что такое дыхало у кита
Значение слова «дыхало»
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
У всех китообразных дыхало снабжено клапаном, благодаря которому плотно закрывается при погружении животного и открывается при его всплытии.
Открывание и закрывание дыхала происходит рефлекторно, стимулом к этому служит ощущение смены среды, когда верх головы кита погружается в воду, или наоборот, соприкасается с воздухом. У новорожденного китёнка первый вдох происходит благодаря этому рефлексу именно в тот момент, когда над водой первый раз появляется его дыхало.
У всех усатых китов дыхало образовано обоими носовыми проходами и представляет собой два близко расположенных отверстия, сдвинутых V-образно (узким концом вперёд).
У всех зубатых китов дыхало образовано только одной левой ноздрёй и перегородки, таким образом, не имеет. У большинства дельфинов дыхало почти круглое, овальное, или треугольное (более широкое спереди).
Дыхало кашалота — в форме вытянутой латинской буквы S, при этом смещено на левый передний угол головы. Некоторые зубатые киты имеют дыхало полулунной формы выпуклой стороной назад (клюворылые киты). Непосредственно под дыхалом в голове располагаются воздушные мешки, образованные особыми расширениями носовых проходов. Эти воздушные мешки играют важную роль в подаче голосовых сигналов и эхолокации; кроме того, в них содержится воздух, используемый китом при нырянии.
Когда кит поднимается на поверхность, выдыхаемый им воздух, насыщенный водяным паром, соприкасаясь с холодным наружным, образует столб пара (так называемый фонтан). Форма фонтана различается в зависимости от вида кита. В прошлом китобои с высокой точностью определяли вид кита по фонтану. Так, фонтан кашалота очень характерен, поскольку направлен не вверх, как у других китов, а наклонно вперёд. Фонтан южного кита также имеет уникальную форму —он V-образно раздваивается. Воздух выталкивается через дыхало с такой силой, что производит громкий трубный звук, который в спокойную погоду слышен с большого расстояния. Это, однако, касается только крупных китов — у мелких китов и дельфинов звук слышен только с самого близкого расстояния, а фонтан не виден.
ДЫ’ХАЛО, а, ср. (простореч. вульг.). Горло.
Дыхало кита
На фото слева — дыхало горбатого кита (Megaptera novaeangliae), кит плывет влево. Дыхало кита гомологично ноздрям наземных млекопитающих, но находится не на кончике морды, а на верхушке головы (можно сказать, что у кита «ноздри на макушке»).
Для чего это нужно, легко понять: когда кит выныривает на поверхность, гораздо удобнее дышать через отверстие в той части тела, которая естественным образом торчит над водой, чем специально высовывать из воды кончик носа. У большинства китообразных сросшиеся шейные позвонки, и поднимать над водой переднюю часть головы им не очень удобно.
У дальних предков китообразных и даже у ранних представителей этой группы носовые отверстия находились там, где положено, — на кончике морды. Однако по мере приспособления к водному образу жизни ноздри стали постепенно «переезжать» назад и вверх. Для этого китам пришлось очень сильно изменить форму костей черепа: предчелюстная и челюстная кости существенно удлинились, а носовая и лобная сплющились.
Вид сверху на череп дельфина афалины (Tursiops truncatus, вверху) и череп серой лисицы (Urocyon cinereoargenteus, внизу). У дельфина удлинены предчелюстная (Premaxilla) и челюстная (Maxilla) кости, а носовая (Nasal) и лобная (Frontal) сплющены по сравнению с костями лисицы. Изображение с сайта digimorph.org
Промежуточную стадию перемещения ноздрей можно наблюдать на примере археоцетов — вымершей группы ранних китообразных. Например, у древнего кита базилозавра носовые отверстия находились примерно посередине верхней челюсти.
Череп базилозавра. Видно, что носовые отверстия находятся не на кончике морды, как у наземных млекопитающих, но еще не достигли расположения, характерного для современных китообразных. Фото с сайта en.wikipedia.org
У китообразных развился целый ряд адаптаций, предотвращающих попадание воды в дыхательный тракт. Когда кит или дельфин ныряет, его ноздри закрываются специальным клапаном. У двух доживших до нашего времени групп китообразных — усатых и зубатых китов — дыхало устроено немного по-разному: у усатых китов оно открывается наружу двумя раздельными отверстиями (это видно на фото горбатого кита), а у зубатых эти отверстия срослись в одно общее.
Дыхало косатки (Orcinus orca) с одним отверстием, как у всех зубатых китов. Фото © Ольга Филатова, остров Беринга, 2012 год
Впрочем, ниже, под дыхалом, носовой проход делится на два отдельных канала, которые играют важнейшую роль в жизни зубатых китов: в них расположены так называемые «вокальные губы» — мышечные складки, используемые для издавания звуков. В каждом из двух каналов носового прохода имеется по паре вокальных губ, что позволяет издавать два разных звука одновременно. У дельфинов одна пара вокальных губ несколько крупнее другой, и считается, что правая пара (более крупная) используется для издавания щелчков, а левая — для свистов. Чтобы заставить вокальные губы вибрировать, дельфины пользуются тем же, чем и мы, — потоком воздуха, но чтобы воздух не заканчивался и можно было подольше кричать под водой, они не выдыхают его наружу, а перегоняют между воздушными мешками, расположенными над и под вокальными губами.
Ниже вокальных губ и воздушных мешков носовые проходы сливаются в одну общую дыхательную трубку. Как и у всех млекопитающих, дыхательный тракт у китообразных пересекается с пищеварительным в той области, которая примерно соответствует нашей гортани. У наземных зверей специальный хрящ — надгортанник — перекрывает вход в трахею, препятствуя попаданию в нее пищи при глотании. У зубатых китов хрящи гортани срослись в трубку, которая проходит сквозь пищевод и заходит в верхний носовой проход. Благодаря этому дыхательный тракт оказывается полностью изолирован от пищеварительного: пища проходит справа и слева от хрящевой трубки, по которой воздух поступает в легкие, поэтому дельфин может одновременно есть и дышать.
Строение дыхательного тракта дельфина. Зеленой стрелкой показан поток воздуха. Blowhole — дыхало, palatopharangeal muscle — нёбно-глоточная мышца, esophagus — пищевод, trachea — трахея, larynx — гортань, epiglottic spout — надгортанник. Рисунок © Stephen Dawson с сайта hakaimagazine.com
У усатых китов всё устроено несколько проще: их гортань ближе по строению к гортани наземных млекопитающих, что позволяет им, например, выдувать пузыри воздуха через рот, создавая знаменитую «пузырьковую сеть» (см. Bubble net feeding) для ловли рыбы. Впрочем, у дельфинов хрящевая трубка не прирастает к верхнему носовому проходу и в некоторых случаях может извлекаться из него, обеспечивая связь между дыхательным трактом и ртом. Например, известен случай, когда дельфин научился дышать через рот, что было связано, по-видимому, с каким-то повреждением дыхала.
Новозеландский дельфин Гектора (Cephalorhynchus hectori), научившийся дышать ртом
Фото © Ольга Титова, остров Беринга, 2013 год.
Почему у кита на спине фонтан. Почему у кита бьет фонтан?
Популярные материалы
Today’s:
Почему у кита на спине фонтан. Почему у кита бьет фонтан?
Киты — это не рыбы, а млекопитающие. Они — теплокровные создания, их детеныши появляются на свет живорождением, а не вылупляются из икринок. Маленькие китята питаются молоком матери, так же, как и другие млекопитающие.
Но предки китов, как и всех других млекопитающих, жили на земле. Поэтому китам пришлось приспосабливаться к условиям жизни в воде. Это означает, что за миллионы лет в их организмах произошли изменения, которые дали им возможность жить в другой среде.
Поскольку у китов нет жабр, они дышат легкими, и больше всего подверглась изменениям в процессе эволюции их дыхательная система. Раньше их ноздри находились на передней части головы, потом они постепенно переместились наверх. Сейчас они образуют одно или два дыхательных отверстия, которые облегчают получение кислорода на поверхности воды.
