Анатомия кита построена по тому же общему плану, что и тело других млекопитающих: у него есть лёгкие, сердце, позвоночник, мышцы и органы чувств. Но жизнь в воде сильно изменила эту схему – передние конечности превратились в грудные плавники, наружные задние конечности исчезли, ноздри переместились на верх головы, а под кожей появился развитый слой подкожного жира.
Внешнее строение тела кита
Снаружи кит кажется гораздо проще наземного млекопитающего: гладкое обтекаемое тело, никаких торчащих ушей, ног или шерстяной шубы. Но почти каждая заметная часть тела связана с жизнью в воде.
Дыхало расположено на верхней стороне головы, поэтому для вдоха киту достаточно вывести к поверхности небольшую часть тела. Грудные плавники помогают управлять движением. Спинной плавник у видов, которые его имеют, стабилизирует тело. Основную тягу создаёт хвостовой отдел с двумя горизонтальными лопастями.
Хвост кита работает иначе, чем хвост большинства рыб. Рыба обычно изгибает заднюю часть тела из стороны в сторону, а кит двигает хвостовыми лопастями преимущественно вверх и вниз. В этом движении всё ещё узнаётся позвоночник млекопитающего, приспособленный к совершенно другой среде.
| Часть тела | Как устроена | Для чего нужна |
|---|---|---|
| Дыхало | Ноздри вынесены на верх головы; у усатых китов два наружных отверстия, у зубатых одно | Позволяет быстро дышать у поверхности без необходимости поднимать всю голову |
| Грудные плавники | Сильно изменённые передние конечности с костями плеча, предплечья, кисти и пальцев | Управление движением, повороты и стабилизация тела |
| Хвостовые лопасти | Горизонтальные упругие лопасти без костного скелета внутри | Создают основную движущую силу при плавании |
| Подкожный жир | Толстый слой богатой жиром соединительной ткани под кожей | Теплоизоляция, запас энергии, участие в плавучести и распределении тепла |
| Лёгкие | Воздушные органы дыхания; дыхательная система способна переносить значительные изменения давления при погружении | Получение кислорода из воздуха |
| Скелет | Череп, позвоночник, рёбра, кости передних конечностей и уменьшенные тазовые кости | Опора для тела и мышц, защита органов, участие в движении |
| Сердечно-сосудистая система | Четырёхкамерное сердце, сосуды и большой объём крови у крупных видов | Перенос кислорода и управление его расходованием во время погружений |
Скелет кита
Скелет сразу выдаёт происхождение кита от наземных млекопитающих. Под обтекаемым телом скрываются знакомые детали: череп, позвоночник, грудная клетка и кости конечностей.
Особенно нагляден грудной плавник. Внутри него лежат плечевая, лучевая и локтевая кости, затем кости запястья и пальцев. Их форма и пропорции изменились, но общий план передней конечности млекопитающего сохранился.
Плавник кита внутри остаётся изменённой передней конечностью. Под мягкими тканями находятся плечо, предплечье, кисть и пальцы – те же основные отделы, которые есть в передней конечности наземных млекопитающих.
Наружных задних конечностей у современных китообразных нет. При этом внутри тела сохранились небольшие парные тазовые кости. Они не соединены с позвоночником так, как таз наземного млекопитающего.
Тазовые кости уменьшились, но не стали полностью бесполезными. К ним прикрепляются мышцы, связанные в том числе с репродуктивной системой. Редуцированная часть тела вполне может сохранить или получить более узкую функцию.
Именно скелет особенно хорошо напоминает: кит не «рыба, которая стала похожа на млекопитающее». Всё наоборот – это потомок наземных млекопитающих, чьё тело за миллионы лет сильно изменилось для постоянной жизни в воде.
Внутреннее строение кита
Под гладким силуэтом находится вполне узнаваемый набор органов млекопитающего: сердце, лёгкие, пищевод, желудок, кишечник, печень и почки. Размеры и пропорции зависят от вида – сравнивать белуху и синего кита по одной универсальной анатомической цифре было бы странно.
