Жизнь океанских глубин

Важнейшей функцией «специализированных» датчиков является электрорецепция. Они работают или как вольтметры постоянного тока, или как приборы, способные уловить напряжение высококачественных электрических импульсов, и хорошо различаются по внешним признакам. Рецепторы для высокочастотных импульсов называют бугорковыми органами. Здесь мы их касаться не будем, так как они более характерны для пресноводных рыб. Второй тип рецепторов получил название ампулированных. В этом случае чувствительные датчики упрятаны на дне крохотных колбочек. Наибольшую известность получили ампулы Лоренцини, характерные для акул и скатов. Впервые их описал еще в 1678 году итальянский ученый, именем которого названы эти образования. Сам Лоренцини считал ампулы слизистыми железами, каких немало в коже рыб.

Ампулы Лоренцини представляют собою крохотные, не слишком аккуратно сработанные длинногорлые колбочки, открывающиеся на поверхности тела рыбы крохотной порой. В дно вмонтировано несколько рецепторных клеток, снабженных ресничками, выступающими в полость колбы. Это воспринимающие элементы рецептора. Стенки канала и самой ампулы служат для электрорецептора изолятором, предохраняющим от электрических разрядов собственной мускулатуры рыбы. Полость колбы и ее горла заполнена желеобразным веществом, хорошо проводящим электричество. Это входной канал рецептора, клемма вольтметра.

У морских рыб отличные электрорецепторы. У скатов их пороговая чувствительность равна 0,00000000005 ампера. Рецепторы наиболее плотно покрывают переднюю часть головы. На хвосте их значительно меньше. В результате лоб рыбы в 30 раз чувствительнее к электричеству, чем ее хвост. Электрорецепторы размещены на коже в определенном порядке, что позволяет акулам и скатам хорошо ориентироваться в электрической обстановке и уверенно реагировать на электрические поля с градиентом, то есть с постепенным изменением напряженности порядка 0,02 микровольта на сантиметр, и безошибочно обнаруживать источник сверхслабых электрических импульсов на расстоянии 10–15 сантиметров.

Мне случилось познакомиться с тем, как пользуются рыбы своими электрорецепторами. Я плыл над огромной песчаной отмелью. Дно медленно понижалось. Передо мной расстилалась однообразная равнина. Одиноко и неуютно было в этой подводной Сахаре. Прежде мне не приходилось бывать в таком унылом месте. Сюда меня привела надежда увидеть камбал. Увы, упорные поиски оказались тщетными. Рыбы маскировались так ловко, что их невозможно было отыскать.

Вылазка в подводное царство затянулась до сумерек. Возвращаясь к берегу, уже на мелководье я встретил морскую лисицу, плывущую параллельным курсом. Было интересно понаблюдать за удивительной рыбой, и я поплыл быстрее, но старался держаться поодаль. Мое присутствие не напугало ската, рыба не обращала на меня внимания, продолжая плыть в сторону берега. Вдруг она метнулась на дно и забилась, поднимая облака мути, стараясь оглушить обнаруженную дичь. Это была небольшая молоденькая камбала. Глаза у скатов расположены таким образом, что рыба видит, что находится непосредственно под ней, да и в воде было уже темно. Совершенно очевидно, что зрение не могло помочь скату отыскать в сумерках камбалу, которую и при ярком свете заметить практически невозможно. Помочь хищнику могли только электрорецепторы, точно указав место, где скрывалась дичь.

Эксперименты, проведенные в лаборатории, показали, что ромбовые скаты, к которым относится и морская лисица, реагирует на переменное электрическое поле с градиентом до 0,02–0,01 микровольта на сантиметр. Такая же чувствительность рецепторов свойственна и кошачьим акулам. Этого вполне достаточно, чтобы в соленой воде обнаружить электрические потенциалы действия дыхательных и плавательных мышц небольших рыбешек. Какой бы покровительственной окраской ни обладала камбала, как бы хорошо ни маскировалась и как бы тихо себя ни вела, скат все равно ее обнаружит. Ни одно существо не может обойтись без дыхания. И пусть сами дыхательные движения останутся незаметными, электрические импульсы, возникающие в жаберных мышцах, выдадут камбалу с головой.

Способность скатов отыскивать добычу поразительна. Морская лисица не только обнаруживала камбалу, посаженную к ней в аквариум, но даже находящуюся в соседней комнате или в помещении этажом выше, если их аквариумы были соединены металлическим проводником.