Под водой дыхательные отверстия закрываются двумя маленькими клапанами, а так как воздушный проход не соединен со ртом, нет опасности, что вода попадет в легкие.
Киты обычно поднимаются на поверхность, чтобы подышать воздухом, каждые 5-10 минут, но иногда они могут оставаться под водой в течение 45 минут! Вынырнув на поверхность воды, кит сразу же выпускает из легких использованный воздух. Когда он это делает, раздается сильный шум, слышный на значительном расстоянии. А из чего же состоит фонтан кита? Это не вода, а просто отработанный воздух и водяные пары.
Чтобы полностью сменить воздух в легких, кит пускает фонтан несколько раз, после чего он глубоко погружается в воду. Некоторые киты известны тем, что могут нырнуть на глубину 600 метров! Иногда большие киты поднимают хвост над водой или даже прыгают в воздух, полностью отрываясь от поверхности воды!
Диаметр дыхала кита. Дыхало
Дыхало усатого кита, на фотографии — синий кит (голова направлена от зрителя) ( лат. Balaenoptera musculus)
Фонтан кита ядовит. Почему кит выпускает фонтан?
Многие люди относят китов к большим рыбам, на самом деле – это млекопитающее. Своих детенышей они кормят молоком. Появляются они не в виде икринок, а рождаются маленькими зверьками. Теплокровные киты кроют в себе много загадок. Еще из детских книжек или мультиков мы знаем, что они, подымаясь на поверхность, прыскают водичкой. Интересно узнать, почему кит выпускает фонтан?
Строение кита
Чтобы разгадать загадку, почему кит выпускает фонтан, для начала следует понять, как может млекопитающее находиться под водой. Ведь известно, что у кита нет жабр. Дело в том, что изначально это животное обитало на суше и лишь в процессе эволюции перебралось в морские пучины. Дышат все киты при помощи легких. Постепенно дыхательная система животных менялась. Ноздри современного представителя находятся вверху, в отличие от своих предков. Сегодня они представлены в виде отверстий, которые позволяют животному легко получать кислород.
Интересно, что ноздри кита имеют клапаны, поэтому, когда он опускается в воду, то они закрываются, не допуская ее попадания. Если жидкость попадает через рот, то ничего страшного не происходит, поскольку у этого вида млекопитающих дыхательная и пищеварительная система между собой не связаны. Кит может дышать, даже когда у него рот полностью погружен в море и наполнен водой. Получив такую возможность в процессе эволюции, он полностью пожертвовал мимическими движениями. Поэтому улыбки от теплокровного животного вы не дождетесь.
Почему кит выпускает фонтан?
Связанно данное явление с необходимостью кита находится под водой. Чтобы проводить в морских глубинах больше времени им приходится экономно распоряжаться кислородом. Поэтому прежде чем отправиться в плавание кит вентилирует легкие. После чего запасается максимальным количеством кислорода. Поскольку обмен веществ у животных протекает медленно, то они расходуют его экономно. Такие особенности позволяют китам проводить под водой в течение 2 часов. Кашалоты могут углубляться в пучину на несколько сотен метров.
Как правило, киты всплывают на поверхность каждые 10 мин. Перед погружением легкие млекопитающего насыщаются влагой. Она в свою очередь поступает в легкие с потоком крови. Всплывая, кит освобождается от используемого воздуха, извергая его в атмосферу. В это время можно услышать сильный шум, который распространяется на далекое расстояние. Влага подвергается воздействию давления и температуры, поэтому происходит конденсация. В результате над поверхностью моря образуется облако. Если смотреть со стороны, то его можно принять за множество брызг, которые выходят фонтаном из кита.
Проделывает такую процедуру животное несколько раз. Это позволяет ему увеличивать время пребывания под водой. Крупные представители способны не только углубляться под воду до 600 м, но и во время погружения делают красивый прыжок, оставляя вокруг себя брызги воды. Говоря о китах, также стоит заметить, что они подаются истреблению, поэтому не у всех имеется возможность увидеть красивый фонтанчик.
Как рождаются киты. Как киты кормят своих детенышей?
Вопрос не праздный, и на этот счет до сих пор среди ученых существуют разные мнения. Дело в том, что живя в воде, киты большую часть времени погружены в нее полностью. Но даже когда они поднимаются к поверхности, то значительная часть тела остается у них под водой. Обычно высовывается только дыхало, да на мгновение показывается часть массивной спины.
А еще у китообразных нет мягких губ, которыми все млекопитающие на земле захватывают сосок матери. Значит, китенок, во-первых, не может сам сосать материнское молоко, а во-вторых, при кормлении неизбежно должен наглатываться морской воды из-за невозможности герметично захватить сосок.
Но оказалось, что китиха-мама сама впрыскивает молоко в рот своему детенышу с помощью особых кольцевых мышц, охватывающих молочную железу. Китенку приходится глотать струю, поступающую с напором, пригодным для хорошего пожарного рукава. Во всяком случае, по свидетельству известного специалиста по китообразным Б. Зенковича, струя молока, бьющая из соска китихи, пронизывает воду на расстоянии не менее двух метров. Б. Зенкович полагает, что при кормлении молоко впрыскивается с такой же, если не с большей силой.
Ну, а как же обстоит дело с морской водой, которая была бы в рационе младенца совершенно излишней?
Однажды ученый С. Будиленко, ведя наблюдение за морем с вертолета, обнаружил странным образом торчащий из воды предмет, показавшийся ему куском дерева. Он попросил летчика опуститься пониже и, к своему удивлению, увидел самку горбатого кита, которая вниз, головой стояла вертикально в воде, выставив наверх соски вымени. Возле нее, припав к матери, плавал детеныш. Простояв в таком положении минуты полторы-две, китиха перевернулась, пустила несколько фонтанов, после чего ушла головой в воду и заняла прежнее положение.
Так, по крайней мере, один вид китов, горбачи, сами раскрыли секрет своей «молочной кухни».
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.
Видео кит. Фонтан,
Фонтаны китов (как киты дышат)
Ноздри, или наружные носовые отверстия кита, идеально приспособлены для морской жизни. Каждое дыхало снабжено клапаном – мощной мышцей, автоматически плотно закрывающей отверстия при нырянии. В обычном состоянии дыхало закрыто, и животное произвольным движением открывает его для вдоха. Смена воздуха у кита происходит за несколько секунд; кит выпускает его под таким давлением, что воздух успевает охладиться и сконденсироваться, поэтому фонтан и становится видимым. Дыхательная и пищеварительная системы кита разделены, так что вода из полости рта не может попасть в лёгкие (иначе бы он утонул).
У каждого вида свой фонтан, отличающийся размером и формой:
— Серые киты дают струи, которые сливаются в закруглённый вертикальный гейзер;
— У голубых китов фонтан грушевидный,
— У кашалотов взлетает под углом к поверхности,
— А у гладких китов приобретает У-образную форму.
— У мелких животных, как, например, у морской свиньи, выпускаемая струйка почти не видна.
Во время плавания киты задерживают выдох (дыхательная пауза), давая фонтаны со значительными промежутками. Такой тип дыхания называется дыханием с закрытыми дыхалами. Количество газа, выталкиваемого после дыхательной паузы, возрастает по мере увеличения размеров кита. Та же закономерность наблюдается и у других умеющих нырять млекопитающих. Сосудистая система во время дыхательной паузы обеспечивает значительный приток крови к важнейшим областям тела. Эта способность выражена у китов значительно больше, чем у наземных млекопитающих.
«ноздри на макушке» Дыхало кита
На фото слева — дыхало горбатого кита (Megaptera novaeangliae), кит плывет влево. Дыхало кита гомологично ноздрям наземных млекопитающих, но находится не на кончике морды, а на верхушке головы (можно сказать, что у кита «ноздри на макушке»).
