Вы здесь

Акулы: Мифы и реальность

Акулы: Мифы и реальность

Рис. 20. Головной мозг ископаемой (a), голубой (б) и атлантической кошачьей (в) акул; вид вверху b. o. — обонятельные луковицы; t. о. — обонятельные тракты; t. — передний мозг; l. о. — зрительные доли; с. с. — тело мозжечка: т. о. — продолговатый мозг. Ископаемая акула реконструирована Стеншио (Stensio, 1963)

И наконец, основной характерной чертой эволюции мозга ныне живущих акул является его теленцефализация, т. е. заметный рост объема конечного мозга. Если у древних примитивных видов, как и у ряда ископаемых форм (см. рис. 20, а), на долю переднего мозга приходится не более 20 % массы всего головного мозга, у прогрессивных представителей надотряда, например у акул-молотов, эта величина достигает 55 %. Причем, по мере усложнения общего уровня организации происходит и рост теленцефализации у акул с незначительными отклонениями у узко специализированных форм (например, донных кошачьих акул).

В то же время данные академика Е. М. Крепса по биохимии головного мозга акул и его отделов, материалы Д. К. Обухова по его архитектонике и клеточной организации и результаты многочисленных исследований американских ученых (С. Эббессон, Д. Шредер, Р. Норткатт и др.) по организации и связям мозга акул показывают, что параллельно с нарастанием относительной массы переднего мозга у акул и скатов в процессе эволюции происходит постоянное усложнение его внутренней организации.

Таким образом, подобно эволюционному ряду наземных позвоночных (пресмыкающиеся — млекопитающие — приматы — человек), идущему от кистеперых рыб (с тупиковыми ветвями — костистые рыбы и птицы) акулообразные развивались аналогичным путем, путем увеличения объема и усложнения конечного мозга в водной среде. Вероятно, такое конвергентное развитие мозга у позвоночных — проявление единого закономерного процесса, определяющего развитие жизни вообще.

Однако головной мозг акул, как и других животных, лишь центральный орган, координирующий жизнедеятельность организма и его связь с внешней средой, своего рода центр управления. Этот центр поддерживает связь с окружающим миром посредством систем органов чувств, развитых у акул по-разному, в зависимости от их роли в поведении животных конкретного вида. Исследования показали, что у акул, как и у других позвоночных (и даже контрастнее, чем у круглоротых, костистых рыб и амфибий), в первом приближении показателем уровня развития и роли в поведении того или иного органа чувств является индекс, или относительный размер отдела мозга, в котором лежат центры данного органа чувств.

Долгие годы, почти до середины 70-х годов нашего столетия, многие ученые считали, что органы чувств у акул развиты крайне плохо и неравномерно. Бытовало даже мнение, что акулы — это своего рода «плавающие носы», т. е., что хорошо развито у них лишь обоняние. Эта догадка базировалась на удивительна тонком обонянии хищных акул, которые появляются из глубины как только в воду попадает кровь. Но это отнюдь не означает, что другие анализаторы у прогрессивных акул развиты плохо.

Электрофизиологические, морфологические и поведенческие исследования, проведенные в последние десятилетия на акулах разных видов, показали, что по степени развития анализаторов их можно разбить на две группы. В первую входят специализированные виды, как филогенетически древние, так и молодые, с гипертрофией отдельных анализаторных систем, играющих руководящую роль в жизни этих акул. Вторая группа объединяет животных с комплексным, более или менее равномерным развитием всех или многих органов чувств. К ней относятся сравнительно молодые таксоны. Таким образом здесь четко просматриваются два пути эволюции сенсорных систем акулообразных — путь узкой специализации (идиоадаптации к конкретным, мало меняющимся условиям среды) и путь комплексного развития органов чувств, позволяющий акулам осваивать разнообразные биотопы и новые экологические ниши. Оба эти направления хорошо прослеживаются (см. выше) в эволюции головного мозга и его отделов у вымерших и ныне живущих акул.

