Белухи. Beluga whales.

Белухи

От ледяных широт до жарких тропиков, от поверхности до глубин освоили океан киты. Откуда же взялись на нашей планете эти удивительные и прекрасные гиганты?

В одних мифах народов севера рассказывается, что Великий Дух, сотворивший мир, сделал много прекрасного и полезного. Создав океан, он решил поселить в нем самое большое и самое красивое существо. Так появился кит.

В других же мифах кит предстает ужасающим чудовищем, что, по-видимому, связано с его огромными размерами. Самым страшным и могущественным был кит Моби Дик, которого считали сущим воплощением дьявола. Его разрушительная сила не была плодом буйной человеческой фантазии - прообразом грозного животного послужил кашалот Мохо Дик, почти 30 лет терроризировавший китобоев, потопивший 7 судов и убивший по меньшей мере 30 человек.

Для ученых до сих пор остается загадкой происхождение китов. Сохранившиеся окаменелые останки позволяют предположить, что предки современных китообразных почти 70 миллионов лет назад жили на суше, а потом перешли к водному образу жизни.

Согласно научным предположениям, ранние киты возникли 55-60 миллионов лет назад.

Костные останки представителей современного семейства MONODONTIDAE впервые появляются 9-10 миллионов лет назад на востоке северной части Тихого океана. Для завоевания водной стихии теплокровным животным, которые дышат воздухом и вскармливают своих детенышей молоком, пришлось совершить сложный эволюционный переход, сопровождавшийся внешними и внутренними преобразованиями. За миллионы лет эволюции предки китообразных потеряли волосяной покров, их тела приобрели обтекаемые формы, задние конечности за ненадобностью исчезли (в скелете китообразных имеются рудиментарная тазовая кость и лопатки, которые не выполняют функций по передаче и распределению тяжести тела с конечностей на туловище, - это факт, позволяющий предположить, что предки китообразных жили на суше), появился хвостовой плавник (движитель), передние конечности превратились в грудные плавники (рули высоты, поворота и торможения). Китообразные сохранили все особенности млекопитающих. Поэтому их называют вторичноводными животными.

От далеких предков зародились 3 подотряда китообразных. Два из них живут в настоящее время. Одни приспособились ловить зубами одиночную добычу, в основном рыбу, а другие с помощью цедильного аппарата вылавливают в огромном количестве мелкие организмы.

НАУЧНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

Все животные, вскармливающие свое потомство молоком, объединены в класс - МПЕКОПИТАЮШИЕ.

Плотоядные млекопитающие, ведущие чисто водный образ жизни, объединены в отряд - КИТООБРАЗНЫЕ.

Этот отряд включает всех китов и подразделяется на 3 подотряда:

1. Древние киты (Archeoceti)

Вымерший почти 30 миллионов лет назад подотряд. Известен нам только по окаменелым останкам. Некоторые из китов достигали больших размеров.

2. Усатые киты (Mysticeti)

Китообразные, у которых развился мощный цедильный аппарат - вместо зубов с верхней челюсти свисают треугольные пластины китового уса. Бахромчатая кромка пластин образует во рту сито для отцеживания планктона (мелких ракообразных и рыбы).

Представители: синий кит, серый кит, гренландский кит , полосатик и др.

3. Зубатые киты (Odontoceti)

Китообразные, у которых, как следует из названия, есть зубы. Питаются

рыбой и головоногими моллюсками.

Представители. кашалоты, гринды, косатки, дельфины и др.

Зубатые киты делятся на несколько семейств. К семейству MONODONTIDAE относятся белуха и нарвал (другой арктический вид морских млекопитающих).

Родовое название белухи "Delphinapterus" обозначает: "дельфин без спинного плавника".

Видовое название "Leucas" обозначает: "белый". От этого же слова произошло и обычное название "белуха".

Другое распространенное название этих животных - "морская канарейка", которое они получили за частоту и "репертуар" издаваемых ими звуков.

Мировая популяция белух оценивается на 1994 год в 62000-80000 голов.

МЕСТА ОБИТАНИЯ

Белухи широко распространены в арктических и субарктических морях. Это моря Северной Атлантики и Канадской Арктики, Северного Ледовитого океана - Белое, Баренцево, Карское, море Лаптевых, Восточно-Сибирское море, Чукотское море, а также моря Тихого океана: Охотское и Берингово.

