движении животных. Возникающие вокруг плывущего китообразного беспорядочные (турбулентные) потоки благодаря особенностям его кожи переводятся в наиболее выгодные для пловцов ламинарные потоки, при которых резко снижаются силы трения. Вихревые потоки могут сбиваться также волновыми активными движениями самой кожи вокруг тела. Вследствие всех этих особенностей кожи, формы тела и сильной мускулатуры китообразные способны развивать огромную скорость. Кожа также защищает их тело от повреждений и в случае ранений спазматически стягивает раны. Волосяной покров редуцирован, кроме одиночных щетинок на голове; у одних волоски исполняют функцию органов осязания (усатые киты), а у других потопают в конце зародышевой жизни (зубатые киты).

Одна (у зубатых китов) или две (у усатых китов) ноздри открываются наверху головы. Надчерепная часть носового канала замыкается системой мышц и не пропускает воду в дыхательные пути. Носовой канал большинства китообразных связан с особыми мешками и играет важную роль звукосигнального органа. Специфическое устройство гортани помогает изоляции дыхательного и пищеводного путей, что необходимо для безопасного дыхания при наличии воды в ротовой полости. Легкие вытянутой формы, крупные, крайне эластичные и упругие, расположены дорсально, что придает телу кита в воде более устойчивое положение. В легких сильно развиты мускулатура альвеолярных мешков и хрящевые кольца в дыхательных путях (не только в крупных бронхах, но у зубатых китов — даже в бронхиолях). Плоскость диафрагмы относительно оси тела наклонена назад вверх. Слюнные железы рудиментарны или отсутствуют. Желудок многокамерный, обычно из одного мускульного и двух-трех железистых отделов, но у клюворылых китов общее число камер достигает 14. Желчного пузыря нет. Сфинктеры отверстий — мочеполового (у самок) и анального — препятствуют проникновению воды в кишечник и родовые пути. Почки расположены позади печени и состоят из множества мелких плотно соединенных долек, покрытых общей тонкой оболочкой. Количество долек в одной почке варьирует от 145—459 у дельфинов до 5377—6372 у усатых китов (Kamiya, 1958). Копулятивный орган самцов обычно конусовидный, без os penis, расположен в особой сумке. Овально вытянутые семенники лежат в полости тела, позади почек. Самки внешне отличаются от самцов короткой промежностью и наличием пары сосков по бокам мочеполовой щели. Матка двурогая. Плацента диффузная.

Головной мозг относительно маленький, шаровидно-сдавленной формы, с хорошо развитыми извилинами на больших полушариях. Обонятельные доли недоразвиты или отсутствуют. Орган обоняния редуцирован. Слабо развит орган вкуса, сравнительно хорошо — органы осязания и зрения. Роговица глаза плоская, склера утолщенная, хрусталик шаровидный, с высокой преломляющей способностью. Слезные железы и слезные каналы отсутствуют. Из органов чувств лучше всего развит орган слуха. Ушные раковины редуцированы. Наружный слуховой проход очень узкий, у многих слепой или наглухо закрыт ушной пробкой, состоящей из переродившихся клеток эпителия и жировых включений (усатые киты). Ушная пробка своей проксимальной частью примыкает к слепому концу перепончатого выроста, напоминающего палец перчатки. Другой — открытый — конец перепончатого выроста связан с барабанной перепонкой, напоминающей сложенный зонтик.

Вершинка этого «зонтика» соединена с молоточком, который одновременно скреплен с bulla tympani. Все три слуховые косточки маленькие, но очень плотные и тяжелые. Амплитуда движения стремечка, примыкающего к овальному окошечку, увеличивается по сравнению с амплитудой движения барабанной перепонки почти в 30 раз, но во столько же раз теряет в силе (Eraser a. Purves, 1959). Кости petro-tympanicum массивные, плотные, окружены воздушными полостями.

Строение внутреннего уха очень сложное, что соответствует его высокой чувствительности к звуковым и ультразвуковым колебаниям. Улитка сильно увеличена, особенно по сравнению с маленькой вестибулярной частью лабиринта. В улитке развивается вторичная спиральная пластина; слуховой нерв весьма крупный. По заключению Фрейзера и Первеса и Рейсенбаха де Хан, звуковые колебания передаются во внутреннее ухо не прямо через кости черепа, а только через кости среднего уха. Эффективность передачи обусловлена подвешенным положением тяжелых костей petro-lyiupanicum, которые через систему слуховых косточек передают малейшую вибрацию черепа, вызванную внуком под водой. Окружение os petro-tympanicum воздушными полостями с пеной из жировой эмульсии позволяет китам определять направление звука под водой и местоположение источника звука. Структура среднего и внутреннего уха позволяет воспринимать ультразвуковые колебания и использовать слух для эхолокации.

Кости черепа губчатые, с большим количеством жира. Череп в связи с развитием китового уса или многочисленных гомодонтных зубов сильно вытянут в ростральной части, образованной челюстными и сошниковой, костями.

Проксимальной частью челюстные кости налегают на укороченные лобные. Костные ноздри сдвинуты далеко назад. Носовые кости укорочены и прилегают к переднему краю лобных. Теменные вследствие разрастания верхнезатылочной кости, соприкасающейся передним выступом с задними краями лобных костей, оттеснены в бока и назад. Костное нёбо путем сближения крыловидных костей вытянуто назад, отодвигая хоаны к трубчатой гортани. Мозговая коробка округлая и укороченная. Нижние челюсти, лак и кости лицевого отдела, сильно вытянуты и спереди сочленены связками (усатые киты) либо сращены (зубатые киты); однако симфиз у многих непрочен.

Сочленения, передних конечностей , кроме плечевого, неподвижны. Скелет грудных плавников в проксимальной части укорочен, в дистальной удлинен и уплощен. Пальцев четыре или пять, средние несут увеличенное количество фаланг и удлинены, крайние — уменьшенное и сильно укорочены. Ключиц нет. Лопатка широкая, без гребней, у большинства видов с двумя отростками. Рудименты таза (две отдельные косточки) с позвоночником не связаны. У самцов к ним прикреплена проксимальная часть пениса, а у самок — мышцы, расширяющие влагалище.

В позвоночнике дифференцированы четыре отдела: шейный (очень короткий, с уплощенными позвонками), грудной, поясничный и хвостовой. Грудной отдел, в отличие от поясничного, несет ребра, а хвостовой — Y-образные косточки, сочленяющиеся с гемальными бугорками на нижней стороне хвостовых позвонков. Общее число позвонков 41—98. Межпозвоночные хрящеподобные диски придают позвоночнику высокую подвижность. Редукция зигапофизов и крестцового отдела увеличивает свободу движения и гибкость задней половины позвоночника при работе хвостового стебля. Сильные мышцы хвоста расположены вдоль позвоночного столба, по обе стороны остистых отростков и в задней части хвостового отдела переходят в мощные сухожилия. В соответствии с этим остистые отростки к заднему концу позвоночника уменьшаются и исчезают.

С грудиной сочленены от одной до восьми пар ребер. Общее же число ребер варьирует от 10 до 17. Ребра (первые 2—8 пар) сочленены бугорком с поперечным отростком, а головкой — с телом позвонка; задняя пара, лишенная головки, сочленена только с поперечным отростком.

Географическое распространение и миграции китообразных. С океане преграды выражены гораздо слабее, чем на суше. Поэтому виды отряда китообразных занимают широкий, а некоторые космополитный ареал (полосатики, косатки и др.). В связи с тем, что условия жизни в разных широтах океана резко различны и в некоторых поясах определяются сезонами года, у широко распространенных видов исторически выработались сезонные миграции и. (в пределах больших ареалов) сложились разные географические расы.

Весной и летом в холодных водах развивается масса ракообразных, которая привлекает китов для нагула. Районы нагула характеризуются плотными скоплениями фито- и зоопланктона и считаются наилучшими для китобойного промысла. Расположены они в водах, хорошо удобренных биогенными веществами (фосфатами и нитратами), в зонах стыка течений с разными температурами (например, Алеутского и Аляскинского, Ойя-сио и Куро-сио и т. п.). Осенью количество пищи на полях нагула резко уменьшается, и киты передвигаются зимовать в умеренные и теплые широты, где в это время складываются наиболее благоприятные условия для рождения детенышей. Так ежегодно совершаются регулярные сезонные миграции между районами нагула и районами размножения, разъединенными иногда пространством в тысячи километров. Установленно, что у финвалов и. синих китов первыми появляются на полях нагула и первыми откармливаются старые самки; гораздо позднее нагул, как и спаривание в теплых водах, начинается у молодых самок.

