За стеклом - самые крупные рыбы

Упомянутое уточнение предмета дальнейшего повествования позволит нам сконцентрироваться всего на двух конкретных рыбах - это акулы и скаты. Не будем утверждать, что они - самые интересные объекты исследований для ученых, но для обычного посетителя морского аквариума - пожалуй, именно таковы, не в последнюю очередь благодаря своим крупным размерам.

Акулы и скаты образуют отдельную группу рыб, известную в ихтиологической систематике под названием "хрящевые рыбы". От других рыб они отличаются хрящевым скелетом, отсутствием кожных костей, жаберных крышек (вместо них имеются жаберные щели) и другими особенностями. Хрящевые, или пластиножаберные, рыбы - наиболее древние и примитивно устроенные позвоночные. Они появились на Земле примерно 350 млн. лет назад, а сегодня их в океане почти 600 видов.

Акулы и скаты - разные надотряды хрящевых рыб. По сути дела, скаты - те же акулы, только перешедшие к донному образу жизни и соответственно изменившие строение своего тела. Если настоящие акулы сохраняют торпедовидную сигарообразную форму, приспособленную к жизни в толще воды, к высокой скорости и простору, то скаты стали плоскими, наподобие камбалы, приобрели в ряде случаев защитную - под тон грунта - окраску. Отличаются они и по характеру. Акула - зачастую свирепый и опасный хищник, скат же не агрессивен и сам никогда не нападает. Тем не менее во многих исследованиях эти рыбы фигурируют рядом, поскольку по многим физиологическим и морфологическим особенностям они сохраняют очень большое сходство.

Скат - хорошая живая "модель" акулы. Он несравненно более миролюбив, не требует большого пространства для нормального выживания, а значит, лучше переносит неволю, чем акула. Потому понятен интерес ученых к скатам - на них в спокойной обстановке, неторопливо и без опасения подвергнуться внезапному нападению можно отработать методики, рассчитанные потом на акул, а также получить данные, совпадающие для скатов и акул.

Скат орляк

Сами по себе скаты имеют небольшое хозяйственное значение, хотя их во множестве вылавливают на траулерах наши рыбаки, в частности, в Баренцевом море. Весь их улов идет целиком на кормовую муку.

Живых скатов содержат и изучают сотрудники Мурманского морского биологического института АН СССР в поселке Дальние Зеленцы. Аквариальная система, о которой уже говорилось выше, позволяет содержать скатов круглогодично. Опыты, о которых пойдет речь, начались в 1977 г., когда по заданию ученых рыбацкое судно доставило на берег 150 живых скатов. К сожалению, значительная часть этих рыб погибла в первые трое суток так как сильны и глубоки были раны, полученные при тралении и транспортировке. Но часть рыб выжила, и ученые провели с ними разнообразные физиологические и поведенческие опыты.

Вначале, в течение первого месяца, выжившие животные содержались все вместе в кафельных бассейнах с морской водой. Бассейны были большие - объемом более 1 м³, вода - проточная, температура такая же, как и в море. Все это способствовало должной адаптации скатов к неволе.

Затем 23 рыбы отсадили по одной в большие прозрачные аквариумы. Все скаты были половозрелые крупные рыбы длиной 40-50 см. Сотрудники института А. Д. Чинарина и Н. В. Трошичева подробно изучили проблему кормления этих рыб. В каждом аквариуме на 4 ч оставляли разнообразный корм - живых и неживых мальков трески и сайды, куски свежей или мороженой рыбы, мясо морского гребешка. Вовремя несъеденный корм полностью убирался, съевшие свою порцию рыбы тут же получали добавку.

Плывущий скат

Охота нормального ската происходит следующим образом. Увидев живого малька, он начинает возбужденно двигаться в аквариуме. Вот он коснулся добычи и прижал ее к стенке или ко дну. Добыча не убегает, и скат, работая плавниками, подгоняет ее ко рту, заглатывает. При этом его рот вытягивается в трубку, сам он как бы стоит, опираясь на дно грудными и брюшными плавниками. Вытягивание рта позволяет скату заглатывать довольно крупную жертву: в этих опытах полуметровый скат легко глотал 19-сантиметровую треску. Но вот пища проглочена, и скат ненадолго, всего на 2-10 мин, замирает на дне аквариума.

В аквариумах института скаты прожили в таких условиях кормления довольно долго - с сентября 1977 до января 1979 г.

В опытах ученые выясняли, какой из органов чувств ответствен за поиск и поимку пищи. Для этого нескольким рыбам произвели операцию энуклеации глаз, т. е. попросту выключили зрение. Слепые особи, как и зрячие, в отсутствие корма были малоподвижны, время проводили спокойно, лежа на дне аквариума, питаться начинали уже на следующий день после операции. Способ охоты за кормом оставался прежним. Из этого следовал вывод об обонятельном характере пищедобывательного поведения ската. Однако выживаемость слепых рыб была ниже - до 4 месяцев.

