Киты (Cetacea) - не рыбы, а настоящие морские млекопитающие, совершившие один из самых удивительных эволюционных разворотов в истории жизни на Земле. Их предки, пакицеты, были примитивными копытными хищниками, похожими на волков или гиен, обитавшими по берегам древнего моря Тетис около 50 миллионов лет назад. Постепенно они "вернулись" в океан, претерпев радикальные изменения в анатомии и физиологии, чтобы стать властелинами морских глубин.
Отряд китообразных делится на два современных подотряда: усатые киты (Mysticeti) и зубатые киты (Odontoceti). Это разделение произошло около 34 миллионов лет назад. Усатые киты лишились зубов в пользу китового уса - уникального фильтровального аппарата, а зубатые сохранили зубы (хотя их форма и количество сильно различаются) и развили сложную эхолокацию. Несмотря на название, к зубатым китам относятся и дельфины, и морские свиньи.
Киты - абсолютные рекордсмены планеты по размеру. Синий кит (Balaenoptera musculus) - самое крупное животное из когда-либо существовавших на Земле, превосходящее даже гигантских динозавров. Его длина может превышать 33 метра (как 10-этажный дом!), а вес достигать фантастических 150-170 тонн. Один только язык синего кита весит как слон, а сердце - размером с небольшой автомобиль.
Тело кита - шедевр гидродинамики. Обтекаемая торпедообразная форма, отсутствие выступающих ушных раковин, наружных половых органов (всё скрыто в кожных складках), гладкая эластичная кожа, уменьшающая турбулентность, и мощные плавники позволяют им эффективно двигаться в воде. Грудные плавники служат рулями, спинной плавник (если есть) - стабилизатором, а огромный хвостовой плавник (лопасти) - главным двигателем, генерирующим мощные толчки вверх-вниз.
Кожа кита - не просто оболочка. Она покрыта тонким слоем эпидермиса, который постоянно слущивается, создавая вокруг кита "микропланктон" для рыб. Под кожей лежит толстый слой жира - ворвани, который служит отличной теплоизоляцией в холодных водах, запасом энергии на время миграций и постов, и повышает плавучесть этих гигантов. Толщина этого слоя может достигать полуметра!
Кости китов обладают уникальной особенностью: они пористые и пропитаны маслом (особенно кости черепа и нижней челюсти). Эта остеосклеротическая структура делает их тяжелее, чем у наземных млекопитающих, что помогает компенсировать плавучесть жира и мягких тканей, позволяя киту легче нырять и поддерживать нейтральную плавучесть на глубине без лишних энергозатрат.
Дыхательная система китов кардинально перестроена для жизни в воде. Дыхало (одно у зубатых, два у усатых) - это видоизменённые носовые ходы, расположенные на макушке головы. Оно плотно закрывается мощным мышечным клапаном при нырянии. Лёгкие относительно невелики, но способны к очень быстрому и почти полному (до 90%) обновлению воздуха за одно дыхание - мощный "вздох" создаёт знаменитый фонтан.
"Фонтан" кита - это не вода из легких, а конденсат! Когда кит выдыхает теплый влажный воздух из легких в холодную атмосферу, он мгновенно конденсируется, образуя видимое облако пара и капелек воды. Форма фонтана (высота, угол, рассеивание) часто уникальна для разных видов и помогает их идентифицировать с расстояния.
Киты - чемпионы по нырянию. Кашалот (Physeter macrocephalus), охотящийся на глубоководных кальмаров, способен погружаться на глубины свыше 2000 метров (рекорд - 2992 м!) и оставаться под водой до 90 минут. Гренландский кит также может нырять на час и более. Для этого они используют феноменальные адаптации: замедление метаболизма (брадикардия), перераспределение кровотока (в первую очередь к мозгу и сердцу), высокую концентрацию миоглобина (кислородосвязывающего белка) в мышцах и устойчивость лёгких к сжатию под огромным давлением.
Сон китов - уникален и опасен. Как и дельфины, они спят "половинным" мозгом (одно полушарие бодрствует), чтобы не забыть дышать. Усатые киты иногда спят, медленно дрейфуя у поверхности или даже вертикально ("стоя" головой вверх). Самый глубокий сон наблюдается у самцов кашалотов, которые могут образовывать "вертикальные стада", неподвижно висящие в толще воды на глубине 10-15 метров, "отключившись" на 10-15 минут. В эти моменты они уязвимы для столкновений с судами.