Резкая смена температур среды, неизбежная при миграциях из ледяных вод в тропические и при постоянных погружениях на значительные глубины, обусловливает развитие у китообразных весьма совершенной регуляции тепла. Терморегуляцию наиболее эффективно и тонко осуществляют грудные, хвостовые и спинные плавники, в которые входят крупные специфические комплексные сосуды, или «пучки». Разумеется, эта функция не умаляет важнейшей роли плавников при движении китообразных. Каждый комплексный сосуд («пучок») состоит из мускулистой артерии, окруженной венцом (из 6—20) тонкостенных вен, причем все вены обвиваются вокруг артерии по спирали. Крупные пучки распадаются на более мелкие. Специфическое строение пучков обеспечивает в них весьма эффективный теплообмен артериальной и венозной крови. Комплексные сосуды, имеющиеся только в плавниках, способны резко изменять интенсивность кровотока вследствие сильной вазомоторной изменчивости мускулистой артерии пучка. При намечающемся перегреве тела кровь интенсивнее поступает в плавники и отдает избыток тепла в наружную (всегда более холодную, чем тело) среду; при отсутствии перегрева в холодной среде кровоснабжение в плавниках резко уменьшается и отдача тепла сводится к минимуму. Если китообразных извлечь из воды, у них быстро наступает перегрев тела, так как в воздухе плавники, несмотря на усиленный приток крови, не могут отдавать необходимое количество тепла; в таких условиях температура тела нормальная (36—37°) поднимается до 42°,6 и наступает тепловой удар.

Кит - морское животное типа хордовые, класса млекопитающие, отряда китообразные (лат. Cetacea). Свое современное название, созвучное во многих языках, кит получил от греческого слова kitoc, буквально означающего “морское чудовище”.

Анатомически у кита есть зубы, но у некоторых видов они находятся в неразвитом состоянии. У беззубых усатых китов зубы замещаются костными пластинами, получившими название китовый ус и приспособленными для процеживания пищи. И лишь у представителей зубатых китов вырастают одинаковые конусовидные зубы.

Позвоночник кита может содержать от 41 до 98 позвонков, а благодаря губчатой структуре скелета эластичные межпозвоночные диски придают телу животных особую маневренность и пластичность.

Шейный перехват отсутствует, и голова плавно переходит в тело, которое заметно сужается к хвосту. Грудные плавники кита видоизменены и превратились в ласты, выполняющие функцию руления, поворотов и торможения. Хвостовой отдел туловища гибкий и мускулистый, отличается слегка уплощенной формой и выполняет функцию мотора. В окончании хвоста находятся лопасти, имеющие горизонтальное расположение. Большинство видов китов обладают непарным спинным плавником, выполняющим роль стабилизатора при перемещении в толще воды.

Кожа кита гладкая, безволосая, только на морде усатых китов растут одиночные волоски, щетинки, схожие с вибриссами сухопутных животных. Окраска кита бывает однотонной, пятнистой или противотеневой, когда верх животного темный, а низ светлый. У некоторых видов цвет туловища с возрастом изменяется.

В связи с отсутствием обонятельных нервов обоняние у китов почти полностью утрачено. Вкусовые рецепторы развиты слабо, поэтому в отличие от других млекопитающих киты различают только соленый вкус. Зрение у китов плохое, в большинстве своем эти животные близоруки, зато они имеют конъюнктивные железы, отсутствующие у прочих животных.

Что касается слуха кита, сложная анатомия внутреннего уха позволяет китам различать звуки в диапазоне от 150 Гц до самых низких ультразвуковых частот. А за счет богато иннервированной кожи всех китов отличает превосходное осязание.

Киты общаются между собой. Отсутствие голосовых связок не мешает китам разговаривать и издавать особые звуки с помощью эхолокационного аппарата. Вогнутые кости черепа вместе с жировой прослойкой выступают в качестве звуковой линзы и рефлектора, направляя в нужную сторону пучок ультразвуковых сигналов.

Большинство китов довольно медлительны, но при необходимости скорость кита может составлять 20 – 40 км/ч.

Продолжительность жизни маленьких китов составляет около 30 лет, крупные киты живут и до 50 лет.

Где обитают киты?

Киты обитают во всех океанах. Большинство видов китов - стадные животные и предпочитают жить группами по нескольку десятков и даже тысяч особей. Часть видов подвержена постоянным сезонным миграциям: зимой киты уплывают в теплые воды, где проходят роды, а летом жируют в умеренных и высоких широтах.

Чем питается кит?

Большинство китов питаются определенным видом корма:

• планктофаги поедают исключительно планктон;
• теутофаги предпочитают употреблять головоногих моллюсков;
• ихтиофаги едят лишь живую рыбу;
• сапрофаги (детритофаги ) употребляют разложившуюся органику.

И лишь одно животное из отряда китообразных, косатка, питается не только рыбой, но и ластоногими животными (тюленями, морскими львами, ), а также другими китами, дельфинами и их детенышами.

Косатка плывет за пингвином

Виды китов с фото и названиями.

Современная классификация подразделяет отряд китообразных на 2 основных подотряда:

• беззубые или усатые киты (лат. Mysticeti);
• зубатые киты (лат. Odontoceti), к которым принадлежат дельфины, косатки, кашалоты и морские свиньи.

Отряд китообразных образует 38 родов, в которые объединены свыше 80 известных видов. Среди такого многообразия можно выделить несколько разновидностей:

• , он же горбач или длиннорукий полосатик (лат. Megaptera novaeangliae) получил свое название благодаря выпуклому плавнику на спине, напоминающему горб. Длина тела кита достигает 14,5 метров, у отдельных экземпляров - 18 метров. Средний вес горбатого кита составляет 30 тонн. От прочих представителей семейства полосатиковых горбач отличается укороченным туловищем, разнообразием окраски и несколькими рядами бородавчатых кожистых выступов на макушке головы. Горбатые киты обитают по всему Мировому океану, кроме Арктики и Антарктики. Представители североатлантической популяции питаются исключительно рыбой: , навагой, минтаем, сельдью, пикшей. Остальные киты едят мелких рачков, различных моллюсков и мелкую стайную рыбу.

• Серый кит (калифорнийский кит ) (лат. Eschrichtius robustus, Eschrichtius gibbosus) - единственный в своем роде вид китов, практикующий поедание пищи со дна океана: животное вспахивает ил особым выростом в форме киля, расположенным под нижней челюстью. Основу пищи серого кита составляют множество организмов, обитающих на дне: кольчатые черви, улитки, двустворчатые и другие моллюски, разноногие раки, кубышки и морские губки, а также мелкие виды рыб. Серые киты в зрелом возрасте имеют длину туловища до 12-15 м, средняя масса кита варьируется от 15 до 35 тонн, причем самки более крупные, чем самцы. Тело коричнево-серое или темно-бурое, напоминающее цветом скалистые берега. Этот вид китов обитает в Охотском, Чукотском и Беринговом морях, зимой мигрирует в Калифорнийский залив и к южным берегам Японии. Серые киты - рекордсмены среди животных по длительности миграций - покрытое животными расстояние может достигать 12 тыс. км.

• Гренландский кит (полярный кит ) (лат. Balaena mysticetus) – долгожитель среди млекопитающих животных. Средний возраст полярного кита составляет 40 лет, но известный научно обоснованный факт долгожительства - 211 лет. Это уникальная разновидность усатых китов, которые проводят всю жизнь в холодных водах Северного полушария, зачастую прокладывая себе путь подобно ледоколу. Фонтан кита поднимается до 6 м в высоту. Длина туловища зрелых самок достигает 20-22 метров, самцов - 18 метров. Вес кита - от 75 до 150 тонн. Цвет кожи животного обычно серый или темно-синий. Брюхо и шея имеют более светлую окраску. Взрослый гренландский кит потребляет каждый день почти 2 тонны различной еды, состоящей из планктона (ракообразных и крылоногих моллюсков).

• Кашалот (лат. Physeter macrocephalus) - самый крупный представитель зубатых китов, причем самки гораздо меньше самцов и имеют длину туловища не более 15 метров. Кит самец вырастает до 20 метров в длину. Максимальный вес самок достигает 20 тонн, самцов – 50 тонн. Кашалоты имеют настолько характерный внешний вид, что их невозможно спутать с другими китообразными. Гигантская голова составляет свыше 35% от длины туловища, и, если смотреть сбоку, морда кашалота выглядит как чуть скошенный прямоугольник. В выемке внизу головы расположена пасть, усаженная 20-26 парами зубов конусовидной формы. Вес 1 зуба кита достигает 1 килограмма. Морщинистая шкура кашалота чаще имеет темно-серый окрас с голубым оттенком, хотя встречаются темно-коричневые и даже черные особи. Будучи хищником, кит кашалот охотится на кальмаров, каракатиц, крупную рыбу (включая некоторые виды ), а также глотает все подряд предметы, оказавшиеся в океане: пустые бутылки, резиновые сапоги, игрушки, мотки проволоки. Кашалоты обитают по всему Мировому океану, но в тропических водах встречаются чаще, чем в прохладных. Большая часть популяции распространена у берегов Черного континента и восточного побережья Азии.

• (лат. Balaenoptera physalus) - второе по величине животное планеты. Длина взрослого кита составляет 24-27 м, но благодаря стройному телосложению кит весит всего 40-70 тонн. Отличительной чертой финвалов является асимметричная окраска морды: правая часть нижней челюсти белая, а левая - темная. Основу питания кита составляют мелкие ракообразные. Финвалы обитают во всех океанах: зимой населяют воды умеренно теплых поясов, а в теплое время года уплывают в воды Арктики и Антарктики.