Органы размещены внутри длинного обтекаемого туловища, окружённого мощной мускулатурой. Основная движущая мускулатура связана с туловищем и хвостовым стеблем: именно их работа приводит в движение хвостовые лопасти.
Особенности особенно заметны там, где морскому млекопитающему приходится быстро дышать у поверхности, сохранять тепло и надолго уходить под воду.
Как устроена дыхательная система кита
Киты дышат лёгкими и должны регулярно всплывать. Наружные ноздри за время эволюции сместились к верхней стороне головы и образовали дыхало. У усатых китов снаружи видны два отверстия, у зубатых китообразных – одно.
Перед погружением дыхало закрывается. Когда кит выходит к поверхности, оно открывается, животное быстро выдыхает и снова вдыхает воздух.
Фонтан кита – не струя воды из лёгких. Кит выбрасывает тёплый влажный воздух. В прохладной атмосфере влага конденсируется, а к видимому облаку могут добавляться капли морской воды вокруг дыхала.
С увеличением глубины давление сжимает наполненные газом участки дыхательной системы. У глубоководных китообразных грудная клетка и дыхательная система способны переносить сильные изменения давления. По мере погружения альвеолы могут спадаться, а воздух перемещается в более жёсткие проводящие дыхательные пути.
Запас кислорода при длительном погружении находится далеко не только в лёгких. Значительная его часть связана с гемоглобином крови и миоглобином мышц. Именно поэтому объём лёгких сам по себе ничего не говорит о том, сколько времени конкретный кит способен провести под водой.
Механика вдоха, выдоха, фонтана и глубоких погружений подробно разобрана в материале о том, как дышат киты.
Сердце, кровь и запас кислорода
У крупнейших китов сердце действительно огромно. Например, сердце одного взрослого синего кита, сохранённое Royal Ontario Museum, весило около 180 кг. Это масса конкретного экземпляра, поэтому использовать её как универсальную норму для всех синих китов нельзя.
Во время погружения одного большого сердца недостаточно. У многих китообразных снижается частота сердечных сокращений и уменьшается кровоснабжение части периферических тканей. Кровь продолжает снабжать кислородом прежде всего органы, которым необходимо поддерживать работу, – в первую очередь мозг и сердце.
Кровь переносит кислород с помощью гемоглобина. В мышцах работает другой кислородсвязывающий белок – миоглобин. У хорошо ныряющих морских млекопитающих его много, поэтому сами мышцы становятся существенным кислородным запасом.
Такая физиология не делает кита существом, которому «не нужен воздух». Она лишь позволяет экономнее расходовать кислород, полученный у поверхности.
Кожа и подкожный жир
Кожа кита и слой жира под ней – разные ткани. Снаружи находится кожа, а под ней расположен подкожный жировой слой – blubber, который у крупных китообразных может достигать десятков сантиметров. Его толщина сильно зависит от вида, участка тела, возраста, сезона и состояния животного.
Кожа и подкожный жир – не одно и то же. Лежащий под кожей жировой слой помогает сохранять тепло. Он также служит крупным энергетическим резервом и влияет на плавучесть.
Вода отводит тепло намного быстрее воздуха, поэтому для теплокровного животного такой слой особенно полезен. Его толщина и свойства различаются у разных видов и зависят не только от температуры воды.
Тепло нужно сохранять не везде одинаково. Через плавники и хвостовые лопасти организм способен регулировать теплоотдачу с помощью кровообращения. Корпус хорошо изолирован, а конечности могут участвовать в обмене теплом с водой.
Китовый ус и зубы
Одна из самых заметных анатомических границ внутри китообразных проходит прямо через рот. У усатых китов взрослые животные фильтруют пищу с помощью китового уса, а зубатые китообразные сохраняют зубы.
Китовый ус у усатых китов
Китовый ус – это ряды пластин, которые свисают с верхней челюсти. Они состоят главным образом из кератина – того же типа белкового материала, из которого построены волосы и ногти млекопитающих.
Край пластин постепенно расщепляется на бахрому. Вода проходит наружу, а добыча остаётся во рту. У разных видов форма, длина и структура пластин различаются, потому что различаются и способы кормления.