3
Зрение китов адаптировано к подводной среде. Их глаза относительно небольшие, хрусталик почти сферический для лучшего преломления света в воде. У них есть слёзные железы, выделяющие маслянистую жидкость, защищающую глаза от соли. Над водой зрение слабее, но они видят очертания. У некоторых глубоководных видов глаза могут светиться в темноте (тапетум), отражая свет.
Слух - критически важен для китов, особенно для эхолокации зубатых. У них нет наружных ушных раковин. Звуковые волны передаются к внутреннему уху преимущественно через кости нижней челюсти и жировые каналы, ведущие к слуховым косточкам. Диапазон слышимых частот огромен: от инфразвука (менее 20 Гц) до ультразвука (свыше 100 кГц у зубатых).
Эхолокация - "суперсила" зубатых китов (кашалотов, дельфинов, клюворылов). Они производят серии высокочастотных щелчков в сложных структурах носовых проходов (у кашалота это гигантская "дыня", заполненная спермацетом - особым воском). Отражённые эхо улавливаются нижней челюстью и позволяют киту "видеть" ушами в кромешной темноте или мутной воде, определяя размер, форму, структуру и даже внутреннее строение объектов на огромных расстояниях. Кашалоты могут "просвечивать" добычу сквозь толстый слой ила.
Китовый ус (балейн) - уникальное приспособление усатых китов. Это не зубы, а роговые пластины (до 4 метров длиной у гренландского кита!), свисающие с верхней челюсти. Их внутренний край расщеплён на тонкие волосовидные бахромки, образующие плотный фильтр. Питаясь, кит открывает пасть, заглатывая огромный объём воды с крилем или рыбой, затем языком, как поршнем, выталкивает воду сквозь ус, а пища остаётся на бахроме, как на сите. Цвет и длина уса - видовой признак.
"Горловые мешки" или борозды - продольные складки на горле у полосатиков (синий кит, финвал, сейвал, горбач). Они способны невероятно растягиваться, как аккордеон, позволяя киту заглатывать колоссальные объёмы воды с пищей - до 70-100 тонн у синего кита за один "глоток"! Это увеличивает эффективность кормления в богатых, но рассредоточенных скоплениях планктона.
Рацион китов строго разделён. Усатые киты - фильтраторы, питаются мельчайшим планктоном (криль, копеподы) или мелкой стайной рыбой и кальмарами, которых ловят, фильтруя воду. Зубатые киты - активные хищники. Кашалоты специализируются на глубоководных кальмарах (включая гигантских), косатки охотятся на рыбу, тюленей, пингвинов, других китов, а более мелкие зубатые (дельфины, клюворылы) ловят рыбу и кальмаров.
Кашалот обладает самым большим мозгом на планете - до 9 кг (у человека ~1.4 кг). Однако относительный размер мозга (коэффициент энцефализации) выше у дельфинов и человека. Сложность строения мозга кашалота, особенно коры, говорит о высоком интеллекте, но его изучение крайне затруднено. Известно, что кашалоты образуют сложные социальные структуры и передают знания.
Косатка (Orcinus orca) - вершина пищевой цепи океанов и самый крупный дельфин. Это высокоинтеллектуальный и социальный хищник с разнообразными, культурно передаваемыми охотничьими техниками. Существуют разные экотипы косаток: "резидентные" (рыбоядные, стабильные группы), "транзитные" (питаются морскими млекопитающими, группы меньше), "оффшорные" (менее изученные, питаются акулами и рыбой). Они генетически различаются и почти не смешиваются.
Горбатый кит (Megaptera novaeangliae) - акробат и певец океана. Знаменит своими эффектными прыжками (бреющими), когда почти всё тело вылетает из воды и с грохотом обрушивается обратно. Учёные до сих пор спорят о назначении этого энергозатратного поведения: коммуникация, сбивание паразитов, демонстрация силы или просто удовольствие? Его длинные грудные плавники (до 1/3 длины тела) также уникальны.
Песни горбатых китов - одно из самых сложных акустических явлений в животном мире. Это длинные (до 30 минут), структурированные последовательности звуков (стоны, вой, писки, скрежет), повторяемые часами. Песни эволюционируют со временем, и все самцы в популяции поют одну и ту же, текущую версию. Предполагается, что песни связаны с брачным периодом, но их точное значение остаётся загадкой.