• Синий кит (голубой кит, блювал) (лат. Balaenoptera musculus) - не только самый большой кит в мире, но и самое большое животное нашей планеты. Длина синего кита может достигать 33 метра, а вес синего кита доходит до 150 тонн. У этого животного относительно стройное телосложение и узкая морда. Окрас туловища внутри вида однообразен: большинство особей серые с голубым отливом и разбросанными по всему телу серыми пятнами, благодаря чему кожа животного кажется мраморной. Питается синий кит в большей степени планктоном и населяет весь Мировой океан.

• Карликовый кит (карликовый гладкий кит, короткоголовый гладкий кит) (лат. Caperea marginata) - самая мелкая разновидность подотряда усатых китов. Туловище взрослой особи не превышает 4-6 м в длину, а масса тела кита едва доходит до 3-3,5 тонн. Цвет кожи - серый с темной пятнистостью, иногда черный. Отличается несвойственным китам волнообразным способом передвижения, питается планктоном. Карликовый кит – один из наиболее редких и малочисленных видов китов, обитает преимущественно в водах южной Австралии и Новой Зеландии.

August 12th, 2014

Эволюция и происхождение китообразных долгое время оставалось загадкой для палеонтологов. Из-за скудости палеонтологической летописи вопрос происхождения китов был причиной ожесточенных споров креационистов с учеными, отстаивающими эволюционное учение. Ископаемые останки, проливающие свет на развитие и становление этой удивительной группы животных до самого недавнего времени были очень редки. Несомненно, современные киты являются вторичноводными млекопитающими,- в процессе эволюции их предки сначала вышли из воды, дав начало амфибиями и рептилиями, а затем снова вернулись в воду млекопитающими. Произошло это примерно 50-55 миллионов лет назад, в позднем палеоцене-эоцене.

Хоть в это и трудно поверить, глядя на современного голубого кита, но все китообразные, включая китов, дельфинов и морских свиней, являются потомками сухопутных млекопитающих отряда парнокопытных (конечно не современных, а древних копытных).

Ранее традиционные взгляды на эволюцию китообразных состояли в том, что их ближайшими родственниками и, вероятно, предками являлись мезонихии - вымерший отряд хищных копытных, которые напоминали волков с копытцами вместо когтей и были сестринской группой парнокопытных. Эти животные имели зубы необычной конической формы, похожей на зубы китообразных. В частности из-за этого учёные долгое время считали, что китообразные произошли от некой предковой мезонихии. Однако новые молекулярно-генетические данные свидетельствуют о том, что китообразные - близкие родственники парнокопытных, в частности ныне живущих гиппопотамов. На основе этих данных сейчас предлагается даже включать китообразных в состав отряда парнокопытные и предлагается название «Cetartiodactyla» для монофилетического таксона, включающего две эти группы. Однако наибольший возраст известных ископаемых остатков антракотериев, предков бегемотов, пока на несколько миллионов лет меньше, чем возраст пакицета, наиболее древнего из известных предков китов.

Основная схема эволюции китов

Обо всем расскажет ухо

Во время экспедиции американского палеонтолога Филиппа Джинджериша (P.Gingerish) в Пакистане, ученые получили весьма интересный материал. Они искали остатки эоценовых наземных млекопитающих в местах, где они уже находились, но им попадались только морские организмы. Около 50 млн. лет назад в этом районе проходила, меняющаяся со временем, береговая линия древнего моря Тетис, которое разделяло на протяжении большей части эоценового периода Евразию и Африку. Среди остатков рыб и моллюсков палеонтологами были найдены два фрагмента тазовых костей, явно принадлежавших относительно крупным «ходящим» животным. В то же время в другой части Пакистана была обнаружена челюсть примитивного парнокопытного.

Спустя два года в Северном Пакистане экспедицией Джинджериша была обнаружена еще одна странная находка. Это был кусок черепа странного создания размером с волка. Рядом были обнаружены остатки других млекопитающих, на этот раз наземных, живших около 50 млн. лет назад. Однако череп найденного неизвестного зверя имел черты, напоминавшие некоторые детали строения слуховой системы современных китообразных.

Пакицетус

Напомним, в водной и воздушной среде звуковые волны распространяются по-разному. У китов которые живут в наше время нет наружного уха, а слуховой проход, ведущий к среднему уху, или крайне сужен, или вообще отсутствует. Барабанная перепонка утолщена, неподвижна и не выполняет те функции, которые свойственны наземным животным. Их у китов берет на себя так называемая слуховая булла – особое костное образование, изолированное пазухами. Булла в черепе неизвестного животного, открытого Джинджеришем, хотя и не была по-настоящему «китовой» и явно не могла обеспечить хороший подводный слух, но тем не менее отличалась достаточно характерными изменениями. Выходило, что это существо – его назвали по месту находки пакицетусом (Pakicetus) – могло быть одной из первых эволюционных ступенек на пути перехода от наземных животных к китообразным. В то же время можно было предполагать, что загадочный зверь имел и обычную функциональную барабанную перепонку, позволяющую воспринимать звуки, разносящиеся по воздуху, – на земле он пока проводил никак не меньше времени, чем в воде. Строение скелета пакицета еще раз подтвердило то, что киты не являются прямыми потомками мезонихид. Напротив, предки китов отделились от парнокопытных и перешли к водному образу жизни уже после того, как сами парнокопытные отделились от общих с мезонихидами предков. Таким образом, протокитообразные были ранними формами парнокопытных, которые сохранили некоторые характерные для мезонихид признаки (коническую форму зубов), утраченные современными парнокопытными. Интересно, что самые ранние предки всех копытных млекопитающих были, вероятно, частично плотоядными или «мусорщиками», всеядными животными.

Пакицеты были копытными животными, иногда их классифицируют как ранних китов. Они жили на территории современного Пакистана (откуда и название - «кит из Пакистана») в раннем эоцене, около 50 миллионов лет назад. Это было животное, внешне напоминавшее собаку, однако с копытцами на пальцах и с длинным тонким хвостом. Первоначально предполагалось, что ухо пакицета было хорошо приспособлено для жизни под водой, однако, как показали дальнейшие исследования, уши пакицета подходят только для воздушной среды, и, если пакицет действительно предок китов, возможность слышать под водой была позднейшей адаптацией уже имевшегося слухового аппарата. Как утверждает американский палеонтолог Ханс Тевиссен, зубы пакицета уже напоминают зубы ископаемых китов.

Еще одна реконструкция пакицета — «с волосами»

Тевиссеном было также обнаружено, что схожее устройство уха наблюдалось в окаменелостях еще одного необычного существа — небольшого похожего на оленя животного индохиуса. Индохиус (буквально «свинья Индии») – маленькое (размером с кошку) существо хрупкого сложения, остатки которого найдены на территории Кашмира (Индия). Чаще всего его сравнивают с современными африканскими водяными оленьками; сходство нарушает только длинный хвост – общая черта различных групп примитивных млекопитающих раннего кайнозоя. Возраст этого существа оценивается в 48 миллионов лет. Индохиус классифицируется как представитель семейства раоеллид (Raoellidae) – примитивных парнокопытных. Его считают представителем сестринской группы по отношению к ранним китообразным на основании особенностей строения все той же ушной области. Слуховая булла индонихуса, образованная из барабанной кости также очень необычна по форме и демонстрирует особенности строения, характерные для открытых незадолго до этого древнейших китов, и, в частности, все того же пакицетуса. Это небольшое - размером с домашнюю кошку - травоядное животное обладало некоторыми чертами, сближающими его с китами и свидетельствующими об адаптации к водной среде. В их числе толстая и тяжёлая костная оболочка, напоминающая костную оболочку некоторых современных полуводных животных, таких как гиппопотамы, что способствует уменьшению плавучести и, как следствие, позволяет оставаться под водой. Это позволяет предположить, что индохиус, подобно современному водяному оленьку, нырял под воду, чтобы укрыться от хищника. Так, в его останках повышено содержание изотопа кислорода 18О, что указывает на водный образ жизни. Однако, содержание изотопа углерода 13С говорит о том, что он редко кормился в воде. Впрочем, столь же вероятно, что его пища могла состоять из высших водных растений (цветковых). В любом случае, судя по изотопному составу эмали зубов, Indohyus наверняка не входил в пищевые цепочки, в основании которых лежит пресноводный фитопланктон, образованный водорослями, а не высшими растениями.

Индохиус

«Крокодил среди млекопитающих»

Наиболее примечательным из древних китов является известный многим амбулоцет, известный из эоцена Пакистана. Внешне это млекопитающее походило на трёхметрового крокодила.

«Чудовище, неподвижно лежавшее в воде среди мангровых зарослей, заметило добычу – подходящего по размерам зверя, пришедшего на водопой. За нескольких энергичных толчков задних ног оно приблизилось к берегу, запустило свои мощные зубы в тело жертвы и попятилось назад в воду. Когда крепко зажатое в челюстях животное, не имея возможности вздохнуть, перестало биться, хищник выполз на берег, чтобы начать трапезу на твердой земле. На первый взгляд чудовище походило на крокодила – с короткими ногами, массивным хвостом, длинной вытянутой мордой и высоко посаженными, выступающими над поверхностью головы глазами. Однако его тело покрывали не пластинки панциря, а шерсть, ноги заканчивались не когтями, а чем-то напоминающим копыта, а зубы – это были зубы зверя, а не пресмыкающегося…», -так в представлении палеонтологов выглядит амбулоцетус, один из первых китов.

