Борис Сергеев - Жизнь океанских глубин
Вместе с пищей или через прорехи скафандра в организм всегда попадают нежелательные для животных вещества. От них приходится избавляться. Для этого предназначены органы выделения. Они должны удалять из организма все ненужное или вредное, но при этом ничто ценное не должно быть потеряно.
Регулировать состав своей внутренней среды умеют даже низкоорганизованные существа. У медуз концентрация сульфата удерживается на значительно более низком уровне, чем в морской воде. Сульфат — тяжелый ион. Удаляя его, медуза поддерживает свою плавучесть на необходимом уровне. Морские ежи и звезды не способны позаботиться о состоянии своей внутренней среды, поэтому могут жить лишь в морской воде со строго постоянной осмотической концентрацией и составом и гибнут, если они немного меняются.
Среди беспозвоночных к самым различным условиям существования лучших других, несомненно, умеют приспосабливаться ракообразные, что связано с непроницаемостью их хитинизированного панциря для воды и солей. Когда в организме возникают излишки того или другого, они умеют от них избавляться. Регулировать солевой состав жидкостей тела ракообразным помогают жабры. У морских ракообразных через жабры удаляются излишки солей, у живущих в опресненной воде жабры активно абсорбируют соли, препятствуя обессоливанию организма.
Многие крабы, раки-отшельники и другие ракообразные живут в прибрежной приливно-отливной зоне и подолгу бродят по обнаженным пляжам, а такие, как пальмовый вор, вообще переселились на сушу и, попав в море, могут утонуть. Их тела хорошо защищены от высыхания. Разгуливая по берегу, они почти не испаряют влаги и им не грозит перспектива значительного роста осмотической концентрации жидкостей тела.
Чемпион среди ракообразных по умению приспосабливаться — артемия, относящаяся к классу жаброногов. Этот удивительный крохотный рачок способен жить и размножаться в воде с соленостью от 20 промилле до концентрированного рассола солеварен, где соль выпадает в осадок, и может без вреда для себя перенести кратковременное опреснение. У артемий высока способность к осморегуляции. В любом солевом растворе, более концентрированном, чем вода Балтийского моря, кровь этих животных сохраняет осмотическую концентрацию на более низком уровне. Так, при солености среды, равной 58 и 200 промилле, соленость крови артемии будет эквивалента 13 и 26. Борясь за существование, рачок даже из очень соленого раствора ежедневно абсорбирует воду со скоростью, равной 3 процентам веса тела в час, а излишки солей выделяет с фекалиями. Жабры отвечают лишь за поддержание нужной концентрации поваренной соли.
Морские позвоночные животные двояко относятся к повышенной солености окружающей среды. У миксин, пластиножаберных и кистеперых рыб внутриклеточная осмотическая концентрация поддерживается на том же уровне, что и в морской воде, или чуточку ее превышает, а у миног и костистых рыб она в три раза ниже, чем в океане. Миксины, обитающие только в морях, не способны регулировать ни осмотическую концентрацию, ни солевой состав внутриклеточной среды. У акул, скатов и кистеперых рыб осмотическая концентрация жидкостей тела всегда выше, чем океанской воды. Правда, концентрация солей такая же, как в человеческом теле. Высокая осмотическая концентрация поддерживается за счет органических веществ, главным образом мочевины, которой у них в сто раз больше, чем у млекопитающих, и отчасти за счет триметиламиноксида.
Мочевина — конечный продукт белкового обмена. Она ядовита, и млекопитающие стараются как можно быстрее избавиться от нее, удалив из организма вместе с мочой. Такое количество мочевины, как у акулы, у человека или собаки вызвало бы смертельное отравление, а этим рыбам она совершенно необходима. Если из организма акул и скатов удалить большую часть мочевины, обменные процессы в тканях их тел разлаживаются. Они специально оберегают свой организм от потерь этого вещества. Мочевина, попавшая в мочу, возвращается обратно в кровь.
Происхождение в организме триметиламиноксида неизвестно. В принципе он является продуктом окисления особого газа триметиламина, имеющего запах селедочного рассола и очень хорошо растворяющегося в воде. Это вещество встречается в мышцах, почках, печени и в мозгу животных и человека. Оно менее токсично, чем мочевина, но в организме позвоночных животных долго не задерживается. У человека только через почки ежедневно удаляется 37 миллиграммов триметиламина.