Самой сложной и, вероятно, филогенетически древней у акул является система органов чувств боковой линии, большой вклад в изучение которой внес известный советский морфолог, профессор Н. И. Дислер. Эта система, помимо собственно боковой линии, лежащей на туловище и голове акул и скатов, включает электрорецепторную систему и ампулы Лоренцини, названные по имени впервые описавшего их итальянского ученого. Последние есть лишь у акулообразных. Эти органы имеют вид маленького кожистого мешочка, заполненного студенистой жидкостью с меняющейся электропроводностью; один конец ампулы открывается в коже животного и напрямую «связан» с окружающей средой. В основании другого конца лежат чувствительные клетки, связанные с нервной системой. Такой датчик, как уже установлено, улавливает даже самые незначительные колебания поды, изменения се электропроводности и температуры; возможно, он реагирует и на изменения солености и геомагнитного поля Земли. Удивительное образование вместе с другими элементами системы органов чувств боковой линии посылает всю информацию в «бортовой компьютер» акулы, в головной мозг, а точнее — в центры системы, лежащие в продолговатом мозгу.

Доказано, что донным и придонным акулам расположенные на голове, особенно на нижней ее части, ампулы помогают на близком расстоянии (до 25 см) отыскивать закопавшиеся в грунт живые организмы. Акулы находят их по биополям, которые создаются вокруг животных (например, рыб) при их жизнедеятельности (например, при дыхании и движении жабр). Американский физиолог А. Калмьин провел серию экспериментов, в которых в песок аквариума с акулой помещал искусственный источник тока (электрод). Когда на него подавали ток, параметры которого совпадали с таковыми мелких камбаловых рыб или ракообразных, ведущих закапывающийся образ жизни, акулы точно локализовали и атаковали явно несъедобную «наживку».

Лучше всего система органов чувств развита у глубоководных акул и скатов; очевидно, в достаточно стабильных условиях больших глубин, где мала освещенность, слабы перемещения водных масс, нет препятствий в виде скал и водорослей, она является наиболее эффективной. Интересно, что на долю продолговатого мозга у акул различных систематических групп, живущих глубже 450 м, приходится в среднем около половины массы всего головного мозга. На эффективность этой системы органов чувств может указывать и тот факт, что она играет ведущую роль у всех без исключения реликтовых акул, как глубоководных, так и обитающих на шельфе. По-видимому, им вполне «хватило» столь универсального оружия, чтобы выжить в постоянно меняющихся условиях среды, но не процветать.

Из филогенетических молодых и процветающих видов система органов чувств имеет признаки гипертрофии у донных ковровых акул. Видимо, она развивалась в условиях природного обитания среди камней, кораллов и т. п., когда зрение мало эффективно, а обоняние теряет эффективность из-за множества местных преград, рассекающих и разрывающих ольфакторные коридоры, о которых я скажу чуть ниже. Вот и приходится акулам «напрягать» систему органов чувств боковой линии, чтобы по колебаниям воды определить направление, а по биополю найти саму жертву. Интересно, что у ромбовых скатов (большинство видов отряда, около 150) из мышечных клеток развились небольшие электрические органы в мышцах хвостового стебля; сигналы этих органов служат скатам локаторами при поисках особей своего вида и, очевидно, при поисках пищи на дне океана, «дополняя» систему электрорецепции.

Рассказывая о электрорецепции акул, нельзя не упомянуть о крайне своеобразном отряде электрических, или гнюсообразных, скатов (Torpeqiniformes), которые «пошли» в процессе эволюции по пути создания собственных «электростанций». Этих животных по праву относят к сильноэлектрическим рыбам. Часть мышечных клеток у электрических скатов видоизменилась в клетки крупного электрического органа, способного вырабатывать очень мощный ток (до 600 В). Эти разряды скаты используют при охоте, парализуя добычу, и при защите от нападений хищников. Очевидно, если судить по развитию их электрорецепторной системы, электрические скаты используют ее и при локомоции.

Удивительно, но и наличие электрорецепции у акул приводит к их конфронтации с человеком. Все дело в том, что по дну океана проложены десятки телеграфных, телефонных и других кабелей. Все они создают вокруг себя электрическое поле. Оно-то и привлекает акул. Первый случай повреждения кабеля акулами был связан с акулой-домовым; тогда еще не известная науке акула прокусила кабель, лежащий на глубине около 1300 м. Позднее застрявший в обшивке кабеля зуб был идентифицирован как принадлежащий акуле нового вида; сама акула была поймана через несколько лет. Зубы сравнили…

Но история на этом не закончилась. В середине 80-х годов американские телеграфисты преподнесли подарок сотрудникам Музея естественной истории в Нью-Йорке. В музей передали 350 целых и обломанных зубов различных акул, извлеченных из кабелей дальней телефонной и телеграфной связи, которые были уложены на морское дно (в основном Америка — Европа). Сегодня все новые кабели покрыты защитным слоем, что позволяет предупредить их повреждения, вызываемые акульими зубами. Видимо, глубоководные акулы принимают поля кабелей за таковые рыб и беспозвоночных, которыми они обычно питаются.