Земля в среднем эоцене — 50 млн. лет назад

Амбулоцет был полуводным животным: его задние лапы лучше приспособлены для плавания, нежели для ходьбы по суше. Вероятно, он плавал, изгибая тело в вертикальной плоскости, как современные выдры, тюлени и киты. Предполагается, что амбулоцетиды охотились подобно современным крокодилам, подстерегая в засаде рыб и пришедших на водопой животных. В челюсти амбулоцета уже имелось начало характерного для китов канала, проводящего звук к уху. Положив нижнюю челюсть на грунт – как это делают крокодилы – амбулоцетус «лоцировал» передвижение по берегу своих потенциальных жертв.

Близкими родственниками амбулоцета были ремингтоноцетиды. Представители этого семейства были мельче по размеру, имели более удлинённую морду и были лучше приспособлены к подводной жизни. Предполагается, что образом жизни они напоминали современных выдр, охотясь из засады на рыб.

У представителей обеих групп ноздри располагались на конце морды, как у наземных млекопитающих.

Ближайшие родственники китов сегодня — гиппопотамы

Стоит отметить важные изменения черепа в процессе эволюции китообразных — перемещение глазниц с верхнего (как у крокодилов) положения у пакицетуса и амбулоцетуса на бока головы, как у протоцетид и современных китов. Ноздри сместились с вершины морды у пакицетуса на вершину головы (дыхало) у современных китов. Зубы стали простыми и однообразными – приспособленными только для удержания, а не разжевывания добычи. У усатых же китов они исчезли совсем; их «китовый ус» – роговые пластины, с зубами никак не связаны.

Анализ изотопного состава атомов кислорода, присутствующих в зубах ископаемых китов, позволяет делать заключения о том, жили ли они в пресной или морской воде – во второй присутствует большая доля изотопа 18О. Получилось, что организм пакицетусов получал только пресную воду, амбулоцетусы могли жить как в пресных, так и в соленых водоемах, а протоцетиды были уже настоящими морскими животными.

Амбулоцет. Четко видна «крокодилообразная» форма скелета

«Протокиты»

Протоцетиды образуют крупную и разнообразную группу, известную по находкам в Азии, Европе, Африке и Северной Америке. Данное семейство включает в себя большое количество родов, некоторые из них довольно хорошо изучены (например, родоцетуса, известный из третичных отложений Белуджистана). Все известные протоцетиды обладали хорошо развитыми передними и задними конечностями, которые могли поддерживать тело на земле; вероятно, они вели амфибиотический образ жизни, обитая как в водной среде, так и на суше. Пока не ясно, имелся ли у протоцетид хвостовой плавник, как у современных китообразных, однако очевидно, что они были неплохо приспособлены к водному образу жизни. Например, крестец - часть позвоночника, к которой крепится таз - у родоцета состоял из пяти раздельных позвонков, в то время как позвонки в крестце наземных млекопитающих слиты. Носовые отверстия сдвинулись у протоцетид еще дальше вверх по рылу - это является первым шагом к расположенным на макушке ноздрям нынешних китообразных. Версия об амфибийной природе протоцетид подкреплена находкой беременной самки майацета сокаменевшим плодом, повёрнутым головой к выходному отверстию. Это заставляет предположить, что роды у майацета проходили на суше - в противном случае детёныш имел шансы захлебнуться.

Кутхицетус

О происхождении ранних китов от копытных говорят такие особенности, как, например, наличие копыт на концах пальцев у родоцета. У данного китообразного кости нижнего отдела передней конечности были сжаты и уже напоминали ласты, а длинные нежные ступни, возможно были перепончатыми. Связки между позвонками, формирующими крестец, у родоцетуса были ослаблены, что позволяло позвоночнику изгибаться так, чтобы создавать волнообразные вертикальные движения хвоста. По мнению Джинджериша, он плавал «по-собачьи» на поверхности, а под водой передвигался за счет совмещения толчков веслообразных задних ног и хвоста. Скорее всего, этот зверь еще не полностью порвал с наземной средой и периодически выходил на сушу, где передвигался толчками, – наподобие современных ушастых тюленей. Вообще, в течение эоцена китообразные совершили резкий скачок в морфологических изменениях: из четвероногих наземных животных они превратились в полностью водные формы, совершенно не похожие внешне на свои наземных предков и родственников. Возможная причина этого явления – отсутствие конкурентов в новой среде обитания.

Родоцет

Ремингтоноцет

Выход в океан

От протоцетид, произошли уже вполне «дельфинообразные» дорудоны (Dorudon) – возможные предки базилозавров и современных китов, постепенно расселившихся по всем морям земного шара.

Базилозавр (обнаруженный в 1840 г. и первоначально принятый за рептилию, чем объясняется «рептильное» имя) и дорудон жили приблизительно 38 миллионов лет назад и представляли собой уже чисто морских животных. Базилозавр был столь же велик, как крупные современные киты, достигая порой 18 метров в длину. Дорудонтиды были несколько меньше, до 5 метров.

В связи с переходом к чисто водному образу жизни у базилозаврид наблюдается деградация задних конечностей - они, хотя и хорошо сформированы, невелики и уже не могут использоваться для передвижения. Впрочем, возможно, они играли вспомогательную роль при спаривании. Тазовые кости базилозаврид уже не связаны с позвоночником, как это было у протоцетид.

Джорджияцет

Как у современных китов, плечо у дорудонов и базилозавров оставалось подвижным, а локоть и запястье образовывали передний плавник. Однако вопрос о том, когда именно киты окончательно потеряли задние конечности, остается открытым. Например, у настоящего усатого кита, чьи остатки были совсем недавно обнаружены в слоях возрастом 27 млн. лет, еще имелись неплохо сформированные ноги.

В хвостовом отделе дорудона имелся позвонок округлой формы, подобный тому, который имеется у современных китов в основании хвостового плавника. Так что, возможно, дорудоны и базилозавры уже имели вполне китовый хвостовой плавник.

Дорудон

Между тем, эти киты еще не были «настоящими китами». Луо (Zhe-Xi Luo) – палеонтолог, сотрудник Музея естественной истории в Питтсбурге, показал, что у базилозавров и дорудонтов – первых полностью водных китов – слуховая система по строению была уже достаточно близка к слуховой системе современных китов. Однако при всём сходстве с современными китами у базилозаврид и дорудонтид отсутствовал лобно-жировой выступ, так называемая дыня, позволяющая ныне существующим китообразным эффективно использовать эхолокацию. Мозг базилозаврид был сравнительно небольшого размера, из чего можно предположить, что они вели одиночный образ жизни и не имели такой сложной социальной структуры, как у некоторых современных китообразных.

Базилозавр

Возникновение «китового уса»

Китовый ус уникален для усатых китов, но зубатые киты, не имея его, тем не менее, также являются китами. Поэтому данный признак нельзя считать каким-то основополагающим: это частная адаптация одной группы китообразных. На протяжении следующего за эоценом олигоценового периода уровень моря понизился. «Прото-Индия» соединилась с Азией (результатом этого «столкновения» стало возникновение Гималаев), а Австралия и Антарктида удалились друг от друга, в результате чего образовалось широкое свободное кольцо морей в Южном полушарии. Возникло южное циркумполярное течение, начал образовываться ледяной панцирь. Это создавало новые условия для живущих в морях млекопитающих, что, по мнению ряда специалистов, и привело к возникновению современных подотрядов – усатых и зубатых китов. Наиболее древней известной переходной формой между ними и древними археоцетами является Llanocetus, первичный усатый кит, найденный в антарктических отложениях возрастом около 34 млн. лет. Судя по всему, он вполне мог питаться крилем. Зубатые же киты, по мнению специалистов, возникли примерно в то же время, развивая способности к эхолокации, которая позволяла активно охотиться в глубине.

Выход на сушу и выход в океан

К сожалению, находки остатков первых представителей двух современных отрядов крайне редки. Понижение уровня моря в олигоцене осушило прибрежные районы, которые могли содержать эти остатки, и они подверглись разрушению. Но раскопки в более поздних слоях показывают, что немного времени спустя, 30 млн. лет назад, настоящие усатые и зубатые киты были представлены несколькими семействами.

Три года назад, в 2011 году учеными были найдены окаменелые останки одного из древнейших усатых китов, которые оказались «недостающим звеном» в эволюции китового уса. Исследователи обнаружили, что огромные эластичные челюсти синих китов и их собратьев развились из более жёстких образований.

На верхних челюстях усатых китов располагаются несколько сотен роговых пластин, которые работают как фильтр, отсеивающий планктон из поступающей в ротовую полость животного воды. Киты набирают в рот очень большое количество воды, широко раскрывая пасть за счет того, что у них нет жесткого соединения между двумя половинами нижней челюсти. Кроме того, практически все китообразные обладают очень широким черепом, что дополнительно увеличивает возможный максимальный объем попадающей в рот воды. Благодаря своему способу питания киты смогли эволюционировать до столь внушительных размеров.

Janjucetus hunderi — один из первых усатых китов

Ученые точно не знают, какой была последовательность возникновения этих двух характерных особенностей - большого черепа и гибкого сочленения челюстей. Авторы новой работы описали кости древнего китообразного «Janjucetus hunderi», обитавшего в земных океанах около 25 миллионов лет назад, и новые данные свидетельствуют в пользу гипотезы о том, что изначально у китов сформировался широкий череп.