Изучение электрорецепции представляет большой интерес. Те, кто наблюдал в море косяки стайных рыб, вероятно, не раз восхищались слаженностью их маневров, когда десятки, сотни или даже тысячи рыб одновременно, как по команде, меняют направление движения. Может быть, сигналом для совместных действий служат электрические импульсы, возникающие в двигательной мускулатуре у кого-нибудь из членов стаи. Возможно, рыбы улавливают биотоки мозга своего вожака, так сказать, обмениваются «мыслями» на расстоянии. Как бы там ни было, изучение электрорецепции поможет узнать немало рыбьих тайн.

Морские организмы относятся избирательно к химическим компонентам окружающей среды и пользуются для их обнаружения особыми рецепторами. Водные животные имеют дело преимущественно с веществами, находящимися в растворе. Их не разделишь на вкусовые и обонятельные. Однако рецепторы по своему строению легко различимы. У водных организмов они гораздо многочисленнее, чем у наземных существ, и нередко разбросаны по всему телу. Химические рецепторы могут быть универсальными или специализированными, предназначенными только для оценки общей солености воды, концентрации углекислоты или анализа других компонентов среды. Универсальные называются рецепторами «общего химического чувства».

Способность производить химический анализ веществ обнаружена уже у микроорганизмов. Для одноклеточных химическая информация является главным фактором, определяющим их поведение. У инфузорий химической чувствительностью обладает главным образом передний конец тела и так называемое «ротовое отверстие», что позволяет хорошо различать соли, кислоты, щелочи и многие другие вещества.

Инфузория туфелька способна проводить химический анализ компонентов среды обитания и в соответствии с его результатами осуществлять сложные и наиболее целесообразные в данной ситуации реакции. Туфелька — активный хищник. Пищей ей служат бактерии. Инфузории могут заглатывать и несъедобные частички различных веществ, взвешенные в воде, например, тушь, кармин и индиго.

Однако туфелька не будет глотать все подряд без разбора. Крохотные частички стекла, фарфора, серы, сернокислого бария инфузории решительно отвергают, безошибочно отбирая съедобные крупинки от несъедобных.

На передней половине тела инфузорий расположена продольная выемка — околоротовая впадина, в глубине которой находится овальное отверстие — клеточный рот, ведущий в изогнутую глотку. Биение околоротовых ресничек создает непрерывный ток воды, увлекающий взвешенные в воде частички внутрь ротового отверстия и глотки. В ее конце возле постоянно колеблющейся тоненькой мембраны из слипшихся ворсинок каждые 1,5 минуты образуется круглая пищеварительная вакуоль, которая увлекается внутрь клетки круговым движением эндоплазмы. Если туфельке предложить взвесь из красных частичек кармина и желтых частичек серы, то в окуляр микроскопа можно наблюдать, что кармин остается на дне глотки и время от времени в составе пищеварительных вакуолей переходит в эндоплазму инфузории, а частицы серы выбрасываются наружу. Аналогичным образом ведут себя морские инфузории.

Химические рецепторы кишечнополостных животных располагаются вблизи ротового отверстия, на щупальцах и в гастральной полости, то есть в «желудке». Актинию трудно обмануть, подсунув ей несъедобную приманку. Скорее всего она сразу ее отвергнет. Но если голодное животное все же ошибется и проглотит каучуковый шарик, обман будет скоро обнаружен и приманка извергнута наружу.

Возникновение ошибочных реакций, видимо, запрограммировано в генетических инструкциях, регулирующих пищевое поведение. Крупной актинии случается отобедать молоденькой мидией или устрицей. Моллюски, подвергшиеся нападению, накрепко захлопывают створки своей раковины, и «лизнуть» их, попробовать «на язык» хищник не может. Пищевую реакцию запускают механические воздействия известковой раковины. Возможность таких реакций должна быть предусмотрена, чтобы расширить круг пищевых объектов. Кишечнополостным, ведущим неподвижный образ жизни, нелегко обеспечить собственное пропитание. Благодаря менее щепетильному подходу к определению пригодности пойманных объектов в пищу актиния может приспособиться к совершенно новым видам дичи, а химический анализ, осуществляемый внутриполостными рецепторами, позволяет исключить неблагоприятные последствия возможных ошибок: все несъедобное немедленно удаляется из «желудка».