Миграции китов - грандиозные путешествия. Многие виды ежегодно преодолевают тысячи километров между богатыми кормовыми районами в высоких широтах (полярные воды) и тёплыми, безопасными для размножения водами тропиков и субтропиков. Серый кит (Eschrichtius robustus) совершает одну из самых длинных миграций среди млекопитающих - до 20 000 км туда и обратно вдоль побережья Северной Америки!
Навигация китов в океанских просторах поражает. Они используют комбинацию методов: чувство магнитного поля Земли (магниторецепция), положение солнца и звёзд, температуру воды, океанские течения, рельеф дна и даже, возможно, акустические "карты", создаваемые с помощью низкочастотных звуков, распространяющихся на огромные расстояния.
Социальная жизнь китов разнообразна. Усатые киты часто живут поодиночке или небольшими неустойчивыми группами, сбиваясь вместе только на кормёжке или в местах размножения. Зубатые киты (особенно кашалоты, косатки, гринды) образуют сложные, устойчивые социальные группы (стада, кланы, семейные группы) с прочными пожизненными связями между родственниками, особенно по материнской линии.
Размножение китов - медленный процесс. Беременность длится долго: 10-12 месяцев у мелких зубатых, 14-16 месяцев у кашалота, до 18 месяцев у усатых китов! Рождается обычно один, редко два детёныша. Роды часто происходят "на ходу", хвостом вперед. Новорождённый китёнок огромен (до 1/4-1/3 длины матери у больших китов) и сразу способен плавать.
Китёнок (телёнок) полностью зависим от матери. Первые месяцы он держится очень близко, используя гидродинамический эффект "катания" на волне сопротивления у её бока. Молоко китов невероятно питательное: жирность 35-50% (как сливочное масло!), содержание белка - 10-12%. Оно не смешивается с водой. Теленок сосет молоко, прицепившись к соскам, спрятанным в складках брюха матери; молоко впрыскивается в рот мышцами матери. Ежедневный привес может достигать 100 кг у синего кита!
Материнская забота длится долго: от 6-8 месяцев у мелких дельфинов до 1-2 лет у крупных усатых китов и 8-10 лет и более у косаток. Мать не только кормит, но и защищает, учит навыкам выживания, навигации, социальному поведению. У многих видов существуют "бабушки" (пост-репродуктивные самки), играющие важную роль в воспитании потомства и передаче знаний в группе.
Продолжительность жизни китов впечатляет. Многие мелкие зубатые живут 20-40 лет. Кашалоты и крупные усатые киты живут 60-90 лет. Рекордсмен - гренландский кит (Balaena mysticetus), чей возраст, определенный по глазным белкам или аминокислотам в китовом усе, может превышать 200 лет! Это делает их одними из самых долгоживущих млекопитающих на планете.
Гренландский кит - житель арктических льдов. Его массивная голова составляет до 1/3 длины тела и служит мощным тараном для пробивания дыхательных продушин во льду толщиной до 60 см! У него самый длинный китовый ус (до 4.5 м) и самый толстый слой ворвани среди китов (до 50 см), спасающий от ледяной воды.
Малый полосатик (Minke whale) - один из самых мелких и многочисленных усатых китов. Его особенность - белая полоса на грудных плавниках. Он очень быстр и маневрен, иногда подходит близко к судам. Интересно, что у него сохранились рудиментарные зубы в деснах, которые не прорезаются - напоминание о зубатых предках.
Серый кит (Eschrichtius robustus) - "землекоп" океана. Он кормится на мелководье, фильтруя донные осадки. Кит ложится на бок, засасывает ил и песок со дна, а затем фильтрует его через ус, оставляя характерные кормовые ямы. У него меньше горловых борозд (2-4), чем у полосатиков, и короткий, очень жесткий ус.
Пигментные пятна на коже китов, шрамы от паразитов (китовые вши, усоногие рачки), форма и зазубрины на плавниках и хвосте (как у горбача) - всё это уникальные маркеры, используемые учеными для фотоидентификации особей и изучения их жизни, миграций и социальных связей на протяжении десятилетий.