«Ранние усатые киты были лишены одного из признаков всех живых (и большинства ископаемых) усатых китов - свободного сустава нижней челюсти, - отмечает автор исследования Эрих Фицджеральд из Музея Виктории (Австралия). - Без него нынешние усатые киты просто не смогли бы питаться так, как они привыкли».

Учёный имеет в виду следующее: кит распахивает нижнюю челюсть под очень большим углом; эластичная ткань, прикреплённая к челюсти, растягивается, и это позволяет животному набирать в рот огромный объём воды. Пластины из китового уса, растущие из верхней челюсти, выполняют роль своеобразного сита, отфильтровывающего криль - основной источник питания.

Новые останки принадлежали виду «Janjucetus hunderi», который жил около 25 млн лет назад у берегов Австралии и имел, вероятно, около трёх метров в длину, то есть был размером со среднего дельфина. Его украшали большие зубы для захвата и измельчения добычи, чем он сильно отличался от сегодняшних усатых китов с их волосовидными зубами. К тому же, как уже было сказано, его нижняя челюсть не могла распахиваться так широко.

Тем не менее «J. Hunderi» был усатым китом, ибо обладал рядом адаптаций, характерных для этого подотряда. Например, это широкая верхняя челюсть, свидетельствующая о том, что большой рот появился прежде способности к фильтрации. Две половины нижней челюсти «J. Hunderi» были прочно соединены между собой и не позволяли древнему морскому млекопитающему очень широко открывать пасть. При этом верхние челюсти животного выглядели типично для современных китообразных, а сам череп был очень широким. Ученые полагают, что «J. Hunderi» не фильтровал поступающую воду, проталкивая ее в обратную сторону изо рта, а заглатывал вместе с оказавшейся там добычей.

Среди современных крупных китов кашалот даёт, как ни странно, возможность ответить на вопрос как киты перешли к фильтрующему типу питания. Обычно в популярной литературе кашалота изображают закусывающим гигантским кальмаром. Но это, хотя и известная, но далеко не столь часто встречающаяся добыча. Естественно, на китобойных станциях при разделке кашалотов из их желудков извлекали таких моллюсков. Но также известно, что часто в желудках кашалотов находили большое количество сравнительно мелких кальмаров и рыб. Даже если рыба достигала порой метровой длины, она всё равно мала по сравнению с многотонным кашалотом. Современные зубатые киты часто питаются мелкими рыбами и кальмарами, просто засасывая их ртом. У клюворылых китов значительно редуцированы зубы – иногда всего лишь до двух крупных зубов, явно не приспособленных для схватывания такой добычи, как рыба и кальмары.

Голубой кит не имеет зубов

У самых ранних усатых китов («усатых» скорее по анатомии скелета, а не по наличию китового уса) зубы достаточно редко сидят на челюстях. Можно предположить, что они постепенно утрачивали функцию захвата и непосредственного удержания добычи, и служили скорее для «запирания» рта. Кстати, у современной китовой акулы мелкие зубы выполняют именно такую роль. Первоначальная добыча прото-усатых китов, скорее всего, была достаточно крупной, а мелкая рыба имела возможность проскользнуть между зубами хищника. Не стоит улыбаться: современная сельдь тоже имеет реальный шанс выскользнуть даже из гораздо более совершенного фильтровального аппарата кита-горбача. Собственно говоря, так ловит добычу, мелких плавающих ракообразных, современный тюлень-крабоед (Lobodon), у которого зубы приобрели специфическую форму, став многовершинными и плоскими.

Канадского исследователя Эдварда Д. Митчелла удивило необычное строение зубов кита Llanocetus: они сидели в челюстях с большими промежутками, имели неглубокие корни и глубокие выемки на коронке, делящие зуб на лопасти. Популярная статья, в которой рассказывалось про открытие этого животного, называлась »Ancient whale smiled like a sieve» («Улыбка древнего кита похожа на решето»). Это наглядное подтверждение того, что первые усатые киты использовали зубы, чтобы закрывать выход из своего рта мелким кормовым объектам, которых схватывали по несколько штук. В процессе эволюции у китов развивалось приспособление, которое одновременно позволяло воде свободно выходить из пасти животного, но более эффективно задерживало мелкую рыбу, ракообразных или кальмаров, оказавшихся во рту кита. Ключ к познанию дальнейшего изменения ловчего аппарата китообразных также даёт знание об «испорченных» генах, отвечающих за развитие зубов, найденных в геноме современных китов. При дальнейшем развитии китового уса наличие зубов постепенно стало нейтральным признаком, и мутанты с «испорченными» генами, отвечающими за развитие зубов, не отличались по успешности выживания от китов с неповреждёнными генами, у которых отрастали анатомически полноценные зубы. В дальнейшем исчезновение зубов сняло анатомические ограничения на развитие более совершенного цедильного аппарата.

Llanocetus

Эхолокация

Настоящие зубатые киты (Odontocetes) осуществляют эхолокацию, создавая серию щелчков на различных частотах. Звуковые импульсы излучаются посредством лобной дыни, отражаются от объекта и регистрируются с помощью нижней челюсти.

Эхолокация – система ориентации в пространстве по задержке возвращений отраженной звуковой волны – появилась у предка нынешних дельфинов и зубатых китов более 28 миллионов лет назад. Адъюнкт-профессор Ньюйоркского технологического института Джонатан Гайслер (Jonathan Geisler) провелисследование ископаемого вида «Cotylocara macei», открытого в окрестностях Чарльстона (Южная Каролина). «Самые важные результаты нашего исследования касаются эволюции эхолокации и сложной анатомии, обеспечивающей эту способность. Она возникла примерно в ту же эпоху, когда происходила диверсификация китов – разные размеры тела и мозга, разные способы питания», — говорит Гайслер.

Зубатые киты, дельфины и морские свиньи издают высокочастотные звуки сквозь закрытую область в носовых каналах, за дыхалом – тогда как у всех остальных млекопитающих (в том числе людей) звуки рождаются в гортани. У зубатых китов механизм очень сложен – это множество мускулов, воздушных полостей и жировых прослоек, втиснутых в небольшой участок лица.Палеонтологи считают, что такая сложная система развивалась постепенно, шаг за шагом.

Cotylocara macei — один из первых китов с развитой эхолокацией

По мнению Гайслера, кит «Cotylocara macei» был способен к эхолокации. «Плотные кости и воздушные пазухи его черепа помогали сфокусировать его звуки в единый поток звука, который позволял киту искать себе пищу ночью или в мутной воде», — говорит ученый.

Проведя сопоставительный анализ, Гайслер и его коллеги определили, что Cotylocara принадлежал к вымершему семейству китов, отделившихся от остальных китообразных как минимум 32 миллиона лет назад. По всей видимости, рудиментарная форма эхолокации возникла у общего предка «Cotylocara» и других зубатых китов примерно 35-32 миллиона лет назад.

«Cotylocara» отличались рядом уникальных анатомических черт, в том числе глубокой полостью на верху головы (отсюда и название вида – «голова с пазухой»), где при погружении в воду животные «запасали» воздух – и та же полость, вероятно, отражала звуки, идущие со стороны лица. Также обращает на себя внимание похожая на радиолокационную антенну кость вокруг носовых отверстий, которая также могла отражать звук и улучшать качество эхолокации. «Анатомия черепа очень необычна. Ничего такого я не видел ни в одном ките – ни живом, ни ископаемом», — говорит Гайслер.

Изучение черепов сквалодона («Squalodon») позволяет предположить первичное возникновение эхолокации и у этого вида китов. Сквалодон жил с начала среднего олигоцена до середины миоцена, около 33-14 миллионов лет назад, и имел ряд признаков, сходных с современными зубатыми китами. Так, например, сильно сплюснутый череп и вынесенные челюстные дуги наиболее характерны для современных Odontoceti. Несмотря на это, возможность происхождения современных дельфинов от сквалодона считается маловероятной, хотя сквалодон дает представление об эволюции китов на ранней стадии.

Сквалодон

В данном посте я не буду подробно рассматривать вопрос появления и развития эхолокации у зубатых китов, иначе придется писать тут целый научный труд и рассмотреть множество точек зрения по этому вопросу. В целом, можносказать о том, что последние ископаемые останки китообразных еще раз блестяще подтвердили верность дарвинизма — эволюционного учения. Будущие открытия докажут верность этого тезиса со всей очевидностью, как на примере эволюции китов, так и других групп живых организмов.

Постепенное смещение у китов носовых пазух к затылку

Интересно то, что в ноябре 2006 года, близ берегов Японии был пойман живым дельфин афалина с недоразвитыми, но хорошо заметными снаружи задними конечностями. Его фото обошло, наверное, все ленты новостей. Этот атавизм лучше всего свидетельствует о том, что предки китов жили на суше.

Современная реконструкция левиафана, гигантского зубатого кита, у него эхолокация уже также была развита:

Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -

Отряд Китообразные (Cetacea) (А. Г. Томилин)

Китообразные - резко отклонившаяся группа водных млекопитающих, внешне похожих на рыб, но отличающихся от них наличием теплокровности, легочного дыхания, а также внутриутробным развитием, выкормом детенышей молоком и многими другими чертами.