Белухи живут и охотятся как в прибрежной зоне, так и в водах открытого моря. Изредка они заходят в крупные реки, такие как Амур и Юкон, поднимаясь вверх по течению на 1-2 тысячи километров.

cetacea_range_map_beluga.png

МИГРАЦИЯ

Изменения температуры воды, ледовой обстановки и миграции косяков рыбы вызывают сезонные миграции белух.

В холодные зимы они держатся в районах с более теплыми водами. В течение летних месяцев большинство белух обитает в морях Арктики и Субарктики, где температура воды может быть около 0°. Вместе с тем множество животных в это же время обнаруживают и в устьях рек, в дельтах. По-видимому, белухи хорошо адаптированы и к холодной океанической воде, и к теплой пресной. В морях Северной Атлантики и Канадской Арктики белухи зимуют в Гудзоновом заливе, в устьях реки Св. Лаврентия, в заливе Кемберленд, у Гренландии. С наступлением весны ареал расширяется: животные продвигаются севернее - в Баффиново море, Денисов пролив, в залив Меллвила и Ангмаголина. Осенью они мигрируют обратно на юг. В Белом море белухи встречаются в течение всего года по всей акватории. Из Онежского залива в ноябре-январе, когда там устанавливается ледяной покров, они уходят в более глубоководные части моря. Весной их можно встретить у берегов после отрыва припая. Во второй половине июня белухи, заходя из Баренцева моря, концентрируются в заливах, у Терского берега, в Воронке и у западного побережья полуострова Канин. В Баренцевом море весной белухи встречаются у берегов Чешской губы, у Новой Земли, у Земли Франца-Иосифа, у Шпицбергена, летом и осенью - по северному побережью Канина и восточному берегу Чешской губы. Всю зиму животные бывают в Чешской губе и у Колгуева. В Карском море стада белух зимой отмечены по побережью Новой Земли и в южных частях моря, весной - у юго-восточного побережья Новой Земли, у островов Вайгач и Местный, летом - у острова Диксон, в районе Таймырского залива, архипелага Седова. Осенью у побережья Новой Земли отмечено движение стад белух мимо мыса Желания на запад, а у острова Диксон - с запада на восток. В восточной и северной частях моря регулярно большие скопления белух перемещаются на северо-запад и юг. В Беринговом море стада отмечаются в течение всего года. Зимой животные передвигаются главным образом с севера на юг, весной и летом - в обратном направлении. В Охотском море, в различных его районах, белухи держатся постоянно. Здесь они пребывают и зимой, причем районы зимнего обитания расположены недалеко от летних.

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СТРОЕНИЕ ТЕЛА

РАЗМЕРЫ

Самцы белух имеют в среднем 3,4-4,6 м в длину, вес их составляет около 1,500 кг. Самки белух имеют в длину 3-4 м и весят примерно 1,360 кг.

ФОРМА ТЕЛА

Тело белухи веретенообразное, коренастое, отлично обтекаемое. Сравнительно небольшая голова отделена от продолговатого туловища шейным перехватом. Тело заканчивается горизонтально расположенными хвостовыми лопастями, имеющими вид широкого равнобедренного треугольника. Это главный движитель. Белухи могут иметь толстые складки жира в основном вдоль брюшной стороны тела.

Передними конечностями белухи являются грудные плавники. Четко выраженного спинного плавника у белух нет.

izobrazhenie-1408.jpg

ГОЛОВА

У некоторых китообразных голова может наклоняться под углом до 45° по отношению к телу. Например, это относится к речным дельфинам,

у которых свободны все 7 шейных позвонков. У большинства же китообразных позвонки соединены в шейный блок, отчего голова у них неподвижна.

У белухи 7 шейных позвонков скреплены менее жестко по сравнению с большинством китообразных. Это позволяет ей сохранять подвижность головы и является приспособлением и для придонной ловли рыбы, и для проламывания льдов в полыньях – животные закидывают голову на лед и продавливают его. Мощное утолщение кожи, имеющееся на нижней стороне головы, предохраняет ее от травм.

Голова небольшая (относительно тела), округлой формы, с короткой ротовой щелью и лобным жировым бугром.

Переднюю часть морды, образованную челюстями и предназначенную для захвата пищи, называют "рострум" . У белух он широкий и короткий. Ширина его у основания составляет иногда 70 % его длины.

Зубы колышкообразные, обычно слегка изогнуты, приспособлены только для хватания пиши, а не для жевания. В верхней челюсти зубов больше (14-22), чем в нижней (12-18). Общее количество зубов у белух - в среднем 34.