Ну, а теперь рассмотрим «акулий» орган чувств — обоняние, или, как эту систему правильнее называют, хеморецепцию. Это связано с тем, что помимо чисто обонятельных структур в нее обычно включают и вкусовые анализаторы, а также анализаторы, определяющие соленость воды и т. п. Но основная функция остается за обонянием, тем более что другие анализаторы этой системы у акул, как показывают последние данные, развиты явно слабее.

Большинство современных акулообразных распознают удивительно малые количества пахучих веществ в воде. Прежде всего это относится к крови рыб и теплокровных животных и к так называемому «веществу испуга». Установлено, что при нападении хищника на рыбу, особенно стайную, ее поврежденные кожные покровы выделяют в воду особое химическое соединение, которое предупреждает представителей данного вида об опасности. Вместе с колебаниями, вызванными агонией жертвы, такое «вещество испуга» способствует избеганию хищника потенциальными жертвами, ценой гибели одной из особей стаи. Возможно, такие вещества есть у морских и пресноводных беспозвоночных. Да и собственно запах животного довольно стойко держится в воде, особенно, если он оставлен донным или придонным обитателями, трущимися о подводные предметы или закапывающимися в грунт.

У большинства акул хорошо развито обоняние. В какой-то мере исключением здесь являются глубоководные реликтовые виды, ориентирующиеся в основном с помощью системы органов чувств боковой линии, и узко специализированные бентофаги (разнозубые, ковровые акулы), в жизни которых наряду с боковой линией огромную роль играют тактильное чувство и электрорецепния (см. выше).

Среди акул есть ряд групп, у которых обоняние действительно играет исключительную роль в поведении, пожалуй, их-то и можно назвать «плавающими носами». Это специализированные донные и придонные акулы-бентофаги (кошачьи, куньи), неритические молотоголовые акулы и тигровая (I) акулы и придонно-пелагические полярные акулы. Достаточно хорошо развито обоняние у всех акул толщи воды, как эпипелагических, так и неритических.

Представители группы специализированных акул-бентофагов образуют особую группу, которую в свое время пришлось выделить в группу с особой формой мозга[24]. Эта форма характеризуется гипертрофией обонятельных структур, теснейшим образом коррелированной с сильно развитыми органами обоняния (обонятельными клапанами, капсулами, эпителием и т. п.) и, что естественно, с огромной ролью этого анализатора в поведении акул, живущих у дна и питающихся исключительно бентосом и придонными организмами. Морфологически головной мозг этого типа (тип II, см. табл. 7) характеризуется большими размерами обонятельных луковиц (относительная масса их в 1,5–3 раза превышает таковую зрительных долей), а также короткими и пассивными обонятельными трактами, соединяющими передний мозг с обонятельными луковицами. Видимо, такое строение способствует сокращению времени прохождения сигналов от периферических обонятельных структур к центрам мозга и обратно и уже «по пути» содействует их расшифровке и дифференцировке.

У других акул с развитым обонянием, ведущих пелагический образ жизни, пусть и в придонном слое, индекс обонятельных луковиц также превышает таковой зрительных долей (у полярной и молотоголовых акул в несколько раз), но обонятельные тракты тонкие и длинные (тип III), а основные (вторичные) центры обоняния переместились в конечный мозг и в этом случае скорость обработки информации и, следовательно, принятия решения акулой, перешла к центрам, сконцентрированные в одном, но высшем отделе головного мозга — переднем мозгу. Лучше всего это наблюдается у прогрессивных акул с комплексным развитием органов чувств (пелагические ламноидные и серые акулы), где все центры и связи в огромной мере сконцентрированы в этом отделе, как и у высших позвоночных, например млекопитающих и человека.

Страницы


В нашей электронной онлайн библиотеке вы можете бесплатно и без регистрации прочитать «Акулы: Мифы и реальность» автора Мягков Николай на телефоне, андроиде, айфоне, айпаде. Сейчас вы находитесь в разделе „Глава 6. Биология акул: сенсации и открытия“ на странице 2. Приятного чтения.