Ус не пережёвывает и не «перерабатывает» пищу. Его работа куда прозаичнее и полезнее – фильтрация.
Зубы у зубатых китов
У кашалотов, косаток, белух, дельфинов и других зубатых китообразных есть зубы, но один шаблон для всей группы тоже не получится. Число, размер и форма зубов очень различаются. У некоторых видов они многочисленны, у других их осталось совсем немного.
Многие зубатые используют зубы прежде всего для захвата добычи, а затем проглатывают её целиком или крупными частями вместо долгого пережёвывания.
| Признак | Усатые киты | Зубатые китообразные |
|---|---|---|
| Пищевой аппарат | Китовый ус у взрослых животных | Зубы |
| Ротовая полость | Пластины уса растут с верхней челюсти и фильтруют добычу из воды | Строение зубов и способ захвата добычи сильно различаются между видами |
| Дыхало | Два наружных дыхательных отверстия | Одно наружное дыхательное отверстие |
| Звуковой аппарат | Известный механизм звукопроизводства связан со специализированной гортанью | Звуки создаются специализированным аппаратом в носовой области |
| Эхолокация | Высокочастотная эхолокация, характерная для зубатых китообразных, у усатых не обнаружена | Используется для ориентации и поиска объектов и добычи |
| Примеры видов | Синий кит, горбач, финвал, серый кит | Кашалот, косатка, белуха, дельфины |
Подробнее эти две большие ветви китообразных и их классификация разобраны в материале про усатых и зубатых китов.
Органы чувств китов
Глаза китов никак нельзя назвать бесполезными. Они приспособлены к зрению в воде, где освещение и оптика совсем другие, чем на суше. Значение зрения отличается между видами и условиями: возле поверхности, в прозрачной прибрежной воде и на большой глубине задачи будут разными.
Слух для китообразных особенно ценен. У зубатых он тесно связан ещё и с эхолокацией. Специализированные жировые ткани в области нижней челюсти участвуют в проведении приходящего звука к слуховому аппарату.
У усатых китов слух устроен иначе, а многие их сигналы лежат в низкочастотном диапазоне. Переносить схему приёма звука через нижнюю челюсть зубатых китообразных на любого кита нельзя.
Есть и осязание. Кожа китообразных хорошо иннервирована и чувствительна к прикосновению. У усатых китов могут сохраняться чувствительные волоски – вибриссы. Эта небольшая деталь неожиданно хорошо напоминает о млекопитающем под гладкой китовой кожей.
Звуковая коммуникация и эхолокация заслуживают отдельного разговора – он есть в материале о том, как общаются киты.
Как тело кита приспособлено к жизни в воде
Уберите морскую форму – и общий план млекопитающего останется хорошо узнаваемым. В плавнике лежат кости передней конечности, сердце имеет четыре камеры, кислород переносит гемоглобин, лёгкие требуют настоящего воздуха, а под кожей находятся мышцы и жир.
Но почти каждая из этих частей изменилась под водный образ жизни. Тело стало обтекаемым, наружные задние конечности исчезли, хвост превратился в главный движитель, ноздри поднялись на верх головы. Подкожный жир помогает не терять тепло, а кровь и мышцы позволяют брать с собой под воду большой запас кислорода.
Кит внешне выглядит проще наземного зверя – гладкий силуэт почти без выступающих деталей. Внутри всё наоборот: привычная анатомия млекопитающего перестроена так, чтобы огромное животное могло плавать, нырять, сохранять тепло и снова возвращаться к поверхности за воздухом.
По теме
Почему киту приходится всплывать, чтобы вдохнуть
Как киты дышат под водой? Никак – под водой кит задерживает дыхание. У него есть лёгкие, а не жабры, поэтому за воздухом приходится...
Дыхание китов: что происходит между всплытием и глубоким нырком
Как дышат киты? Они всплывают к поверхности, открывают дыхало, с шумом выдыхают и почти сразу делают новый вдох. «Фонтан» над головой – не...
Что происходит с телом кашалота во время глубокого погружения
Как кашалоты ныряют на глубину и проводят там десятки минут без нового вдоха? Перед погружением они запасают кислород в крови и мышцах,...