Маленькие темные глаза расположены по бокам головы. В глубине уголков глазных впадин находятся железы, выделяющие железообразную слизь, которая смазывает глаз, очищая его от загрязнения и предохраняя от инфекции.

Мелон - лобно-носовая жировая подушка - является своеобразной акустической линзой. Она окружена мышечными слоями и может менять конфигурацию, формируя звуковой пучок более широким или фокусируя его, а также сдвигать его, изменяя направление звуковых волн.

Уши - небольшие наружные слуховые проходы, без наружной ушной раковины, расположенные за глазами.

Нос, или верхняя ноздря, - это единичное дыхательное отверстие ("дыхало") , которое находится в небольшой ямке на темени, позади лобного выступа.

Дыхало представляет собой кожно-мышечный клапан, открывающийся мышцами на время выполнения короткого дыхательного акта - слитного выдоха-вдоха. Все остальное время дыхало плотно закрыто. Мышцы дыхала расслаблены в закрытом его положении. Для того чтобы открыть дыхало, белуха напрягает мышечную мускулатуру клапана, благодаря чему вода не попадает в дыхательные пути животного.

У китообразных наружный орган восприятия запахов отсутствует.

ГРУДНЫЕ ПЛАВНИКИ

Передние конечности далеких предков китообразных превратились в грудные плавники, или ласты. Они хорошо обтекаемые и в поперечном сечении имеют форму вытянутой капли, что увеличило маневренность животных в плотной водной среде. Грудные плавники служат им для направления тела вверх или вниз, помогают при поворотах и торможении.

По сравнению с размерами тела грудные плавники довольно небольшие.

Они закругленные по форме, веслообразные и слегка изогнуты на кончике.

Используемые в основном для управления движением и, в помощь хвостовому плавнику, для остановки, грудные плавники играют большую роль в терморегуляции.

bel4.jpg

Данные по эмбриональному развитию грудных плавников китообразных показывают их большое сходство с типичной для ранних стадий развития передней конечностью наземных млекопитающих. Грудные плавники сохранили основные скелетные элементы пятипалой передней конечности сухопутных животных, но укорочены и модифицированы. Скелетные элементы крепко связываются соединительной тканью. Толстые хрящевые подушечки располагаются между костями каждого пальца, соединительная ткань - между пальцами.

Грудные плавники новорожденных белух не превышают 25-30 см в длину при максимальной ширине 12-15 см. У взрослых самцов при размере тела в длину около 4-4,5 м грудные плавники достигают 45-50 см в длину при ширине 30-35 см. У самцов грудные плавники несколько меньше, чем у подобных по размеру самок.

С возрастом грудные плавники у белух изгибаются по краю. Степень закрученности плавника индивидуальна.

ХВОСТОВОЙ ПЛАВНИК

В ходе эволюции задние конечности, став бесполезными, постепенно исчезли.

Движительную функцию взяли на себя два горизонтально расположенных выроста хвоста, называемые хвостовыми плавниками или лопастями.

Хвостовой плавник – это плотные подушечки из соединительной ткани, лишенные мышц и костей.

У новорожденных животных размах хвостового плавника составляет 30 – 35 см, а у взрослого самца, имеющего длину тела 4 – 4,5 м, он достигает 1 – 1,25 м.

Хвостовой стебель совершает удары вверх-вниз. Лопасти хвоста при этом под разными углами наклоняются к продольной оси стебля: когда стебель идет вниз, лопасти поворачиваются вверх, и наоборот. Вращательных движений при плавании хвост не совершает.

Так же, как и грудные плавники, хвостовой плавник играет большую роль в терморегуляции.

СПИННОЙ ПЛАВНИК

От многих китообразных белуху отличает отсутствие у нее четко выраженного спинного плавника. Это, видимо, связано с обитанием животного во льдах. У белух вместо спинного плавника обнаруживается спинной гребень, проходящий от середины спины до хвостового плавника. Гребень может быть зазубренным.

Отсутствие спинного плавника как стабилизатора позволяет белухе быть более маневренной при схватывании добычи.

КОЖА

При эволюционном переходе к обитанию в водной среде кожный покров

китов лишился волос, сальных и потовых желез, толщина его значительно выросла.