70 миллионов лет назад наземные предки китообразных переселились в воду. Здесь они, спасаясь от наземных врагов и конкурентов, первоначально питались на мелководьях, а затем в поисках пищи все смелее стали отходить от берегов и, наконец, утратили связь с сушей. Так как сопротивление воды при передвижении в ней в 800 раз больше, чем в воздухе, то у китообразных развивалась хорошо обтекаемая торпедовидная форма тела. В новой среде за долгую эволюцию в корне менялось их строение и образ жизни. На теле исчезло все, что мешало его скольжению: шерстный покров, задние ноги, ушные раковины. Большая упругость, эластичность и несмачиваемость голой неороговевающей кожи помогали китообразным преодолевать сопротивление трения при быстром плавании. Передние конечности превратились в грудные, уплощенные жесткие плавники - это рули высоты, поворотов и торможения; они же обеспечивали движение тела назад. Сжатая с боков и мускулистая хвостовая часть тела китообразных очень гибка, подвижна, заканчивается широкими горизонтальными лопастями. У большинства видов появляется спинной плавник, придающий устойчивость телу в воде. Грудные, спинной и особенно хвостовой плавники китообразных, как открыли в 1968 г. советские ученые (С. В. Першин, А. С. Соколов, А. Г. Томилин), имеют переменную упругость, которая меняется в зависимости от скорости плавания и регулируется специфическими комплексными кровеносными сосудами (рис. 138), открытыми А. Г. Томилиным в 1947 г. Такой регулируемый гидроупругий эффект в плавниках - важнейшее приспособление к различному режиму плавания. Приспособления, обеспечивающие высокую скорость передвижения китообразных (до 50 км/ч ), в настоящее время интересуют судостроителей, стремящихся создать наиболее выгодную (мягкую) обшивку и форму кораблей.

Все плавники выполняют также роль терморегуляторов, через которые в первую очередь отдается избыток тепла при перегреве тела. Потовых и сальных желез нет. Толстый подкожный слой жира защищает тело от охлаждения и используется как энергетический запас во время сезонных голодовок китообразных, поэтому он сильно колеблется по сезонам года.

Под слоем жира в задней половине или трети тела расположены две млечные железы, каждая с соском. Соски у китообразных помещаются в двух продольных кожных карманах по бокам мочеполовой щели и только у кормящих самок выступают наружу.

Окраска китообразных бывает однотонной, противотеневой (темной сверху и светлой снизу) или расчленяющей, с резкими светлыми участками кожи и пятнами на ней.

Скелет китов губчатый, пропитанный жиром. В позвоночнике от 41 до 98 позвонков, образующих четыре отдела: шейный (очень короткий, но всегда из семи свободных или срощенных позвонков), грудной, поясничный и хвостовой. Грудной отдел несет 10-17 пар ребер, из которых только первые 2-8 пар сочленяются с грудиной. Межпозвоночные диски придают позвоночнику, особенно его хвостовой части, большую подвижность. Утрата задних конечностей, крестцового отдела позвоночника и таза увеличивает свободу движения хвостового стебля и позволяет рождать очень крупных и развитых детенышей. К паре небольших косточек, оснавшихся от таза, у самцов прикрепляются пещеристые тела копулятивного органа, а у самок - мышцы, расширяющие влагалище. Плоские грудные плавники поддерживает очень короткая плечевая кость, две короткие кости предплечья и многочисленные косточки кисти, в которой 4 или 5 пальцев с увеличенным числом фаланг. Ключица исчезает, лопатка веерообразной формы (рис. 139).

Череп приспособлен к тому, чтобы дыхание совершалось при выставлении ноздрей из воды без изгибания шеи (ноздри смещены на темя). Верхнечелюстные, межчелюстные и нижнечелюстные кости удлинены в связи с развитием цедильного аппарата (китового уса) или многочисленных одновершинных зубов. Носовые кости уменьшены, теменные сдвинуты в бока так, что верхнезатылочная кость соприкасается с лобными. Дыхало - одно или два наружных носовых отверстия - расположено на вершине головы и открывается лишь в момент короткого дыхательного акта выдоха - вдоха, производимого сразу же после выныривания (табл. 17). В прохладную погоду при выдохе взлетает вверх конденсированный пар, образуя так называемый фонтан, по которому китобои различают вид кита. Иногда с этим паром взлетают и распыленные брызги воды. Все остальное время, пока длится дыхательная пауза и животное ныряет, ноздри плотно закрыты клапанами, которые не пропускают воду в дыхательные пути. Вследствие особого строения гортани воздухоносный путь отделен от пищевого. Это позволяет безопасно дышать, если вода или пища находятся в ротовой полости. Носовой канал большинства видов соединен с особыми воздушными мешками и вместе с ними выполняет роль звукосигнального органа.

Легкие весьма упруги и эластичны, приспособлены к быстрому сжатию и расширению, что обеспечивает очень короткий дыхательный акт и позволяет обновлять воздух за одно дыхание на 80-90% (у человека только на 15%). В легких сильно развиты мускулатура альвеол и хрящевые кольца даже в мелких бронхах, а у дельфинов - ив бронхиолах.

Китообразные могут долго (кашалоты и бутылконосы до 1,5 часов) находиться под водой с одним и тем же запасом воздуха: большая емкость легких и богатое содержание мышечного гемоглобина позволяют им уносить с поверхности повышенное количество кислорода, который расходуется очень экономно: во время ныряния деятельность сердца (пульс) замедляется более чем вдвое и ток крови перераспределяется так, что кислородом снабжаются в первую очередь мозг и сердечная мышца. Эти органы при длительном погружении получают кислород также с артериальной кровью из запасов "чудесной сети" - тончайшего разветвления кровеносных сосудов. Менее чувствительные к кислородному голоданию ткани (особенно мышцы тела) переводятся на голодный паек. Мышечный гемоглобин, придающий мускулатуре темный цвет, снабжает мышцы кислородом во время дыхательной паузы. Пониженная чувствительность дыхательного центра к накоплению углекислоты в крови позволяет китообразным удлинять дыхательную паузу и использовать ее для кормежки.

Китообразные заглатывают добычу (обычно только живую) целиком, без пережевывания; зубатые киты - "хватальщики" - хватают ее по одной, удерживая зубами, или с помощью движения языка всасывают по нескольку рыб в один прием (рис. 140). Усатые киты - "фильтровальщики" - хватают добычу сразу большими партиями; при этом они вылавливают пищу в массовом количестве и процеживают ее через китовый ус. Китообразные очень прожорливы. Желудок их многокамерный, состоит из трех основных отделов. Первый отдел (безжелезистый) - с ороговевшим наружным слоем эпителия - представляет нижнее (у некоторых видов двураздельное) выпячивание пищевода и служит для мацерации и механической обработки пищи. Второй отдел (кардиальный) - иногда дву-, трех- раздельный, складчатый, сильно растяжимый - обильно снабжен железистыми клетками, выделяющими пищеварительные соки с пепсином и соляной кислотой. В первом и во втором отделах бывают окатанные и твердые булыжники и галька, которые играют роль жерновов. Третий отдел (пилорический) представляет расширенную переднюю часть двенадцати перстной кишки. У клюворылых китов первый отдел исчезает, но в третьем отделе число камер возрастает до девяти.

Длина кишечника превышает длину тела от 4-5 раз (у гангского дельфина и бутылконосов) до 12-16 раз (у кашалотов) и даже до 32 раз (у лаплатского дельфина). Кал всегда жидкий. Желудок способен растягиваться и вмещать у синих китов до 1,5 т , у финвалов до 1 т , а у сейвалов до 0,5 т рачков.

Большинство китообразных размножается через два года, но изредка некоторые дельфины спариваются, еще не закончив выкорм потомства, и плодятся ежегодно. Беременность у разных видов продолжается от 10 до 16 месяцев. Далеко мигрирующие виды (полосатики) родят главным образом зимой в относительно теплых водах, а не совершающие больших миграций (дельфины) - летом, но в обоих случаях - при благоприятных температурных условиях. Во время гона наблюдаются драки между самцами, после чего на теле остаются следы зубов (зубатые киты). Единственный, хорошо развитый детеныш рождается очень крупным (от 1/4 до 1/2 длины тела матери). Изредка в одной самке находят несколько зародышей. У финвала однажды найдено 6 зародышей, а у синего кита 7. Это свидетельство былого многоплодия предков китообразных. Лишние зародыши обычно рассасываются, и только очень редко могут родиться двойни.

Роды китообразных происходят под водой. Первый дыхательный акт детеныш совершает в момент своего первого выныривания на поверхность, как безусловный рефлекс, при котором раздражителем служит ощущение смены среды (вода - воздух). Плод выходит хвостом вперед. Пуповина рвется у самого брюха, где она менее прочная. Детеныш кормится очень жирным - до 54%! - молоком от 4 месяцев (мелкие дельфины) до 13 (кашалоты), а в неволе даже до 21-23 месяцев" (афалины). Молоко потребляют небольшими порциями, но очень часто (дельфины через каждые 15-30 минут). Детеныш кончиком рта плотно захватывает сосок, и молоко - в 10 раз питательнее коровьего! - впрыскивается ему в рот под давлением особых мышц.