Для чего это нужно, легко понять: когда кит выныривает на поверхность, гораздо удобнее дышать через отверстие в той части тела, которая естественным образом торчит над водой, чем специально высовывать из воды кончик носа. У большинства китообразных сросшиеся шейные позвонки, и поднимать над водой переднюю часть головы им не очень удобно.
У дальних предков китообразных и даже у ранних представителей этой группы носовые отверстия находились там, где положено, — на кончике морды. Однако по мере приспособления к водному образу жизни ноздри стали постепенно «переезжать» назад и вверх. Для этого китам пришлось очень сильно изменить форму костей черепа: предчелюстная и челюстная кости существенно удлинились, а носовая и лобная сплющились.
Вид сверху на череп дельфина афалины (Tursiops truncatus, вверху) и череп серой лисицы (Urocyon cinereoargenteus, внизу). У дельфина удлинены предчелюстная (Premaxilla) и челюстная (Maxilla) кости, а носовая (Nasal) и лобная (Frontal) сплющены по сравнению с костями лисицы. Изображение с сайта digimorph.org
Промежуточную стадию перемещения ноздрей можно наблюдать на примере археоцетов — вымершей группы ранних китообразных. Например, у древнего кита базилозавра носовые отверстия находились примерно посередине верхней челюсти.
Череп базилозавра. Видно, что носовые отверстия находятся не на кончике морды, как у наземных млекопитающих, но еще не достигли расположения, характерного для современных китообразных. Фото с сайта en.wikipedia.org
У китообразных развился целый ряд адаптаций, предотвращающих попадание воды в дыхательный тракт. Когда кит или дельфин ныряет, его ноздри закрываются специальным клапаном. У двух доживших до нашего времени групп китообразных — усатых и зубатых китов — дыхало устроено немного по-разному: у усатых китов оно открывается наружу двумя раздельными отверстиями (это видно на фото горбатого кита), а у зубатых эти отверстия срослись в одно общее.
Дыхало косатки (Orcinus orca) с одним отверстием, как у всех зубатых китов. Фото © Ольга Филатова, остров Беринга, 2012 год
Впрочем, ниже, под дыхалом, носовой проход делится на два отдельных канала, которые играют важнейшую роль в жизни зубатых китов: в них расположены так называемые «вокальные губы» — мышечные складки, используемые для издавания звуков. В каждом из двух каналов носового прохода имеется по паре вокальных губ, что позволяет издавать два разных звука одновременно. У дельфинов одна пара вокальных губ несколько крупнее другой, и считается, что правая пара (более крупная) используется для издавания щелчков, а левая — для свистов. Чтобы заставить вокальные губы вибрировать, дельфины пользуются тем же, чем и мы, — потоком воздуха, но чтобы воздух не заканчивался и можно было подольше кричать под водой, они не выдыхают его наружу, а перегоняют между воздушными мешками, расположенными над и под вокальными губами.
Ниже вокальных губ и воздушных мешков носовые проходы сливаются в одну общую дыхательную трубку. Как и у всех млекопитающих, дыхательный тракт у китообразных пересекается с пищеварительным в той области, которая примерно соответствует нашей гортани. У наземных зверей специальный хрящ — надгортанник — перекрывает вход в трахею, препятствуя попаданию в нее пищи при глотании. У зубатых китов хрящи гортани срослись в трубку, которая проходит сквозь пищевод и заходит в верхний носовой проход. Благодаря этому дыхательный тракт оказывается полностью изолирован от пищеварительного: пища проходит справа и слева от хрящевой трубки, по которой воздух поступает в легкие, поэтому дельфин может одновременно есть и дышать.
Строение дыхательного тракта дельфина. Зеленой стрелкой показан поток воздуха. Blowhole — дыхало, palatopharangeal muscle — нёбно-глоточная мышца, esophagus — пищевод, trachea — трахея, larynx — гортань, epiglottic spout — надгортанник. Рисунок © Stephen Dawson с сайта hakaimagazine.com
У усатых китов всё устроено несколько проще: их гортань ближе по строению к гортани наземных млекопитающих, что позволяет им, например, выдувать пузыри воздуха через рот, создавая знаменитую «пузырьковую сеть» (см. Bubble net feeding) для ловли рыбы. Впрочем, у дельфинов хрящевая трубка не прирастает к верхнему носовому проходу и в некоторых случаях может извлекаться из него, обеспечивая связь между дыхательным трактом и ртом. Например, известен случай, когда дельфин научился дышать через рот, что было связано, по-видимому, с каким-то повреждением дыхала.
Новозеландский дельфин Гектора (Cephalorhynchus hectori), научившийся дышать ртом
Фото © Ольга Титова, остров Беринга, 2013 год.
Лига биологов
4.5K поста 11.8K подписчика
Правила сообщества
‣ Будьте вежливы и сдержаны.
‣ Не разводите политоту, не тащите спам.
‣ Удаляются посты содержащие антинаучные и другие сомнительные идеи. Их авторы караются на месте.
‣ Так как в сообществе отключена премодерация, могут проходить посты по тем или иным причинам не подходящие под формат сообщества. Такие посты переносятся в общую ленту, имейте в виду.
‣ При желании ТС, можно перенести в сообщество недавно созданные посты подходящей тематики.
‣ Если в пост закралась ошибка, не удивляйтесь, если администратор попросит её исправить.
‣ Вбросы антинаучных идей и попросту различная глупость в комментариях расцениваются как развлечение для публики. Такие сообщения отдаются на растерзание толпе, как и их авторы, будь то тролли, адепты всех мастей или просто недальновидные личности.
‣ Политика сообщества не предусматривает раздачу банов направо и налево, однако, если вы нарушаете покой пользователей – не обижайтесь.
Для этого китам пришлось очень сильно изменить форму костей черепа
— А не изменить ли нам форму черепа?
— Блин, так неохота.
— Неохота, да, но придется.
Про гомункулов и химер
Со времён эпопеии Куринной головы в банке меня очень давно просили рассказать о гомункулах. Но рассказывать про гомункулов мне по большому счёту было нечего, собственно что такое гомункулы?
“Алхимики считали, что заключённая в особом сосуде человеческая сперма при нагревании и некоторых других манипуляциях (закапывании в конский навоз и «магнетизации», становится гомункулом. «Вскармливался» гомункул путём добавления в колбу небольшого количества человеческой крови.”
(с) Из трудов Фили́ппа Аурео́ла Теофра́ста Бомба́ста фон Го́генгейма так же известного как Парацельс.
Кстати слово магнетизация к магнетизму никакого отношения не имеет, так в алхимических трактатах описывали некие магические манипуляции. Но на самом деле, любая органика которую закопают в навоз, в этот самый навоз и превратится.
“олег за всё берётся смело
всё превращается в говно
а если за говно берётся
то просто тратит меньше сил”
(с) Пирожок, автор неизвестен
Видео Корнея Алеева, если ваше видео на Youtube начинается, со шприца с эякулятом на столе, что-то с Вами не так. Забавляет первый комментарий к ролику Ambrish Dubey: Normal day on Russian kitchen. (Обычный день на русской кухне).
В случае куринного яйца и человеческого сперматозоида будет полное несовпадение набора хромосом, растащить раскопированный генетический материал клетка не сможет и запустит механизм программируемой смерти (апоптоз). Так что даже один человеческий сперматозоид с большим успехом убьёт куринную яйцеклетку минут за 40, какие-то биологические процессы клеточной смерти будут продолжаться ещё несколько часов. После чего можете из этого всего приготовить яичницу.
Проблема несовпадения хромосом преследует любые попытки успешного оплодотворения спермой человека яйцеклеток обезьян и наоборот. У обезьян 24×2=48 хромосомы у человека 23×2=46. Довольно странный факт, яйцеклетка людей с синдромом дануа скорее всего пройдёт начальную проверку и не запустит апоптоз, так как количество хромосом будет совпадать (24х2). У мужчин с синдромом Дауна нарушено формирование сперматозоидов. Яйцеклетки женщин могут нести 23 или 24 хромосомы так что женщины Дауны могут иметь 50% шанс родить здорового ребёнка.