По внешнему виду кожа гладкая, глянцевитая, очень упругая. Сверху она покрыта так называемой броней, или алаперой, представляющей собой сильно разросшийся эпидермис, толщина которого иногда вдвое превышает толщину собственно кожи. По-видимому, это - приспособление для жизни во льдах: и механическая защита, и теплоизоляция.

В отличие от других китообразных, у которых поверхностные слои кожи слущиваются и возобновляются непрерывно, белухи, по-видимому, подвержены сезонной линьке.

ОКРАСКА

bel2.jpg

Окраска белух полностью соответствует их названию - животное чисто белого цвета.

Цвет кожи определяет заложенный в эпидермисе пигмент - меланин. От того, в какой мере этот пигмент поглощает свет (больше или меньше), зависит наше цветовосприятие животного.

Окраска новорожденных белушат - светло-серая с коричневатым оттенком. Основное количество меланина у белушат находится в глубоких слоях кожи, а мощный поверхностный роговой слой создает светлую окраску. В течение первого месяца жизни белушата постепенно темнеют, становясь темно-серыми, почти черными: толстый слой эпидермиса очень непрочен, и у детенышей начинается слущивание поверхностного слоя - "линька". В дальнейшем, по мере роста животных, а следовательно, и увеличения площади их кожного покрова, окраска становится светлее. Пигмент уже не образуется, и, естественно, количество его на единицу площади кожного покрова постепенно уменьшается в результате выноса в слущивающийся роговой слой. Так окраска с возрастом плавно переходит к синей, светло-голубой, голубовато-серой, светло-серой, а когда пигмент совсем исчезает, белуха становится чисто-белой. Процесс побеления не связан с половым созреванием и на различных участках тепа происходит не одинаково быстро. Окраска кожи может быть несколько интенсивнее в области спинного плавника, головы, дыхала, глаз, хвоста и передних конечностей. У более старых животных роговой слой кожи вновь утолщается (в 3-4 раза), так что к старости они приобретают цвет слоновой кости.

bel5.jpg

ВОСПРИЯТИЕ ВНЕШНЕГО МИРА

СЛУХ И ЗВУКОВОСПРИЯТИЕ

Самым важным органом чувств для китообразных оказалось не зрение, как у

наземных животных, а слух в сочетании с эхолокационным аппаратом. Это и повлияло на строение органов слуха.

Наружной ушной раковины у белух нет. Наружный слуховой проход начинается маленьким чечевицеобразным отверстием позади каждого глаза. Отверстие ведет к редуцированному слуховому каналу и барабанной перепонке. Звуковые колебания китообразные, как и все млекопитающие, воспринимают улиткой, расположенной в костном лабиринте среднего уха.

Среднее и внутреннее ухо у китообразных не вмонтированы в костный череп, как у всех наземных существ. Звукоприемные устройства среднего уха, представляющие собой отдельные образования, названные "буллой" - "bullа tympani", находятся в особом костном веществе и подвешены к черепу на толстой и короткой сухожильной связке. В результате оба уха становятся независимыми приемниками, превосходно приспособленными к направленному приему источника звука. Это позволяет белухе осуществить под водой направленный и независимый прием сигналов на каждое ухо.

Для большей надежности булла отделена от черепа специальными полостями, заполненными воздухом или пеной из жировой эмульсии. Пена состоит из мельчайших воздушных пузырьков - хороших изоляторов звука. В результате все звуковые колебания, которые идут с костей черепа, не доходят до внутреннего уха. Единственный возможный для звуковых волн путь к улитке - через наружное ухо и систему слуховых косточек.

Полость среднего уха заполнена соединительной тканью, содержащей большое количество кровеносных капилляров. Когда животное плывет, эта ткань помогает ему регулировать давление в среднем ухе.

Белуха может слышать звуки в диапазоне 1,2-120 кГц (средний слуховой диапазон человека - 0,02-17 кГц) с пиком чувствительности около 10-75 кГц.

ЭХОЛОКАЦИЯ

В плотной, далеко не такой прозрачной, как воздух, воде тяжело

использовать зрение. Но китообразные нашли выход из положения - в качестве способа ориентации в пространстве они используют звук. Вернее, его эхо. Животное направляет высокочастотные звуковые волны на тот или иной объект, будь то рыбка, которую хочется съесть, или препятствие, которое надо обогнуть, и "слушает" эхо. Эта способность называется эхолокацией.

bel6.jpg

Зубатые киты эхолоцируют посредством шелчкоподобных звуков с последующим приемом и интерпретацией результирующего эха.