С первого дня сосунок плавает совсем рядом с самкой; оказывается, это позволяет ему экономить силы и плыть пассивно, используя давление гидродинамического поля вокруг родителя, который как бы буксирует своего детеныша. С возрастом такая привычка ослабевает и исчезает. Детеныш растет очень быстро и за лактационный период у усатых китов увеличивается почти вдвое, а у зубатых китов на одну треть первоначального размера. Ко времени перехода на самостоятельное питание у одних резко увеличивается китовый ус, а у других прорезаются зубы.

Половое созревание бывает в 3-6 лет, но замедленный рост тела продолжается еще долго после того. Когда скелет полностью окостеневает и все эпифизы позвоночника срастаются с телами позвонков, наступает физическая зрелость. Процесс окостенения позвоночника начинается с обоих его концов, притом с хвостового идет быстрее, чем с головного, и заканчивается в грудном отделе. Такие последовательные изменения в позвоночнике иногда используют для определения индивидуального возраста.

Живут киты до 50, а мелкие - до 30 лет. Возраст усатых китов определяют несколькими способами: подсчитывают рубцы на поверхности яичников или слои в ушных пробках, устанавливают число шагов на усовой пластине цедильного аппарата либо количество концентрических слоев на сечении роговых трубочек в пластине, в которые заходят сосочки пульпы с кровеносными сосудами. У зубатых китов подсчитывают число дентиновых слоев на поперечных и продольных срезах зубов.

Распространение большинства видов китообразных очень широкое, чему способствует отсутствие резко выраженных преград в океане. Тем не менее китообразные живут локальными стадами и даже при очень далеких миграциях, как правило, не переходят экватора. Есть холодолюбивые виды, живущие в полярных и субполярных водах (белухи, нарвалы, гренландские киты), теплолюбивые (полосатик Брайда), тропические и субтропические (многие дельфины, карликовые кашалоты) и виды с весьма широким ареалом, включая космополитов (почти все полосатики, кашалоты, косатки и др.).

В результате приспособления к сезонным условиям питания и размножения у китов образовалось несколько биологических групп. Одни виды стали совершать строго регулярные миграции в пределах северного или южного полушария; на зиму они плывут в низкие широты для родов, а на лето - в умеренные и высокие для нагула жира (почти все усатые киты, часть клюворылых и кашалоты). (На полях нагула в Арктике и Антарктике планктонных организмов в 10-20 раз больше, чем в тропиках.) Другие виды стали перемещаться хотя и на значительные расстояния, но менее правильно и с нарушениями сезонных сроков (малые косатки, гринды, отчасти сейвалы, нарвалы и др.). Третья группа перешла к сравнительно оседлому образу жизни; их кочевки проходят в пределах небольшой акватории (афалины, речные дельфины, серые дельфины и др.).

Изучение первой группы стало возможно только благодаря мечению: в кита стреляют меткой, на которой ставят номер и адрес для возврата. Кит плавает с меткой, пока его не убивают. Метку возвращают владельцу, по ее номеру восстанавливают место и дату мечения, а следовательно, и приблизительный путь животного. Данные мечения показали, что киты мигрируют только в пределах своих областей, придерживаясь определенных направлений, а может быть, даже путей. При далеких странствиях они безошибочно из года в год возвращаются в одни и те- же районы и даже бухты. Бывало, что меченого кита добывали много лет спустя в том же сезоне и там же, где он был помечен, а в другие сезоны убивали на расстоянии в тысячи километров от места мечения. Так были выявлены удивительные способности китообразных точно- ориентироваться в океане ночью и днем, в бурю и в штиль, на глубинах и у поверхности. Нет сомнений, что киты, совершая тысячекилометровые маршруты, точна выходят к цели с помощью совершенных органов чувств - анализаторов. Но не- все органы чувств у них развиты одинаково. Это выяснено при изучении дельфинов в океанариумах (больших аквариумах). Обоняние китообразными утрачено, так как молекулы пахучих веществ могут проникать в носовой канал вместе с атмосферным воздухом лишь в момент* очень короткого вдоха, после длительной дыхательной паузы, проводимой под водой. Чистый воздух над океаном и запахи в нем не имеют значения для живущих в воде. Поэтому обонятельные доли мозга и обонятельные нервы полностью отсутствуют (зубатые киты) или сохраняются лишь в зачаточном виде (усатые киты).

Вкус у китов считали слабо развитым, так как в желудках их часто обнаруживали булыжники, гальку, куски дерева и прочие несъедобные предметы. Но оказалось, что камни заглатываются не случайно, а для перетирания пищи, и потому нельзя считать вкус китов слабо развитым. Другие инородные предметы заглатываются случайно при процеживании цедильным аппаратом всего, что попадает в сферу фильтрации, когда невозможно отделить съедобное от несъедобного. Предполагают, что киты могут различать разную соленость воды и обнаруживать по> моче и фекалиям своих сородичей. Хотя: вкусовой нерв у китообразных довольно тонкий, сосочки с заложенными в них вкусовыми почками сравнительно крупные (в поперечнике 2-3 мм ).

Осязание китов, несмотря на исчезновение волосяного покрова, развито превосходно. Однако иннервация кожи еще недостаточно изучена. Смена среды, ощущаемая китообразными при выныривании, служит им сигналом для открывания дыхала и совершения короткого и слитного дыхательного акта (выдоха - вдоха). Этот безусловный рефлекс позволяет им безопасно дышать как при любой погоде, так и во время сна (поэтому ко "лбу" дельфинов, выставляющемуся из воды первым, подходит мощный чувствительный нерв). Когда китообразным требуется изменить свою плавучесть на данной глубине и удлинить дыхательную паузу, они расчленяют дыхательный акт и выдох производят под водой. Течения и колебания воды тонко воспринимаются рецепторами кожи и вызывают такую двигательную реакцию подкожной мускулатуры, которая задерживает образование вихрей вокруг тела дельфинов при их стремительном движении. Может быть, это одна из причин высокой скорости плавания китообразных.

На голове усатых китов сохраняются несколько десятков одиночных волосков, действующих как вибриссы наземных млекопитающих: киты, наталкиваясь в воде на крошечных рачков, способны определять изобилие корма при любом освещении и часто кормятся ночью.

Зубатые киты, питающиеся одиночной и сравнительно крупной добычей, в осязательных волосках не нуждаются и утрачивают их еще до рождения или вскоре после него. Только речные дельфины, живущие в мутной воде и обладающие недостаточным зрением, сохраняют чувствительные волоски на клюве в течение всей жизни.

Глаз у крупных китов имеет массу около 1 кг , а у мелких дельфинов он достигает величины глаза собаки. Глазное яблоко почти шаровидное, спереди несколько уплощенное. Щель глаза закрывается веками без ресничек. Белковая оболочка толстая и плотная. В воде, как в мало прозрачной среде, китообразные видят лишь на коротком расстоянии. Раньше думали, что на воздухе китообразные близоруки, так как их хрусталик шаровидный, а ресничные мышцы отсутствуют. Но в действительности у них острое зрение. Тонкая аккомодация достигается за счет "игры" радужины, которая придает зрачку форму то узкой щели (при ярком свете - в воздухе), то круглого отверстия (при тусклом освещении - в воде). В первом случае свет, пропускаемый через узкую, но высокую щель, проходит словно через двояковогнутые линзы, так как кривизна и толщина роговицы бывают наименьшими в центре и наибольшими у краев. Во втором случае свет, пропускаемый через круглое отверстие радужины, проходит через центральную (тонкую) часть роговицы и минует ее толстую часть. Кроме того, роговица способна увеличивать свою кривизну под действием мышц органа зрения, все это обеспечивает разную преломляющую способность глаза, и китообразные могут хорошо видеть как в воде, так и на воздухе. Косатки, кашалоты, полосатики и серые киты осматриваются, поднимая голову над водой; дельфины в неволе следят за бросаемой им рыбой и кидаются туда, где она должна упасть, а иногда схватывают ее даже в воздухе. Они точно хватают рыбу из рук дрессировщика на высоте до 5 м . Дельфины свободно поворачивают глаз и мигают, если перед ними мелькает какой-либо мелкий предмет. Зрение китообразных монокулярное, при котором не бывает общего поля зрения, так как глаза расположены по бокам головы и не видят предметов впереди рыла.

Лучше всего, однако, развит слух, несмотря на отсутствие наружного уха и очень суженный слуховой проход. Звук для водных животных - важнейший источник информации: в воде звуковые колебания распространяются в 5 раз быстрее, чем в воздухе, и могут восприниматься с дальнего расстояния. Китообразные воспринимают не только звуки, но и инфразвуки и ультразвуки, лежащие далеко за пределами человеческого слуха. Точно ориентироваться по звуку в воде им помогает то, что их уши надежно изолированы от костей черепа и колебания слева и справа могут восприниматься независимо друг от друга. Изоляция достигается тем, что среднее и внутреннее ухо окружены воздушными камерами, заполненными пеной из жировой эмульсии. Пена поглощает все звуковые колебания, которые беспрепятственно проводят кости черепа, мышцы и сало, и они не доходят до внутреннего уха. Недавно выдвинута гипотеза передачи звука не только через узкий наружный слуховой проход и слуховые косточки среднего уха, но также и через вытянутую нижнюю челюсть, близко подходящую своим задним концом к области внутреннего уха и иннервированную сильной ветвью тройничного нерва. Давление звуковой волны, передающееся с помощью ушных косточек среднего уха, в воде увеличивается по сравнению с тем, что бывает в воздухе, в 60 раз. Слуховой проход, иногда слепой или перегороженный ушной пробкой, выходит к барабанной перепонке, которая напоминает сложенный зонтик. Барабанная кость - яйцевидной (у усатых китов) или полуцилиндрической формы (у зубатых китов).