Вот вам и аргумент для крепкой семьи с девушкой дауном. Фотография insideedition.com
Однако та самая нездоровая яцеклетка с 24 хромосомами может быть теоретически оплодотворена спермой обезьяны, эмбрион разумеется будет нежизнеспособный из-за опять же значительного несопадения кода хромосом, но начальные проверки клеточной смерти пройдет и какое-то количество делений клетки, вероятно можно будет наблюдать. Разумеется на практике это никто не проверял, все эти эксперименты требуют значительных сумм денег и весьма сомнительны с этической точки зрения. Искренне желаю вам удачи подать подобный проект в виде заявки на грант и получить на него финансирование. Если у вас это получится, я буду вам искренне завидовать.
Речь идёт, разумеется об оплодовторении in vitro в клеточной культуре где сперматозоид вводоится в яйцеклетку с помощью микроиньекции. Любителей так сказать более естественного процесса (если спаривание с животными можно назвать естественным) ждут проблемы уже на этапе слияния сперматозойда с яйцеклеткой. Если не вдаваться в технические детали на поверхности яцеклетки и сперматозоидов есть специальные белки, которые должны совпадать, чтобы слияние (акросомальная реакция) произошла. Достаточно сложная система биологических «ключей» чтобы процесс размножения запустился.
Человеческие сперматозоиды проникают в яйцеклетку сирийского хомячка (Mesocricetus auratus) вызывая акросомальную реакцию (указана стрелками). Акросомальную реакция проникновения и разворачивания ДНК контента сперматозоида в яйцеклетке. Induction of the acrosome reaction in human sperm by a fraction of human follicular fluid
June 1986 Gamete Research 14(2):107 – 121 DOI: 10.1002/mrd.1120140203
Есть правда одно странное исключение из правил Сирийский хомячок (Mesocricetus auratus), его яйцеклетки принимают человеческую сперму, как собственно и многую другую, более того полученный результат не запускает немедленный апоптоз, правда ничего полезного, полученная клетка с совершенно сумасшедшим набором хромосом не делает из за дикого профиля эскпресии генов. Но чисто формально, да, несколько часов существует гибрид человека и хомячка на уровне одной клетки. Так что оплодовторить хомячка человеческой спермой можно, есть даже метод тестирования фертильности человеческой (и других животных) спермы на овоцитах Сирийского хомячка. Измеряется как много сперматозоидов проникает в овоциты хомячка за заданный период времени.
Однако я искренне не советую заниматься данными экспериментами в домашних условиях. Вы ничего интересного не увидите, нужны изолированые овоциты хомячка и смотреть на них нужно под микроскопом в культуре. Собственно данная тема хотя и является предметом доволньно серьёзных научных исследований не совсем подходит для застольной беседы, и тем более не стоит трогать несчастных хомячков и особенностей их репродуктивной биологии на первом свидании, хотя если вы хотите отделаться от надоедливой знакомой вполне можно потрясти её этим занимательным фактом. Авторы хентая где пауки и всякие монстры используют женщин для своей репродукции указывает на смелость человеческой фантазии в плане эротизации разных явлений в исскустве, но с точки зрения биологии суровая глупость.
«Молодая семья», Виденье химеры человека и собаки в силиконовой скульптуре австралийского художника Патриции Пиццини.
Если создать гибридную клетку путём ксено-оплодотворения, пока не получается, что если смешать эмбрионы человека и животных? А вот тут всё гораздо продуктивнее, во первых сразу решается проблема несовпадения набора хромосом, есть изначально две клеточные линии которые берут в новом организме различные функции.
Химерный эмбрион состоящий из клеток обезьяны и человека.
Weizhi Ji, Kunming University of Science and Technology https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.020
Такое явление встречается, называется мозаицизм, когда два эмбриона (одного вида) на начальном этапе деления сливаются в один организм, или мутация одно из клеток происходит на самом раннем этапе деления (как показано на иллюстрации), так что если у вас глаза разных цветов, то вполне возможно вы на начальном этапе развития поглотили своего брата (несколько реже сестру) и теперь в вашем теле клетки с разным геномом. [Скелетор вернётся с ещё одним неприятным фактом]. Поэтому можно ввести стволовые клетки человека в эмбрион животного (или наоборот) с различными результатами, полученные химерные эмбрионы намного более жизнеспособны.
Схематическое изображения процедуры формирования эмбриона из бластоцита обезьяны (бластоциц оплодоворённая яйцеклетка на начальных этапах деления) и стволовых клеток человека.
Weizhi Ji, Kunming University of Science and Technology https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.020
Гистологический срез эмбриона трансгенной химеры мыши и человека. Зелёная флоуресценция указывает на человеческие клетки. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aaz0298
Например мышь с печенью по большей части состоящей из человеческих клеток уже существует. Эмбрионы человека и обезьяны выживают до 22 дней, но это не значит что они не могут развиваться дальше, 22 дня это лимит развития эмбриона в условиях инкубатора, дальше эмбрион нужно имплантировать в материнский организм, но этого пока не сделали из этических соображений.
Онкологические клетки человека (красная флоуресценция) в организме эмбрионов трансгенных рыб Даниор Рерио. Зелёная флоуресценция выявляет сосудистую систему рыбы.
Создании химерных организмов в диагностических и терапевтических целях уже существует. Так введение биопсийных клеток опухоли человека в эмбрионы рыб Данио Рериро позволяет оценить злокачественность и чувствительность опухоли к различным препаратам.
Жировой гепатоз печени под микроскопом
До 25% населения планеты имеют данную патологию. Чаще всего протекает бессимптомно, вызывая осложнения лишь на поздних стадиях в виде гибели клеток печени и сниженной работе органа.
Причинами заболевания являются: малоподвижный образ жизни, неправильное питание с высоким содержанием жиров, лишний вес, сахарный диабет, наследственность, употребление алкогольных напитков и токсичных веществ (в т.ч. лекарственных препаратов).
В результате происходит паталогическое накопление клетками жира, что приводит к изменению структуры ткани.
Ткань печени в норме:
Ткань печени при жировом гепатозе:
Ученые открыли белок, вызывающий усталость и желание заснуть
Израильские молекулярные биологи открыли белок, который вызывает у животных и людей усталость и сильное желание заснуть после того, как в их нервных клетках накопится достаточно много повреждений ДНК. Описание открытия опубликовал научный журнал Molecular Cell.
«Опыты на мышах и рыбках данио-рерио показали, что белок PARP1 состоит в цепочке ферментов, которая сигнализирует мозгу о том, что он нуждается во сне для починки накопившихся повреждений ДНК. Это объясняет связь между недостатком сна и нейродегенеративными заболеваниями», – объяснил один из авторов исследования, профессор Университета Бар-Илана (Израиль) Лиор Аппельбаум.
Все многоклеточные существа со сложной нервной системой чередуют периоды активности и покоя. Ученых давно интересует, как появились циклы сна и бодрствования и то, какую роль они играют в жизни человека и других сложно устроенных организмов.
Два года назад израильские исследователи обнаружили, что причиной существования сна, помимо консолидации памяти и исправления различных повреждений мускулов, может быть то, что в это время клетки мозга чинят собственную ДНК. Во время бодрствования клетки почти не чинят повреждения, которые довольно быстро накапливаются в геноме.
Узнав об этом, Аппельбаум и его коллеги изучили, какие белки задействованы в починке ДНК в клетках мозга. За тем, как внезапное повреждение ДНК влияло на активность различных белков и цикл сна и бодрствования, исследователи следили в ходе эксперимента на рыбках данио-рерио.
Исследование подтвердило, что повреждение генома делало рыбок более сонными. В результате в организме рыбок увеличивалась концентрация нескольких белковых молекул, которые предположительно исправляли мутации. Дальнейшие наблюдения показали, что ключевую роль в этом процессе играет белок PARP1, который присоединялся к поврежденным сегментам двойной спирали ДНК.