Киты издают серии звуков-импульсов, которые проходят через имеющийся у них лобный выступ головы - мелон. Мелон работает как акустическая линза, фокусируя звуковые волны в луч, который проецируется в воду перед животным. Отражаясь от препятствия, звуковая волна эхом возвращается к животному. Мозг получает отраженные звуковые волны в форме нервных импульсов и интерпретирует звуковой образ.

Для китообразных эхолокация - основной способ получения информации об окружающем мире и ориентации в пространстве. Эхо дает им точные сведения не только о положении предметов, но и об их величине, форме, материале. Время между произведенным щелчком-сигналом и возвратом его эха указывает животному расстояние до любого объекта на его пути. Животное, благодаря эхолокации может определить размер и форму объекта, что помогает распознать предпочитаемые виды добычи. В темной и мутной воде, когда невозможно использовать зрение, звук становится для белух оперативным источником информации - звуковые волны распространяются в воде со скоростью 1,5 км/ с (в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе).

Для белух эхолокация особенно важна для навигации под ледяными полями и для поиска дыхательных отверстий во льдах.

ЗВУКИ ОБЩЕНИЯ

Горло китов лишено голосовых связок, но вот белухи чрезвычайно голосисты.

Их считают самыми "разговорчивыми" представителями китообразных.

Издаваемые белухами звуки, вероятно, продуцируются движением воздуха по каналам между воздушными мешками, находящимися в районе дыхала в области надчерепной части носового хода.

Все звуки очень разнятся по громкости, частоте и рисунку. Спектр звуков зубатых китов до 170 кГц. Частота большинства коммуникативных сигналов - в пределах 0,2-12 кГц. Высокочастотные щелчки-сигналы используются белухами для эхолокации. Частота и богатый репертуар издаваемых белухами звуков вполне оправдывают присвоенное этим животным прозвище ­"морская канарейка". Эти звуки раздаются в разное время суток и на разных глубинах. Вокал белух можно слышать и под водой, и сквозь обшивку кораблей. Это и высокочастотные резонирующие свисты, и визг, и подобие кудахтанья, мяуканья, щебетания и чириканья, и переливчатые трели, и звуки, напоминающие колокольный звон.

Имеющиеся данные позволяют ученым предположить определенную связь между поведенческой активностью белух и типами используемых ими звуков. Например, отмечалось, что эти животные издают больше пронзительных криков в процессе социальных взаимодействий, чем в состоянии тревоги. Пронзительные крики белух наблюдались при возрастающей пищевой активности животных, например при преследовании добычи. А вот трубные звуки и рев свойственны только самцам.

Каких-либо доказательств того, что белухи используют что-то подобное человеческому языку, нет.

НЕЗВУКОВОЕ ОБЩЕНИЕ

Помимо звука, белухи могут использовать для общения лицевую мимику и физический контакт. Как и другие виды китообразных, в этих целях они могут выскакивать из воды, шлепать грудными ластами, хлопать хвостом по поверхности воды. Однако такое поведение для белух не столь характерно, как для других видов китов.

ЗРЕНИЕ

Сетчатка глаза китообразных имеет два центральных пятна, которые получают изображение (человеческий глаз имеет только одно пятно). На одном из этих пятен оптика глаза обеспечивает изображение в воде, на другом - преимущественно в воздухе. Поэтому белухи хорошо видят не только в воде, но и на воздухе.

На воздухе особенности хрусталика и роговицы корректируют близорукость, обусловленную переходом от зрения под водой к зрению на воздухе.

Сетчатка глаза белухи содержит палочки и колбочки. Это говорит о том, что белухи могут видеть как в сумерках, так и при ярком свете.

Наличие колбочек в сетчатке позволяло предположить, что белухи обладают цветным зрением, однако проведенные исследования не подтвердили этого.

izobrazhenie-2111.jpg

ТАКТИЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ

Кожный анализатор является очень древним органом. Значение его

чрезвычайно велико, поскольку выполняемая им функция не может быть передана ни слуху, ни локации, ни зрению.

Ощущения кожи несут огромное количество информации. Так, для китообразных это и температура воды, и различное давление потоков воды при маневрировании, при схватывании добычи, при играх с партнерами и преодолении препятствий. Кожа китообразных чувствительна в широком диапазоне. Иннервация кожных покровов китообразных очень богата и разнообразна, значительно богаче по сравнению с кожей человека. Анатомические данные показывают значительное увеличение иннервации в коже головы и грудных плавников.

