Г. Дыхательная система

Подобно всем млекопитающим, дельфины дышат воздухом. Воздух входит и выходит в основном через дыхало, расположенное в верхней части головы. Мы не видели ни одного животного, которое дышало бы ртом. Однако мы получили данные, что дельфины могут выпускать воздух из легких через рот и даже издавать при этом звуки ртом в воздушной среде.

Путь воздуха от дыхала к легким довольно сложен. Дыхало расположено непосредственно перед лбом животного. Впереди дыхала находится большой лобный выступ, лежащий на верхней челюсти и состоящий из сети коллагеновых волокон, заполненной жировой тканью.

Таким образом, истинный лоб животного скрыт за дыхалом и расположен далеко позади выступающего внешнего «лба». (Ф. Дж. Вуд высказал предположение, что лобный выступ может функционировать как звуковая линза.[18])

Дыхало дельфина соответствует носу человека, с той разницей, что оно сдвинуто по направлению ко лбу и повернуто отверстием вверх. У края дыхала имеется язык ("носовой" клапан) и своя передняя наружная «губа», движением которых животное управляет примерно так же, как мы управляем движениями наших губ и языка. В самом дыхале ниже первых двух воздушных мешков, над нижними воздушными мешками, расположены две внутренние «губы», регулирующие просвет дыхательных путей; особенно широко они открыты во время выдоха и вдоха. Функция воздушных мешков и «губ», по‑видимому, состоит в том, чтобы:

1) собирать воду, входящую через открытое дыхало в конце вдоха,

2) изгонять эту воду при закрытых нижележащих сфинктерах,

3) хранить запас воздуха и перегонять его из мешка в мешок, чтобы издавать звуки в воде или в воздушиой среде.

Когда животное хочет издать звуки в воздушной среде, оно может выдуть воздух через дыхало, пропуская его между «языком» и наружной «губой». Оно может также открыть наружный клапан дыхала и «губу» и использовать внутренние «губы» – при этом возникают громкие звуки, напоминающие вой сирены и крики толпы на стадионе. Очевидно, оно может также использовать мешки и «губы» для свиста.

Во время вдоха и выдоха вся эта система широко открыта выше того места, где воздухоносные пути разделяются надвое костной перегородкой. Во время вдоха носоглоточный сфинктер, по‑видимому, удерживает гортань (однако это еще не доказано).

Сама гортань открывается, а черпаловидные хрящи отходят друг от друга. Тем самым создается канал для прохождения воздуха через глотку в трахею. Черпаловидные хрящи гортани могут перекрывать воздухоносные пути, отделяя трахею от верхнего носового хода.

Гортань может быть полностью отделена и от носоглотки при помощи мышц глотки, прикрепляющихся к подъязычной кости. При этом она будет опускаться и изгонять воду из верхних отделов бронхиального дерева и трахеи в рот.[19]Однако обычно при дыхании и фонации гортань соединяется с носоглоткой.

Что происходит с гортанью во время глотания, пока не известно. Считают, что ее продолжает удерживать носоглоточный сфинктер. Я же предполагаю, что гортань освобождается из сфинктера и лежит, уплощенная, на дне глотки в течение всего акта глотания.[20]Черпаловидные хрящи очень велики и имеют длинные отростки, которые соприкасаются друг с другом по средней линии. Может быть, именно эти отростки черпаловидных хрящей обусловливают короткие звуки дельфиньего сонара, напоминающие скрип двери, а также «человекоподобные» звуки. Однако это еще надлежит выяснить.

Трахея у дельфина широкая и короткая; трубка от респиратора (диаметром 2,8 сантиметра) как раз соответствует ее диаметру. Мы установили, что длина трахеи составляет всего лишь 5 сантиметров и что она делится на три (или даже на четыре) крупных бронха,[21]которые почти сразу разветвляются на более мелкие. Стенки трахеи и бронхов (за исключением бронхиол) снабжены хрящевыми кольцами. Когда режешь легкие ножом, чувствуешь довольно‑таки сильное сопротивление этой хрящевой ткани. Альвеолы у дельфина гораздо крупнее, чем у человека, имеют в диаметре 1–3 миллиметра и хорошо видны невооруженным глазом. По‑видимому, вся дыхательная система приспособлена для чрезвычайно быстрого опорожнения и наполнения легких. Активная фаза дыхательного акта длится всего лишь 0,3 секунды. За этот короткий промежуток времени животное выдыхает, а затем вдыхает 5‑10 литров воздуха.

При прохождении воздуха через дыхательную систему во время активной фазы, очевидно, возникает очень много завихрений, что обеспечивает полное перемешива ние газов, возможно даже в альвеолах. Между активными фазами существует довольно большой промежуток времени, в течение которого в крупных альвеолах жи вотного происходит обмен газов путем диффузии. Обычно этот промежуток составляет приблизительно 20 секунд.