Этот белок играл в работе клеток мозга рыбок двоякую роль. Во время сна он участвовал в починке ДНК и постепенно распадался, а во время бодрствования скапливался в ядре клетки и заставлял другие ферменты вырабатывать сигнальные молекулы, которые вызывают чувство усталости и желание заснуть.
Схожих результатов Аппельбаум и его коллеги достигли в и опытах на мышах. Когда ученые подавили активность PARP1 в клетках мозга грызунов, те начали заметно меньше спать. Изучение нарушений в работе этого белка в нейронах человека, как надеются ученые, раскроет его роль в развитии старческого слабоумия, болезни Паркинсона и прочих болезней мозга, сопровождающихся нарушениями сна.
Цветение воды под микроскопом
Часто из-за активного размножения одноклеточных водорослей и простейших вода в водоёме может приобретать зеленоватый оттенок. Это явление называется цветением воды.
Вот как выглядит цветение вызванное активным размножением Эвглен:
Размеры микроорганизмов
Не нашёл в интернете нормальной картинки, которая бы верно передавала бы реальные размеры микроорганизмов относительно друг друга.
Поэтому решил сделать свою, и не просто с рисунками, а с настоящими микрофотографиями объектов. Шкала справа, сверху 1 мм = 1000 мкм. Все относительные размеры соблюдены, но иногда при наблюдении встречаются настоящие монстры, которые не входят ни в какие классификации, а по размерам больше своих собратьев в 2-3 раза.
1. Амёба обыкновенная
2. Инфузория туфелька
3. Тихоходка
4. Диатомовая водоросль
5. Коловратка
6. Солнечник
7. Динофитовая водоросль
8. Колониальная водоросль Вольвокс
Увеличивается ли масса Земли из-за того, что растения фотосинтезируют?
Приветствую друзья, сегодня хотел бы ответить на один очень интересный вопрос поступивший мне от ученика: «Увеличивается ли масса нашей планеты из-за того, что растения фотосинтезируют?«
1. История открытия фотосинтеза
420 лет назад, один учёный по имени Ян Ван Гельмонт решил провести необычный эксперимент. Он взял мешок, насыпал в него плодородной земли и поместил в неё веточку ивы, предварительно взвесив и записав результаты. В течении пяти лет учёный поливал растение дождевой водой, а потом вытащил дерево, тщательно очистил корни от почвы и взвесил на сколько изменилась масса земли за этот период.
Результаты были ошеломительные, масса почвы уменьшилась всего на
50 грамм, в то время как масса растения увеличилась почти на 60 кг. Этот эксперимент доказал, что растения в отличии от грибов получают питательные вещества не из почвы, а создают их самостоятельно.
Сегодня каждый школьник знает, что растения получают питательные вещества используя для этого солнечный свет, но тогда это было не очевидно.
И тут возникает вопрос: «Откуда растения берут материю для этого процесса, если не расходуют питательные вещества из почвы?»
2. Его величество фотосинтез
На этот вопрос удалось ответить лишь спустя 260 лет, когда в результате химических экспериментов была установлено, что растениям для образования питательных веществ помимо света нужна ещё вода и углекислый газ из атмосферы.
Вот и ответ, откуда растения берут материю (атомы) для того, чтобы наращивать свою биомассу. Углерод поступает напрямую из атмосферы в виде углекислого газа (CO2), а водород из воды (H2O), которую добывает и транспортирует корневая система из почвы.
Ещё для процесса необходимы некоторые микроэлементы, которые тоже добываются из почвы, но их нужно совсем немного (те самые 50 грамм, на которые уменьшилась масса почвы за 5 лет эксперимента Гельмонта).
Если вы не видели, как транспортируется вода и минеральные вещества в корне, то вот небольшой фрагмент:
Побочным продуктом реакции является кислород, который частично используется растениями для дыхания, а остальное выделяется в атмосферу.
А вот как выглядят сами эти структуры и процесс фотосинтеза под микроскопом:
Получается растения не создают материю из ничего, а используют химические элементы, которые уже есть на нашей планете в виде воды и углекислого газа.
После гибели растения его ткани разрушают грибки и бактерии, тем самым возвращая атомы химических элементов в природу и замыкая круговорот веществ.
Так, что за массу нашей планеты можно быть спокойным. Из-за деятельности растений она точно не увеличится.
Вся правда о тихоходках
Приветствую друзья, сегодня хотел бы рассказать Вам о тихоходках, а заодно развеять несколько популярных мифов, которые существуют вокруг этих удивительных существ.
1. Тихоходки на самом деле прозрачные
Думаю, все Вы видели художественные иллюстрации тихоходок, на которых их покровы выглядят чуть ли ни как человеческая кожа.
Художественная иллюстрация тихоходки:
На самом деле, тело тихоходки при наблюдении прозрачное и через него отлично видно все внутренние органы.
Тихоходка под микроскопом:
При изучении под микроскопом, даже на относительно малом увеличении (х100 раз) можно увидеть под кожными покровами все детали внутреннего строения тихоходки.
На мой взгляд наиболее реалистичное и приближенное к реальности изображение тихоходки должно быть таким:
2. Тихоходки не самые живучие существа на нашей планете
Выносливость тихоходок действительно впечатляет. Они могут:
4. Пережить нагревание до 100 градусов в течении часа;
5. Пережить условия вакуума и сильной радиации;
Для многоклеточного организма это действительно круто, но на нашей планете есть существа, которые могут потягаться в выносливости с тихоходками и легко превзойти их в определенных условиях.
Архебактерии Sulfolobus islandicus могут не просто пережить пребывание в кипятке в течении пары часов, как тихоходки. Это их нормальная среда обитания, они живут около морских курильщиков, которые извергают воду с температурой до 120 градусов, которая содержит соединения кислот и тяжелых металлов смертельные для всех других живых организмов.
Ещё один момент в котором бактерии превосходят тихоходок в выживаемости это их способность образовывать споры. В отличии от тихоходок, которые могут выжить в состоянии анабиоза «всего» пару десятков лет, споры бактерий могут вернутся к жизни даже спустя несколько столетий.
3. Тихоходки совсем не маленькие
1 мм) относительного рисового зёрнышка (
4. Тихоходки не водные животные
В морских и пресноводных водоёмах обитает лишь около 10% тихоходок. Основным местом обитания этих существ служат мхи, лишайники и различные древесные субстраты. Поэтому если вы ищите тихоходок для наблюдения, то лучше взять пробу не из лужи, а кусочек мха.
В некоторых странах тихоходку даже называют моховым поросёнком.
Живая тихоходка в пробе мха:
5. Тихоходки не смогут жить на других планетах
Не смотря на свою фантастическую стойкость к экстремальным условиям, тихоходки вряд ли смогут выжить на других планетах. Их жизненный цикл привязан к земной биологии, им нужны питательные вещества, остатки органики и нормальный температурный режим для размножения.
Без всего этого, они будут пребывать в состоянии длительного анабиоза, который все-равно закончится гибелью организма.
Если мы хотим принести жизнь на другие планеты, то для этого лучше подойдут вышеописанные архебактерии. Они намного более устойчивы и могут сами создавать питательные вещества используя энергию химических связей из веществ вокруг. А постоянная смена поколений позволяет им лучше и быстрее адаптироваться к любым условиям среды в т.ч. и инопланетным.
МОХ ДАЛ НАМ ЖИЗНЬ
Автор: создатель сообщества Фанерозой, научный-популяризатор, Александр Яскин.
Кислород появился на нашей планете 2,5 миллиарда лет назад. Но почему уровень содержания его в атмосфере (не в воде) начал увеличиваться? В научном сообществе есть множество гипотез, отвечающих на этот вопрос. Одни выдвигали гипотезу, что уровень кислорода начал увеличиваться в начале палеозойской эры, но конкретные причины не были обозначены. Другие предполагали, что уровень кислорода начал повышаться 380 миллионов лет назад из-за формирования первых лесов. Но в 2016 году группа учёных из Калифорнийского университета выдвинула гиоптезу, что причиной всему является мох [1].