ВКУС

Биологи отмечают чувствительные зоны во рту белухи, которые способны нести функцию вкуса. Особенности мозга и черепных нервов позволяют предполагать, что белухи могут иметь некоторый вид вкусовых ощущений. Выраженное у белух предпочтение определенных видов рыбы однозначно говорит в пользу наличия у них вкусовых ощущений.

ОБОНЯНИЕ

В жизни наземных животных огромную роль играют запахи. Различая их с помощью обоняния, они ищут, узнают сородичей, спасаются от преследования врагов.

Обитатели водной среды, имеющие кратковременный дыхательный акт, например такие, как китообразные, практически лишены возможности использовать обоняние. Дело в том, что анализ строения их головного мозга показывает, что обонятельные доли мозга и обонятельные нервы отсутствуют у всех зубатых китов, а значит, правомерно предполагать отсутствие у них обоняния.

ХЕМОРЕЦЕПЦИЯ

Чувство обоняния в водной среде, по-видимому, заменила хеморецепция ­животные воспринимают и анализируют изменения химического состава воды. За прошедшим стадом китов в воде всегда остается полоса растворенных веществ. Таким образом зубатые киты получают информацию о поведении своих сородичей.

Для зубатых китов хеморецепция, видимо, служит в основном для коммуникативных целей и в меньшей степени для ориентации в океане.

АДАПТАЦИЯ К ВОДНОЙ СРЕДЕ

ПЛАВАНИЕ

Белухи медленные пловцы. Обычная скорость спокойно перемещающихся животных составляет от 3 до 9 км в час. Когда же животные напуганы или уходят от преследования, то они развивают скорость до 22 км в час. Правда, с такой скоростью они могут плыть только в течение 15-20 минут и без детенышей. С малышами они делают не более 10-12 км в час.

НЫРЯНИЕ

Очень глубоко белухи не ныряют, ведь пищу они добывают главным образом в поверхностном слое воды и на мелководье - на глубине 7-12 метров. Глубина обычного ныряния составляет около 20 метров, и длится оно от 3 до 5 минут. Но белухи могут оставаться погруженными в воду более 20 минут. Нельзя сказать, что белухи являются глубоководными морскими млекопитающими, но они способны достигать больших глубин. В условиях эксперимента тренированная белуха погружалась на глубину более 600 метров.

Все морские млекопитающие адаптированы к нырянию. Эта адаптация дает возможность животным сохранять кислород пока они находятся под водой. Для создания запаса кислорода имеется целый ряд приспособлений:

• значительный объем легких и высокий коэффициент использования кислорода в них;

• большой объем крови и высокая кислородная емкость крови (у белух удерживается больше кислорода в крови, чем у большинства млекопитающих);

• высокая концентрация гемоглобина в крови и миоглобина в тканях (гемоглобин - белок крови, присоединяющий и транспортирующий кислород; миоглобин - кислородосвязывающий белок мышц, запасающий кислород и помогающий предотвратить его дефицит в мускулах). При дыхании животного гемоглобин и миоглобин насыщаются кислородом, который во время ныряния расходуется очень экономно;

• частота сердечных сокращений у морских млекопитающих во время ныряния снижается. У белух во время заныривания она сокращается со 100 до 12-20 ударов в минуту. Уменьшается приток крови к тканям, устойчивым к низкому содержанию кислорода, но увеличивается кровоснабжение сердца, легких и головного мозга - органов, которым кислород жизненно необходим. В целом снижается интенсивность метаболизма;

• жировая ткань, которая у белух имеется в большом объеме, обладает свойством растворять больше кислорода, чем тканевые жидкости.

Природа предусмотрела также приспособления для зашиты морских млекопитающих от баротравм. У китообразных подвижная грудная клетка, способная сжиматься под давлением воды, очень упругие легкие, ткань которых приспособлена к быстрому сжатию и расширению.

ДЫХАНИЕ

Для того чтобы жить в воде и дышать воздухом, предку современных китов пришлось изменить дыхательную систему. Наружное дыхательное отверстие - непарная ноздря (дыхало) - появляется на самой высокой точке головы - макушке. Дыхательная система зубатых китов полностью изолирована от пищеварительной системы. Верхние дыхательные пути у зубатых китов имеют два барьера, изолирующих воздухоносные пути от внешней среды.