Китовые вши (циамиды) и усоногие рачки (коронообразные и морские уточки) - специфические паразиты китов. Они живут на коже, в складках, на пластинах уса и даже на зубах. Хотя они могут вызывать раздражение, их присутствие считается нормальным симбиозом, а узоры, образуемые колониями усоногих, также помогают идентификации.
Киты играют ключевую роль в экосистеме океана. Будучи "верхушкой" пищевой цепи (зубатые) или гигантскими фильтраторами (усатые), они регулируют численность своих жертв. Важнейший вклад - "китовый конвейер": поглощая питательные вещества на глубине и выделяя их в виде богатых фекалий (часто плавучих "шлейфов") на поверхности, они удобряют фотическую зону, стимулируя рост фитопланктона - основы океанской жизни.
"Китовые тропы" - путь умирающих китов на дно. Когда кит умирает естественной смертью, его огромная туша медленно погружается на глубину. На разных этапах этого погружения она становится источником пищи и средой обитания для сотен видов - от акул и рыб до ракообразных, червей и бактерий. Такие "китовые пастбища" могут поддерживать жизнь на безжизненном дне годами и даже десятилетиями.
Китобойный промысел - мрачная страница истории. Бесконтрольная охота за ворванью, мясом и китовым усом привела многие виды (синий кит, гренландский кит, серый кит) на грань исчезновения к середине XX века. Пик добычи пришёлся на 1960-е годы, когда ежегодно убивали десятки тысяч китов.
Международная китобойная комиссия (МКК) была создана в 1946 году для регулирования промысла. В 1982 году был введён мораторий на коммерческий китобойный промысел, вступивший в силу в 1986 году. Это решение спасло многие популяции от полного уничтожения. Однако некоторые страны (Норвегия, Исландия, Япония - под видом "научного" промысла) продолжают добычу китов в ограниченных масштабах.
Современные угрозы китам многообразны. Главные из них: столкновения с судами (особенно быстроходными контейнеровозами), запутывание в рыболовных сетях и снастях (прилов), нарастающее акустическое загрязнение океана (сонары, сейсморазведка, судоходство), нарушающее коммуникацию и эхолокацию; химическое загрязнение (тяжёлые металлы, стойкие органические загрязнители, накапливающиеся в жире); пластиковый мусор (проглатывание); изменение климата (сдвиг ареалов добычи, разрушение ледовых местообитаний).
Шумовой "смог" в океане - особая беда для китов, использующих звук для всего. Громкие низкочастотные звуки от судов или военных сонаров могут вызывать дезориентацию, панику, массовые выбросы на берег (особенно у клюворылов и зубатых китов), физические повреждения слуха и даже смерть. Тихий океан становится всё менее тихим.
Защита китов требует глобальных усилий: расширение морских охраняемых районов (МОР), разработка и внедрение "дружественных к китам" маршрутов судоходства, использование акустических отпугивателей на сетях, борьба с пластиковым загрязнением, сокращение химических выбросов, мониторинг популяций и строгий контроль за любым промыслом. Важна и просветительская работа.
Изучение китов - сложная наука. Учёные используют спутниковое мечение для отслеживания миграций, акустические буи (гидрофоны) для записи звуков, дроны для фотоидентификации и сбора образцов выдыхаемого воздуха ("китового дыхания"), биопсию (взятие проб кожи и жира для генетики и токсикологии), анализ фекалий и наблюдения с судов и самолётов.
Генетика раскрывает тайны китов: структуру популяций, историю вида, уровень родственного скрещивания и генетического разнообразия. Она помогла выявить скрытые виды (как в случае с косатками) и подтвердить долгожительство гренландских китов. Генетический мониторинг важен для оценки здоровья популяций.
Киты в неволе - крайне спорный вопрос. Содержать гигантских усатых китов невозможно. Некоторые зубатые киты (белухи, малые косатки) содержатся в океанариумах, но их благополучие вызывает большие сомнения из-за ограниченности пространства, неестественной социальной среды и стресса. Тенденция - к отказу от содержания крупных китообразных для развлечения.
Усилия по сохранению китов дают надежду. Популяции некоторых видов, находившихся на грани (серый кит, горбатый кит), благодаря мораторию и защите, показали значительный рост. Однако другие (североатлантический гладкий кит, калифорнийская морская свинья вакита) остаются в критической опасности. Будущее китов зависит от нашей способности сделать океан безопаснее.