Окаменелости спор и иные геологические данные позволили учёным создать компьютерную модель повышения уровня кислорода в атмосфере Земли. Данная модель показала, что первые растения колонизировавшие поверхность земли 475 миллионов лет назад, сыграли решающую роль в формировании кислорода. По данным ученых благодаря мху, 445 миллионов лет назад на нашей планете уровень кислорода вырос до 30% и начала формироваться почва, благоприятствующая развитию других видов растений.
Именно мох дал возможность нашим далёким предкам начать выходить на сушу и начать целую цепочку событий, развернувшихся на нашей планете позднее. Великое пермское вымирание, гибель динозавров, эволюция человека. Ничего этого не было бы без мха. Как заключает автор статьи: «Только подумайте, никого из нас не было бы тут сегодня, если бы не мох!»
Клеточное
Пройдусь по Цитоплазменной, сверну на Вакуольную,
И на Митохондрической я постою в тени.
Мембранная, Ворсистая и Гольджи-Рибосомная
Как будто к эволюции ведут меня они!
В последние дни весь интернет в этой картинке. Пишут, что на ней — самое подробное на сегодня изображение человеческой клетки (ну, какой-то из них). Рендерили всем Гарвардом на основе криоэлектронной микроскопии.
Вообще картинке, кажется, уже даже не один год. Я нашел страничку на сайте какой-то лаборатории в Массачусетсе, где можно посмотреть несколько интерактивных «клеточных пейзажей».
Выбираете там нужный пейзаж, кликаете на картинку и во всплывающем окне будет интерактив — наводите курсор и будет показано цветом и подписано, что вы сейчас видите. Ужасно залипательно.
P.S. Картинка не моя, а дурацкий стих мой — тег «моё».
Как побороть стрессовое переедание. Личный опыт биолога
Приветствую друзья, сегодня хотел бы рассказать про компульсивное или стрессовое переедание, биологические механизмы его появления и то как я столкнулся с ним лично. Возможно мой опыт будет полезен Вам или вашим знакомым.
1. Формирование пищевой зависимости
Пожалуй, как и большинство современных людей, на работе я нахожусь в состоянии умеренного стресса. Я работаю учителем, а дети это такие существа, которые могут своими проделками легко вывести из себя даже самого стойкого и уравновешенного человека.
Дома отдохнуть не получается. Сообщения, звонки и письма поступают даже ночью. Однако вечно находится в таком состоянии организм не может, поэтому самой приемлемой формой отдыха становится еда (пицца, суши, бургеры или другая доставка).
Почему же еда помогает временно снять стресс? Ответить на этот вопрос нам поможет биология.
В нашем организме есть автономная нервная система, которая управляет нашим состоянием и работой внутренних органов на основе данных поступающих от мозга и различных рецепторов.
Одна система «переключает» организм в активный режим, её называют симпатической нервной системой. Она активна, когда нам угрожает опасность или требуются выполнить физическую работу.
Зрачки расширяются, чтобы лучше видеть, сердце ускоряет свою работу, чтобы кровь лучше транспортировала кислород и удаляла молочную кислоту из мышц во время работы, надпочечники выделяют адреналин, а пищеварение замедляется (нам выживать надо, не время тратить энергию на переваривание пищи).
Соответственно, когда симпатическая нервная система активна мы пребываем в состоянии стресса.
Парасимпатическая система доминирует в спокойном состоянии, когда опасность миновала и нам ничего не угрожает. Она замедляет сердцебиение и дыхание, понижает кровяное давление и даёт добро на возобновление пищеварительных процессов.
Во время доминирования парасимпатической нервной системы мы чувствуем себя расслаблено и удовлетворённо.
3. Почему еда помогает снять стресс?
Тут всё просто, когда мы плотно поели наш организм вынужден начать пищеварительные процессы, но для этого нужно погасить стресс и активировать парасимпатическую систему.
Еда выступает в роли принудительного переключателя из стрессового состояния в расслабленное. Кроме того нам на физиологическом уровне приятен факт потребления вкусной пищи, особенно если это единственный источник удовольствия в течении дня.
Кстати про строение пищеварительной системы можно посмотреть тут:
Увы, знание вышеизложенной информации не спасло меня от вечернего переедания после работы. Я заказывал какую-нибудь доставку, покупал большую колу и весь вечер ел и был счастлив, но все мы понимаем к чему приводит такой образ жизни.
Когда цифра на весах стало трёхзначной, я понял, что так дальше продолжать нельзя и решил применить свои биологические знания для решения этой проблемы.
5. Решение проблемы
Поскольку я не могу убрать стресс на работе. Мне нужно было найти другие принудительные «переключатели» из стрессового в расслабленное состояние помимо еды.
Методом перебора я подобрал для себя два метода: тёплый душ, который вызывает расширение кровеносных сосудов и медленное дыхание с закрытыми глазами, которое позволяет замедлить сердцебиение и снизить уровень стресса.
Конечно получалось не всегда, я срывался, но положительная динамика была на лицо. Теперь вечерняя трапеза не была единственным источником удовольствия и способом борьбы с проблемами. Главное не бросать и закреплять полезные привычки, со временем всё обязательно получится.
P.S. Если у Вас был опыт компульсивного переедания и Вы как-то побороли его, то напишите об этом в комментариях. Я со своими учениками готовлю доклад на эту тему и мне очень интересен жизненный опыт других людей.
ЖИЗНЬ ПОСЛЕ СМЕРТИ: киты на дне океана
Каждое живое создание рано или поздно погибает. Ни для кого не секрет, что и такие гиганты нашего времени как киты не являются исключением. Многие слышали о тушах китов, выброшенных на берег, но это относительно редкое явление и оно вовсе не является основным местом разложения.
После смерти тело кита постепенно опускается на дно. Такое явление называется «падение кита». Впервые его наблюдали в 70-х годах 20-го века. Длительность данного явления исчисляется десятилетиями. В процессе разложения тело кита наполняется газом и всплывает на поверхность. На этом этапе туша является источником пищи для акул и некоторых птиц. Через какое-то время тело начитает километр за километром погружаться на дно океана. Там оно становится кормом для акул, ракообразных, морских улиток и многих других организмов, съедающих мышцы и жир. Затем наступает очередь так называемых костных червей. Именно благодаря явлению падения кита в 2005 году был обнаружен новый вид червей (Osedax mucofloris), питающихся костями, а точнее жиром и коллагеном, входящими в их состав.
В 1998 году исследователи пришли к выводу, что многие виды морских организмов существуют за счет падения китов. Среди них и редкие виды моллюсков, креветок и червей, которые не употребляют сами останки, но используют органические и неорганические вещества туши, производя химикаты. Это называется хемоавтотрофией. Бактерии в свою очередь производят из останков сероводород, являющийся необходимым веществом для многих жителей океана.
Таким образом, явление падения кита играет большую роль в поддержании экосистемы. До сих пор данный процесс продолжает активно изучаться учеными, что приводит к открытию ранее неизвестных обитателей океанического дна.
Автор: Палеонтолог из Фанерозоя, Муся Лавренкова
Белые акулы пируют на туше горбатого кита
Останки морского великана будут кормить морских обитателей ещё очень долго.
В середине августа группа биологов из Массачусетса отправилась в морской заповедник Stellwagen Bank National Marine Sanctuary, расположенный к востоку от Бостона. В задачу входило оснащение гигантских, или исполинских акул (Cetorhinus maximus) чипами и маячками для дальнейшего отслеживания их жизни и поведения. Однако во время экспедиции ученые наткнулись на их гораздо более агрессивных родственниц: не менее восьми белых акул, или больших белых акул (Carcharodon carcharias) обнаружили тушу детёныша горбатого кита (Megaptera novaeangliae) и активно разрывали её на куски.
«Невообразимое зрелище», как его описывают наблюдатели, также включало тысячи голодных птиц, устремившихся вниз, чтобы ухватить кусочки плоти.
Горбатые киты вырастают в среднем до 14 метров и встречаются по всей планете. Летом их часто можно увидеть в высоких широтах, где находится заповедник Stellwagen Bank.