Кроме создания в клетках тела высокого осмотического давления, предотвращающего потерю воды, акулам и скатам пришлось позаботиться о солевом постоянстве внутренней среды. Так как концентрация натрия, основного солевого компонента их внутриклеточных жидкостей, должна быть в два раза ниже, чем в окружающей среде, акулам и скатам пришлось разработать способы выведения его излишков. В этом принимают участие несколько органов. Жабры позволяют освободиться от одной трети того количества натрия, которое сами же пропустили в организм. Примерно столько же выводится через почки. Они у акул никудышные и используются главным образом для удаления магния, фосфатов и сульфатов. Главным органом для выведения натрия служит особый орган — крохотная ректальная железа, проток которой открывается в прямую кишку. Железа секретирует жидкость, в которой концентрация натрия и хлора на 15–25 процентов выше, чем в воде океана. Благодаря повышенному внутриклеточному осмотическому давлению акулы и скаты понемножку сосут из океана молекулы воды, а пить соленую воду и загружать организм добавочными порциями солей им ни к чему.
Высокая соленость среды обитания постоянно угрожает костистым рыбам утечкой воды из их организма. Океан сосет из них воду, и они вынуждены систематически пить, чтобы своевременно возмещать возникающие потери. Однако это обрекает рыб на постоянную борьбу с солями, попадающими в их пищеварительный тракт вместе с водой. В этом не было бы большой беды, но их почки устроены весьма примитивно и не могут обеспечить очистку организма от натрия и хлора. Трудности с удалением солей столь велики, что океанические рыбы вынуждены экономить воду и стараются пить как можно меньше, чтобы не загружать организм солями. Видимо, они, как и обитатели пустынь, постоянно испытывают жажду.
Роль ведущих очистных сооружений у костистых рыб выполняют жабры. Здесь находятся особые клетки, названные хлоридными, так как внутри их находятся многочисленные пузырьки, содержащие хлориды. Кровь морских рыб по отношению к морской воде электроположительна, и разность потенциалов между ними значительна, порядка 20 микровольт. Так что на удаление из организма отрицательного иона хлора требуется затратить значительные усилия. Натрий, видимо, удаляется из организма пассивно, благодаря его положительному заряду. Он должен проникать в пузырьки хлоридных клеток, чтобы уравнять их электрический потенциал с электрическим зарядом протоплазмы, что позволяет избавляться от натрия, не затрачивая на это каких-либо усилий. Подсчитано, что натрия в компании с хлором удаляется через жабры в два раз больше, чем его проникает в организм через тот же орган в результате простой диффузии. В целом масштабы очищения организма от избытка натрия впечатляющие. Из организма морских коровок за один час удаляется половина всего натрия, находящегося в организме, а у каменных окуней — почти 60 процентов.
Почки морских костистых рыб выделяют мало мочи. У морских карпозубых рыб, камбал, а также у угрей в период их пребывания в океане мочеотделение не превышает 1–1,5 процента веса тела. Это примерно в два раза меньше, чем у человека. А у восьмилинейных морских вьюнов еще меньше, всего 0,34 процента. Но этого оказывается вполне достаточно, чтобы удалять магний, сульфаты, фосфаты и кальций, оперативно очищая от них организм. В моче больших удильщиков магний и сульфаты находятся в концентрации, в 100 раз превышающей их концентрацию в крови. В чуть менее концентрированном виде из их организма выводится кальций.
Опреснительные установки
По нескольку видов рептилий, птиц и млекопитающих или переселились полностью в океан или, как пингвины и альбатросы, так тесно связали с ним свою судьбу, что будет небезынтересно посмотреть, как они решают проблемы водоснабжения.
Среди рептилий лучше всех приспособились к жизни в океане змеи. Имеется в виду не тот гигантский морской змей, о котором со слов бывалых людей так любят писать журналисты. Настоящие морские змеи карлики: 65–100 сантиметров, реже 1,5–2,5 метра длиной. Живут они в прибрежной зоне тропических морей и, подобно рыбам, образуют иногда огромные скопления.
В 1932 году в Малаккском проливе между Малайей и Суматрой была обнаружена лента из переплетенных между собою ярко-красных змеиных тел, шириной около трех метров и протяженностью свыше ста километров! По самым скромным подсчетам, на ее создание пошло не менее миллиона астроций — крупных, до 1,5 метра, морских змей. Трудно сказать, что заставило их собраться вместе. Скорее всего виновником был инстинкт размножения.