Первый барьер - клапан в виде кожно-мышечных складок - располагается в области надчерепного дыхательного хода, в который открывается дыхало. Выступы одной складки клапана заходят во впадины другой. Второй барьер ­носоглоточный сфинктер - расположен в области входа в гортань.

В отличие от наземных млекопитающих, у китообразных дыхательный цикл начинается с выдоха. дыхало открывается и производится выдох, когда голова животного показывается над поверхностью воды. Сигналом к открытию дыхала служит смена среды вода-воздух (рефлекторная регуляция дыхания). На поверхности воды китообразные быстро вдыхают и расслабляют мышцы дыхала, для того чтобы снова его закрыть. Мышцы дыхала расслаблены при закрытом его положении.

Белухи дышат реже, чем люди, но во время каждого дыхательного акта обменивают больше воздуха в легких - около 80 %, а люди обменивают только 17 % воздуха в легких во время каждого вдоха. У затаивающихся под водой белух дыхательная пауза продолжается 10-15 минут. Обычно же во время питания белуха остается под водой не более 3-5 минут. Во время передвижения со средней скоростью белухи регулярно выныривают через 20-40 секунд - средняя частота дыхания 2-3 дыхательных акта в минуту. Выдох-вдох занимает 0,7-1,2 секунды, после чего еще около 4 секунд на поверхности бывает видна спина медленно уходящего в воду животного.

Когда кит выдыхает, окружающая его дыхало морская вода удаляется дыхательными газами. Но даже если вода и попадает в дыхательные пути, она неизбежно выбрасывается наружу в виде фонтанчиков, состоящих из брызг воды и конденсированного пара. Высота таких фонтанчиков составляет около 90 см.

izobrazhenie-2038.jpg

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

Высокая теплопроводность воды (в 25 раз выше, чем воздуха) способствовала формированию у белух в ходе эволюции многих признаков, обеспечивающих эффективную регуляцию тепла.

Мощный слой подкожного жира у белух, благодаря своей низкой теплопроводности, способствует сохранению тепла. Белухи запасают основное количество жира в толстых слоях, которые располагаются сразу под кожей. Жир составляет около40 % массы животного. Этот жировой слой служит и теплоизолятором, и энергетическим резервом.

Кровеносная система белухи приспособлена к тому, чтобы сохранять или рассеивать тепло и регулировать температуру тела.

Артерии в ластах и хвосте окружены венами, образуя комплексные сосуды. Комплексный сосуд состоит из толстостенной мышечной артерии и венозной оплетки - тонкостенных вен, которые окружают артерию. эту сосудистую сеть называют противоточной системой теплообмена. Благодаря ей большая часть тепла, приносимая к плавникам артериями, отдается не в окружающую среду, а в венозную кровь, с которой оно уносится к внутренним органам. Такая система обеспечивает минимальную теплоизлучающую поверхность и способствует концентрации тепла. В тех случаях, когда животное перегревается, охлаждение достигается усилением кровотока через поверхностно расположенные вены. Когда необходимо сохранить тепло, артериальный поток крови в плавники сокращается.

Когда белуха ныряет, кровь отливает от поверхности кожи. Это уменьшение циркуляции сохраняет тепло тела.

ПОВЕДЕНИЕ

СОЦИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА

Белухи живут в группировках, называемых стадом. Стадо характеризуется устойчивостью, длительным самостоятельным существованием, единством жизнедеятельности. Стадо состоит из групп. Группа - это элементарная ячейка стада. Она может насчитывать от 2 до 20 индивидуумов (средний размер группы - около 10 особей).

Состав и структура стада могут зависеть от возраста, пола животных и репродуктивных условий. В летние месяцы состав и структура стада обусловлены, как и у других дельфинов, необходимостью размножения, а в осенне-зимний период - условиями питания и выращивания молодняка.

Обычно стадо возглавляет одиночный большой самец. Основой смешанного стабильного стада у белух является самка, вокруг которой группируется ее потомство разного возраста. Эта первичная группировка, видимо, существует на протяжении многих лет, и ее размеры колеблются в зависимости от возраста самки. Многие самки, приступившие к размножению, могут оставаться в этой же группировке. Самцы же, достигнув половой зрелости, образуют обособленные группировки. Они большую часть года ведут самостоятельную жизнь и территориально разобщены с родительским стадом.

Сезонное изучение стад белух показало, что даже в период размножения (май-июнь) самцы могут держаться обособленно. В смешанных стадах в это время встречаются в основном только самки с детенышами. К концу периода размножения (август) происходит более четкая половая и возрастная дифференцировка в популяции: преобладают стада взрослых самок с детенышами и отдельные стада половозрелых самцов. Самцовые группировки относительно постоянны.