Другая часть пойманных тогда же скатов послужила объектом опытов по обнаружению влияния слабых магнитных полей на поведение и ориентацию рыб. Эти опыты поставили совместно сотрудник института В. М. Муравейко и ученый из ленинградского Института физиологии им. И. П. Павлова АН СССР доктор биологических наук Г. Р. Броун. У скатов, как, впрочем, и у акул, есть в коже специальные образования, так называемые ампулы Лоренцини. Долгое время ученые не знали, для чего они служат, пока в конце концов не выяснили, что эти ампулы - электрорецепторы, специальные органы чувств, позволяющие рыбам "видеть" окружающий их электрический мир. Такое электровидение у рыб уже достаточно подробно освещено в популярной печати.

Электрический скат

Но есть у некоторых скатов и настоящее электрическое "оружие нападения". Так, например, электрический скат парализует свою жертву довольно сильными разрядами. Зарубежные ученые проделали такой опыт. Они взяли дохлую ставриду, прицепили к ней электроды, связанные с регистрирующей аппаратурой, и протащили ее в аквариуме мимо ската. Он решительно бросился на жертву, обхватил ее плавниками и ударил током: аппаратура зафиксировала сильный электрический разряд, достаточный для того, чтобы парализовать живую ставриду и сделать ее вполне доступной голодному хищнику. Другие скаты, в том числе и вовсе неэлектрические, тем не менее способны обнаруживать добычу, спрятанную в песке (скажем, маленькую камбалу), по ее слабым биопотенциалам, сопровождающим дыхание и распространяющимся в воде. Может напасть скат и просто на скрытые в песке электроды, подающие слабый ток. У ската, свободно плавающего в воде, наблюдали и "замирание сердца" (т. е. замедление ритма ЭКГ) при включении слабого электрического поля в десятимиллионные доли вольта на сантиметр.

Но на повестке дня ученых стояла уже другая проблема - возможность магнитовидения. Еще при включении электромагнита, спрятанного под ванной, было замечено, что скаты "переводили дух", т. е. резко изменяли ритм своего нормального дыхания. С другой стороны, магнитное поле Земли - глобальный фактор, и движение любой рыбы в нем по законам физики должно создавать у нее на теле ЭДС. А если эта рыба обладает электрорецептором, то магнитное поле - при совпадении величин ЭДС и порогов чувствительности рецептора - будет ею замечено. Тогда появится возможность строить гипотезы о магнитной навигации мигрирующих рыб в океане.

Исследователи решили определить, почувствует ли скат слабые электрические поля, возникающие от следующих разных причин: когда поток воды (течение) движется через магнитное поле, в нем возникает разность потенциалов; когда рыба плывет (в стоячей воде) через магнитное поле, то на ее теле наводится ЭДС; наконец, когда естественное магнитное поле Земли испытывает вариации - слабые изменения напряженности, что происходит регулярно каждые сутки, то в неподвижной воде, как и на неподвижной рыбе, наводятся слабые ЭДС.

В опытах скатов усыпляли хлоралозой и обездвиженных помещали на дно специальной ванны. Пока шел опыт, рыбам через жабры постоянно вливали морскую воду. Показателем влияния магнитного поля на рыбу служили биопотенциалы черепно-мозговых нервов, иннервирующих, т. е. обеспечивающих центральное нервное "руководство" работой многочисленных ампул Лоренцини. Слабые электрические и магнитные поля создавали весьма сложной аппаратурой, их влияние на ската определяли по изменению нормального хода упомянутых биопотенциалов мозга. Таким путем было доказано, что скаты чувствуют слабое электрическое поле напряженностью в миллионные доли вольта на сантиметр. Рыбы реагируют на "появление" и "исчезновение" естественного геомагнитного поля (что достигалось применением специальных колец Гельмгольца), а также на вариации этого естественного геомагнитного фона. Интересны были опыты и по прямому определению чувствительности скатов к электротеллурическим (естественным электрическим) полям, возникающим в море как результат геомагнитных вариаций. Для этого ученые опустили серебряные электроды прямо в море на расстоянии 400 м друг от друга. Подводным кабелем их соединили с такими же электродами, опущенными в ванну со скатом. Была между ванной и морем промежуточная и согласующая аппаратура. И вот результат: скат в ванне четко реагирует на теллурический ток в море. Теллурические токи усиливаются вблизи берега благодаря так называемому береговому эффекту, что делает их прекрасными ориентирами мигрирующим рыбам для дальнего обнаружения приближающейся земли.

Проведенные опыты явно свидетельствовали в пользу гипотезы о возможности электро- и магнитовидения окружающего мира у скатов.

Значение этого факта трудно переоценить. Достаточно "пробить брешь" - доказать таковую возможность для одного (любого) вида. И тогда станут объяснимы многие загадки глобальных перемещений рыб, черепах, дельфинов, китов и способов их ориентации и навигации в открытом океане. Надо лишь последовательно проверить в эксперименте каждый вид-мигрант на предмет электро- и магниточувствительности.