К сожалению, по пути они могут столкнуться с большими лодками или запутаться в рыболовных сетях: это две основные угрозы для китов в дикой природе. Годовалый детёныш, вероятнее всего, погиб по одной из этих причин. Установить её точно не удалось: на момент осмотра командой биологов тело уже было слишком повреждено хищниками и падальщиками.
По уникальным внешним признакам малыша опознали как сына самки по кличке Веном.
Скопление белых акул вокруг его тела оказалось ученым на руку: они решили не терять возможности и легко смогли их пометить.
Специалисты также поясняют, что для многих морских обитателей на целый год или даже дольше решена проблема с поиском пропитания.
«Это природа в действии. Все умирает, чтобы стать кому-то пищей. Ничто не пропадает зря»,– сказал Дэвид Уайли, исследователь заповедника.
Когда акулы съели жир, туша начала погружаться на дно, где будет служить бесперебойным источником пищи. Исследователи не успели пометить кита до того, как он ушёл на дно, но они планируют совершить подводную экспедицию и отобрать ряд биологических проб.
Это – первый случай, когда туша исчезла под водой на глазах у морских биологов, и изучение останков сможет дать новые знания об экологии этих мест. Погибший малыш внес бы неоценимый вклад в науку, чем могут похвастаться немногие его сородичи.
Морской ленивец
На этом рисунке изображен талассокнус (Thalassocnus), представитель вымершего рода ленивцев, пробирающийся по дну древнего водоема. Его родовое название переводится с греческого как «морская медлительность» (θάλασσα ‘море’ + ὄκνος ‘ленивый, медлительный’).
Около восьми миллионов лет назад у побережья Южной Америки — там, где сейчас находятся Перу и Чили, — можно было увидеть удивительное животное, которое паслось на обширных подводных «лужайках», а чтобы его не сносило волнами — цеплялось за дно мощными когтями, похожими на крючья. И трудно поверить, что единственные живые родственники этого зверя, сохранившие «фамильные» когти и приверженность вегетарианскому образу жизни, в наше время свисают с ветвей деревьев, медленно перемещаясь в пологе тропического леса (см. картинку дня Ленивец и его водоросли). Тем не менее родня всем нам знакомых древесных тихоходов некогда была весьма многочисленна — всего насчитывается от 80 до 90 вымерших родов — и занимала самые различные экологические ниши: среди них были морские, горные и даже подземные разновидности. Особенно впечатляющи были гигантские наземные ленивцы: так, ближайший сородич талассокнуса — мегатерий — был одним из крупнейших сухопутных млекопитающих, когда-либо живших на Земле, и при длине от кончика носа до кончика хвоста около шести метров он весил порядка четырех тонн!
Некоторые представители ленивцевых, слева направо: современный бурогорлый ленивец (Bradypus variegatus), роющий лестодон (Lestodon), наземный мегатерий, морской талассокнус и пресноводный ахитерий (Ahytherium). Силуэт человека приведен для масштаба. Рисунок © TroodonVet из личного твиттера художника
Что же обеспечило ленивцам такую удивительную эволюционную пластичность? Наверняка не последнюю роль в этом сыграл их замедленный метаболизм: ленивцы — самые медлительные млекопитающие на планете, нуждающиеся в абсолютном минимуме калорий, и есть данные о том, что их вымершие родственники тоже не отличались особой энергичностью (так, температура тела вымершего ленивца Nothrotheriops shastensis оценивается в 35°C). Также они непривередливы в питании: четырехкамерные желудки современных ленивцев способны переваривать самую жесткую и волокнистую растительность, которая мало привлекает других травоядных. Наконец, еще одним эволюционным преимуществом ленивцев являются их зубы: они не покрыты эмалью, поэтому не такие прочные, как наши, но зато растут всю жизнь, поэтому ленивец может не беспокоиться о том, что к старости останется без зубов. Сложенные вместе, эти преимущества делают ленивцев одними из наиболее неприхотливых вегетарианцев среди млекопитающих, что и позволяло им занимать любые, даже самые неприглядные экологические ниши.
И талассокнус не был исключением: во времена возникновения этого рода — то был поздний миоцен, когда на Земле уже появились киты, медведи и однопалые предки лошадей, но вот люди еще не успели отделиться от прочих гоминид, — климат на западном побережье Южной Америки варьировал от семиаридного до аридного, и для крупного травоядного млекопитающего там было не так уж много корма. Ну а там, где не справлялась суша, на помощь приходило море, поэтому предки талассокнуса постепенно начали искать пищу на мелководье, в течение последующих четырех миллионов лет, вплоть до позднего плиоцена, адаптируясь к жизни в воде.
Впрочем, как-то особо заметно перестраивать собственные тела талассокнусы не стали: их кости стали тяжелее, чтобы служить балластом при нырянии, их челюсти и зубы приспособились к питанию мягкими водорослями и другими растениями, а конечности стали лучше подходить для сильных гребков и цепляния за дно во время кормежки. Последнее было совсем не лишним: несколько экземпляров талассокнусов были найдены со следами заживших переломов задних конечностей. Предполагается, что они получили эти травмы, когда волнами во время шторма их швырнуло на скалы. Аналогичные травмы передних конечностей лишали ленивца основного движителя в воде и, вдобавок, мешали ему выбраться обратно на сушу, так что, скорее всего, талассокнусы с переломами передних лап быстро тонули или становились жертвами хищников.
С переходом на водный образ жизни увеличились и размеры талассокнусов: если ранние виды, T. natans и T. littoralis, которые всё еще кормились в прибрежной полосе и не заходили на глубину больше одного метра, были длиной всего около 2–2,5 метра — как современный морской заяц (Erignathus barbatus), — то перешедший на полуводный образ жизни T. yaucensis, нырявший за кормом, уже достигал 3–3,5 метров в длину, как самцы нынешних сивучей (см. картинку дня Северные морские львы). Кстати, вполне возможно, что сходство с тюленями тут прослеживалось не только по габаритам: при сравнении нескольких экземпляров T. littoralis, а также двух черепов T. сarolomartini, ученые обнаружили, что животные одного и того же вида сильно различаются по размеру, форме зубов и длине челюстей, при этом особенно явная разница прослеживается в форме и размере предчелюстных костей: возможно, при жизни у обладателей более крупных черепов имелись развитые верхние губы или даже небольшой хоботок, каким могут похвастать нынешние морские слоны.
Если предположения ученых верны, и у талассокнусов действительно присутствовал половой диморфизм, то вполне вероятно, что и поведением они напоминали некоторых современных тюленей, тех же сивучей или морских слонов, у которых самцы порой в 3–4 раза превосходят размерами самок (см. картинку дня Любовь под прессом). Поскольку адаптации конечностей талассокнусов к гребле не зашли слишком далеко, они могли свободно выходить на сушу и устраивать лежбища на берегу, и самцы сражались между собой за лучшие участки пляжей и самые большие группы самок. Земля была сравнительно безопасна для ленивцев — во всех формациях, где были найдены талассокнусы, в частности в формации Писко (Pisco Formation), не было найдено крупных сухопутных хищников, поэтому отдыхающие животные могли расслабиться и ни о чем не беспокоиться.
Гипотетическое поведение талассокнусов: два самца устроили поединок за власть над гаремом из самок. Рисунок © HodariNundu с сайта deviantart.com
Однако рано или поздно им всё равно приходилось возвращаться в воду — а вот там их уже поджидало множество опасностей. Вероятно, одним из основных источников пищи талассокнусов были заросли взморника, или морской травы вида Zostera tasmanica, что и сегодня растет у берегов Австралии. Это морское растение сейчас можно встретить на глубине от одного до четырех метров. Возможно, погружаясь, талассокнус цеплялся когтями за дно и использовал свои мускулистые губы, чтобы обрывать пищу и выдирать питательные корни. Во время кормежки, погруженный в колышущиеся зеленые заросли, талассокнус едва ли часто смотрел по сторонам — и это делало его уязвимым перед атаками более подвижных морских хищников. Из последних наибольшую опасность представляли гигантские акулы мегалодоны и так называемые «макрорапториальные кашалоты» (Macroraptorial sperm whales), огромные хищные киты, специализирующиеся на добывании крупных морских млекопитающих. В частности, для среднего размера талассокнусов могли представлять опасность четырехметровые акрофизетеры (Acrophyseter), а для более крупных — молодые особи левиафанов (Livyatan melvillei), гигантских — по разным оценкам, от 14 до 18 метров в длину! — хищников, вооруженных 36-сантиметровыми зубами.