Строение внутреннего уха очень сложное. Улитка по сравнению с маленькой вестибулярной частью лабиринта сильно увеличена, и в ней развивается вторичная спиральная пластина. Слуховой нерв хорошо развит. В соответствии с хорошо развитым слухом китообразные издают звуковые сигналы в тех же частотах, какие они воспринимают (от нескольких десятков герц до 150-200 кгц ). Звуки у дельфинов производятся с помощью трех пар воздушных мешков (рис. 141), связанных с носовым каналом, а у усатых китов - мощным горловым мешком, соединенным с гортанью. Не исключено, что в производстве некоторых звуков (визгов) принимает участие и глотка.

Сигналы, издаваемые дельфинами, используются как для связи, так и для ориентации по отраженным звукам. В настоящее время записаны на пленку голоса уже 25 видов дельфинов и китов. Сигналы у одного и того же вида довольно разнообразны. Например, в калифорнийском океанариуме у взрослой афалины установлено 17, а у детенышей шесть разных коммуникационных сигналов, С возрастом звуковые сигналы становятся многообразнее.

При одном поведении издаются обычно сигналы одного типа, а при другом - другие. Оказалось, что имеются сигналы питания, беспокойства, страха, бедствия, спаривания, боли и т. п. Замечены также видовые и индивидуальные отличия в сигналах китообразных. По сигналам высокой частоты животные могут ориентироваться в пространстве, улавливая эхо этих волн. С помощью эха дельфины даже с закрытыми глазами могут находить пищу не только днем, но и ночью, безопасно плавать на минных полях, определять глубину дна, близость берега, погруженные предметы. Действие эхолокационного аппарата у дельфинов хорошо изучено в океанариумах (рис. 142). Их эхолокационные импульсы человек воспринимает как скрип двери, поворачивающейся на ржавых петлях. Свойственна ли эхолокация усатым китам, издающим сигналы частотой лишь до нескольких килогерц, пока не выяснено.

Рис. 142. Схема эхолокации дельфина. Ультразвуковой прожектор и акустическая линза в черепе дельфина. (По К. Норрису, 1964.). Ход звуковых лучей при эхолокации, произведенных с помощью воздушных мешков, а затем отраженных от костной стенки черепа и воздушных мешков и далее преломленных через жировую подушку ("акустическую линзу"). Отраженные от рыбы звуки возвращаются в ухо дельфина через его нижнюю челюсть; этому способствуют нервные отверстия на переднем конце нижней челюсти и мощно развитые нервы, вплотную подходящие к органу слуха (показано стрелками). Ход лучей изображен пунктиром. Условные обозначения: 1 - воздушные мешки и носовой канал; 2 - жировая подушка; 3 - череп; 4 - нижняя челюсть; 5 - части головы, лежащие перед носовым каналом; 6 - части головы, лежащие позади носового канала; 7 - барабанная кость и внутреннее ухо; 8 - губа носовой пробки; 9 - излученные звуковые волны; 10 - отраженные звуковые волны; 11 - объект лоцирования (рыба); 12 - нервные отверстия в нижней челюсти

Звуковые волны дельфины посылают направленно. Жировая подушка, лежащая на челюстных и межчелюстных костях, и вогнутая передняя поверхность черепа действуют как звуковая линза и рефлектор: они концентрируют сигналы, излученные воздушными мешками, и в виде звукового пучка направляют их на лоцирующий объект. Доказательства действия такого ультразвукового прожектора получены с помощью экспериментов как за рубежом (В. Эванс, Д. П ре скотт, В. Сутерланд и Р. Бейл), так и в СССР (Е. В. Романенко, А. Г. Томилин и Б. А. Артеменко).

Образование эхолокационного аппарата с системой воздушных мешков, возможно, и привело к асимметрии черепа: кости рыла зубатых китов справа и слева развиты неодинаково, особенно в зоне излучения звуков. Связывают это с тем, что один звуковой проход больше использовался для издавания звуков, а другой - для дыхания.

Чтобы развились столь глубокие и разносторонние приспособления к водному образу жизни, потребовалась длительная эволюция отряда - с начала третичного периода. Остатки таза, задних конечностей и одиночные волоски на морде уже давно дали повод искать прародителей китов среди четвероногих наземных млекопитающих. Вероятно, ими были креодонтные хищники, жившие в палеоцене. Эти зверьки имели длинный и низкий череп, маленький мозг и примитивные зубы. От далеких предков взяли начало три подотряда: древние киты (Archeoceti) - все вымершие, усатые киты (Mystacoceti) и зубатые киты (Odontoceti).

Древнейшее семейство усатых китов (Cetoteriidae), включавшее не менее 20 родов, жило в олигоцене. От него ответвились три современных семейства - серые киты (Eschrichtiidae), гладкие киты (Balaenidae) и полосатики (Balaenopteridae).

Из зубатых китов наиболее древняя группа - сквалодонты (Squalodontidae). У них череп был еще симметричный, носовые отверстия открывались на конце рыла, а зубы сохраняли примитивные черты строения:

От сквалодонтов в олигоцене и миоцене отделились четыре ныне живущих семейства - кашалоты, клюворылые, речные дельфины и морские дельфины с тремя подсемействами (дельфиновые, белуховые и морские свиньи).

В отряде китообразных насчитывают 38 ныне живущих родов, объединяющих 86 видов, и 127 родов вымерших.

Техника промысла достигла высокого совершенства. В нашей стране несколько новейших китобойных маток. При каждой китобойной матке работают китобойные суда (китобойцы). Китобойная матка - огромный корабль с наклонным туннелем в корме, через который поднимают китов на палубу для разделки. На китобойной матке для разведки китов имеются вертолеты, для плавания во льдах и во время тумана - радиолокационные станции. При охоте используют поисковые приборы для обнаруживания под водой китов. Убитых китов накачивают воздухом и оставляют на плаву; чтобы легче было найти их специальным судам, к ним прикрепляют радиопередаточный буек - сигнализатор, отражатели для радиолокаторов, электрофонари. Время от времени китобойцы получают с матки топливо, продукты питания и боеприпасы.

Современная китобойная матка - это целый плавучий городок с собственными жироваренным, кожевенным, морозильным, туковыми заводами, с электрической и радиопередаточной станциями, с кинотеатром и даже бассейном. Доставленных китов поднимают на палубу матки с помощью лебедок, снимают подкожное сало, отделяют от позвоночника мясо, разрезают механической пилой позвонки и ребра. Из подкожного сала и костяка вываривают жир, который потом заводы перерабатывают на лярд и маргарин, смазочные вещества, технический и дистиллированный глицерин, мыло, театральный грим, стиральный порошок и т. д. Полимеризированный жир используется для изготовления линолеума и типографской краски. Спермацет (жировоск из головы кашалота) служит сырьем для производства лучших косметических кремов и помады, а также медицинских средств против ожогов. Вываренный костяк, внутренности и части мускулатуры перерабатываются на удобрение (тук) и на кормовую муку для скота и птиц. Из белковой части китового сала получают желатин и клей. Из китового уса до развития пластмассового производства изготовляли пружины для диванов и матрацев, бандажи, щетки, веера и т.д. Полагают, что из китового уса можно получать глютаминовую кислоту.

Из зубов кашалота делают ценные резные изделия. Мясо в консервированном, засоленном или свежем виде употребляется как пищевой продукт. Из печени кита добывают витамин А, изготовляют кон-центрированные экстракты, препараты против анемии; из желез внутренней секреции - поджелудочной и зобной - медицинские препараты (камполон, инсулин и др.). Извлекаемая из кишечника кашалотов амбра высоко ценится в парфюмерной промышленности как лучшее средство, придающее стойкость духам.

Для защиты китов от истребления 18 стран заключили международное соглашение, регулирующее размеры промыслов. Соглашение запрещает добывать гладких, серых, синих и горбатых китов. Не подлежат убою сосунки, кормящие матки и неполовозрелые особи всех видов китов. Общая добыча не должна превышать устанавливаемую для каждого года квоту (норму выбоя). В Мировом океане выделены запретные зоны для китобойного промысла; продолжительность китобойного сезона не может выходить за пределы установленных сроков. За выполнением квоты следит Международное статистическое бюро, которое подает команду о прекращении охоты. Международная комиссия по регулированию китобойного промысла ежегодно рассматривает состояние запасов китов, определяет квоту и уточняет правила промысла на каждый китобойный сезон.

Два подотряда китообразных - усатые и зубатые киты - резко различаются между собой как по внешнему и внутреннему строению, так и по своей биологии.