Нападение пары акрофизетеров на пасущихся талассокнусов. Рисунок © А. Gennari из статьи O. Lambert et al., 2016. Macroraptorial sperm whales (Cetacea, Odontoceti, Physeteroidea) from the Miocene of Peru
Впрочем, на вымирание этой удивительной линии морских млекопитающих, скорее всего, повлияло не давление хищников, а климатические изменения, связанные с движением геологических плит: в конце плиоцена закрылся так называемый «центральноамериканский пролив» (Central American Seaway), в результате чего сформировался нынешний Панамский перешеек. Это изменило картину течений на тихоокеанском побережье Южной Америки и лишило талассокнусов их основного источника пищи — богатых подводных «лужаек», без которых эти ленивцы, уже окончательно приспособившиеся к питанию морской растительностью, просто вымерли от голода.
Изменилась и температура воды. В частности, в восточной части Тихого океана было отмечено похолодание, с которым млекопитающие обычно борются путем наращивания слоя термоизолирующего жира. Только, вот беда, толстая жировая прослойка и кормление на морском дне практически несовместимы, поскольку жир, как поплавок, выталкивает животное на поверхность водоема. Добавим к этому низкий уровень обмена веществ ленивцев, из-за которого они были чувствительнее к понижению температуры окружающей среды, и поймем, что, выбрав специализацию на питании исключительно придонными растениями, талассокнусы сами себя загнали в угол, выход из которого им уже было не найти.
Королева змей
На этой реконструкции изображена вымершая змея титанобоа серрехонский (Titanoboa cerrejonensis, «титанический удав»). Пожалуй, это тот самый случай в палеонтологии, когда название идеально отражает самую суть животного: перед вами — крупнейшая змея из известных человечеству. Титанобоа, весом в тонну и длиной 13–15 метров, значительно превосходил по размеру своих современных родственников — удавов и анаконд, среди которых редко встречаются особи длиннее 5–6 метров. Крупнейшая же современная змея — сетчатый питон — лишь изредка достигает длины более семи метров, тем самым почти вдвое уступая ископаемой великанше, которая, если судить только по размерам, могла легко питаться целыми крокодилами и без малейших усилий проглотить целиком лошадь! На реконструкции змея изображена в компании крокодиломорфа и гигантской черепахи.
Полноразмерная модель титанобоа, выставленная на Центральном вокзале Нью-Йорка в США. Фото с сайта vix.com
Мир узнал о титанобоа в 2009 году, когда из отложений колумбийской формации Серрехон (Cerrejón Formation; в честь которой было дано видовое название), датируемых средним палеоценом (около 60–58 миллионов лет назад), были извлечены остатки двадцати восьми особей нового вида гигантской змеи, с легкостью затмившей предыдущего рекордсмена — эоценового гигантофиса (Gigantophis), найденного в Африке и достигавшего «всего» 10,7 метра в длину. В том же году в журнале Nature вышла статья, посвященная титанобоа, в которой ученые не только привели описание своей находки, но и сделали выводы о том, что в палеоцене климат Колумбии был несколько теплее, чем сегодня. Согласно их расчетам, среднегодовая температура в местах обитания титанобоа должна была составлять как минимум 30–34 градуса Цельсия, чтобы, будучи пойкилотермным («холоднокровным») животным, гигантская змея могла поддерживать достаточно высокий уровень обмена веществ.
Впрочем, не все исследователи согласились с этим выводом: меньше чем через полгода после публикации в Nature вышла статья, в которой утверждалось, что сам размер титанобоа должен был обеспечивать ее достаточным количеством метаболического тепла, чтобы меньше зависеть от окружающей температуры. На самом деле оптимальная температура для существования змеи весом в тонну должна была быть на 4–6 градусов ниже, чем предположили ее первооткрыватели — в противном случае титанобоа просто перегрелась бы! Чуть позже появилась еще одна статья, в которой заявлялось, что при использовании той же математической модели, которой пользовались авторы первой статьи 2009 года, размеры нынешних ящериц, обитающих в тропиках, должны были бы достигать 10–14 метров, чего совсем не происходит.
Претерпели изменения и представления ученых об образе жизни этой рептилии, которой изначально пророчили титул верховного хищника своей экосистемы — именно такой точки зрения придерживались палеонтолог Джонатан Блох (Jonathan Bloch), один из первооткрывателей титанобоа, и его коллеги в документальном фильме «Titanoboa: Monster Snake», вышедшем в 2012 году. Лишь в 2013 году авторы первоначального описания опубликовали новую статью, в которой сообщили о находках черепов титанобоа, благодаря которым им удалось уточнить особенности строения головы змеи и ее диету. В частности, выяснилось, что у титанобоа было много нёбных и боковых зубов, которые, к тому же, не отличались высокой прочностью, — следовательно, основной пищей титанобоа были животные относительно мелкие, не способные оказать серьезного сопротивления, но при этом скользкие и легко вырывающиеся из пасти. Схожие черты строения были обнаружены у современных высших змей (Caenophidia), питающихся в основном рыбой, и на основании этого ученые сделали вывод, что «самая ужасная змея всех времен» на деле была профессиональным рыболовом, относительно медлительным и неповоротливым на земле, но подвижным в воде.
Джонатан Блох, один из первооткрывателей титанобоа, с ее позвонком в правой руке (слева) и позвонком современной анаконды (справа). Фотография с сайта washingtonpost.com
А воды в местах обитания этой змеи было немало: в те времена Серрехон был покрыт болотистыми джунглями, где, возможно, было более жарко и влажно, чем сегодня в долине Амазонки. Воды рек, текущих на север, буквально оплетали каждый клочок земли, так что мертвые растения и животные почти наверняка оказывались погребены в широкой пойме под слоем грязи, которая и сохранила экосистему тех мест, позволив нам еще раз взглянуть на этот древний мир. К тому времени динозавры уже почти пять миллионов лет как вымерли, поэтому фауна Серрехона не показалась бы нам излишне странной. хотя, вне всяких сомнений, она благоволила именно холоднокровным гигантам. На отмелях вялотекущих рек грелись бокошейные черепахи, похожие на современных щитоногих, только с панцирем вдвое больше крышки канализационного люка, в мутной воде скользили крокодилоподобные существа (как минимум трех видов), размером не уступавшие крупным кайманам, а в маленьких стоячих водоемах жили двоякодышащие рыбы, в два-три раза превышавшие габаритами современного лепидосирена! Что касается птиц и млекопитающих, то пока что их остатков в формации Серрехон найдено не было: возможно, они просто не попали в палеонтологическую летопись или в руки ученых, либо же те края, подобно современным болотистым низинам Эверглейдс на юге США, просто не слишком подходили для крупных теплокровных существ.
Титанобоа обнаружил охотящегося за рыбой крокодиломорфа ахеронтизуха (Acherontisuchus), но он змее неинтересен: она сама находится в поисках скользкой добычи и мирно проплывает мимо. Рисунок © Danielle Byerley с сайта Флоридского музея
Так что не только знаменитый спинозавр был впоследствии развенчан: «крупнейший наземный хищник всех времен», якобы способный посрамить тираннозавра, на деле оказался специализированным пожирателем рыбы (см. Гигантский динозавр Spinosaurus aegyptiacus оказался водоплавающим, «Элементы», 06.05.2020). Титанобоа тоже не задержался на троне «убийцы крокодилов», вместо этого заняв роль одной из множества удивительных рептилий, которые жили в южноамериканских реках почти шестьдесят миллионов лет назад.