На какое-то время (например, во время миграции) стада могут объединяться, образуя большие группы, называемые косяками. Некоторые исследователи насчитывали до нескольких сотен животных, проходящих в косяке.

СОЦИАЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ

И питаться, и защищаться от врагов в дикой природе легче, держась вместе. Одной из наиболее характерных черт поведения всех китообразных является сотрудничество и взаимопомощь и во время охоты, и во время миграции. Например, во время крупных сезонных миграций в голове косяка идут стада взрослых самцов, за которыми следуют стада самок с молодыми животными. Одно или несколько здоровых животных поддерживают ослабевшего сородича, время от времени выталкивая его на поверхность для очередного вдоха. Во время коллективной охоты животные согласуют свои действия, окружая стаю рыб.

ИГРОВОЕ ПОВЕДЕНИЕ

Почти все свободное от еды и отдыха время животные проводят в играх. Ученые, наблюдавшие за белухами в открытом море, видели, как взрослые белухи переносят рыболовные сети и даже скелеты косаток и оленей на своей спине, играя с ними. В условиях неволи также наблюдали самые разнообразные игры животных с мячами, буйками и водой. Чтобы привлечь к себе внимание, белухи обливают людей водой, выпуская струйку воду из пасти. Однако белухи не демонстрируют такого разнообразного игрового поведения, как дельфины и косатки.

РАЦИОН И ПРИВЫЧКИ ПИТАНИЯ

Обычно белухи держатся вблизи берегов - в бухтах, заливах и устьях рек.

Этим объясняется широкий спектр питания животных - ведь в этих местах такое многообразие как придонных, так и пелагических организмов. Белухи неразборчивы в еде. Они ловят около 100 различных видов рыб, осьминогов, крабов, креветок, моллюсков, улиток.

В условиях неволи количество съедаемой белухой пищи составляет 2,5­3 % от ее массы тепа. За день это около 15-30 кг рыбы.

КАК ОНИ ОХОТЯТСЯ

Охотиться белухи могут и по одиночке, и группами, но группами охотятся редко. Главный тактический прием при коллективной охоте - "карусель": белухи двигаются по кругу и, окружив большой косяк рыбы, уплотняют его, а затем то одно, то другое животное оказывается в центре такой "карусели" и активно кормится.

Охотятся животные по одиночке, находясь на расстоянии 0,3-1,0 км друг от друга. Как любой охотник, белухи сначала выслеживают добычу, затем преследуют ее, а завершается все мощным броском - рыбка во рту.

Белухи не жуют пишу. Небольшую рыбу они глотают целиком, головой вперед, чтобы ее колючками не поцарапать себе горло, а крупную рыбу перед глотанием разрывают на части.

При питании придонными продуктами белухи роются на дне в неглубоких местах (заливах, бухтах). Подвижная шея позволяет белухам максимально использовать свободу движения головы.

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

Возрастные рамки достижения половой зрелости у белух достаточно широки.

Самцы белухи достигают половой зрелости в возрасте 8-9 лет. Самки становятся половозрелыми в возрасте 4-7 лет. Возраст основной производительной части стада самок белух 8-9 лет.

Время брачных сезонов во многом обусловлено местами обитания.

Брачные сезоны совпадают с сезонами размножения. Чаще брачная активность наблюдается с марта по май-июнь. Половые игры очень разнообразны. Инициатором таких игр могут быть как самец, так и самка. Длительные любовные игры белух заканчиваются различного рода прикосновениями друг к другу разными частями тепа.

Белухи спариваются в маленьких бухтах и дельтах рек, на мелководье. Один доминирующий самец вступает в связь с несколькими самками.

Беременность длится 14-15 месяцев. Хотя белуха, как и все другие китообразные, может вновь беременеть после родов, это происходит не со всеми половозрелыми самками в популяции. В среднем белуха рожает один раз в 2-3 года. Рождение близнецов - явление редкое.

Перед родами самка заметно меняет поведение - медленно плавает у поверхности, часто дышит. Предродовые схватки могут длиться 30-60 минут, а сами роды - до 2 часов.

При родах обычно присутствуют помощники. Несмотря на то что ученые называют их "тетушками", это могут быть как самки, так и самцы. Они окружают роженицу, защищая ее и малыша.

Детеныши могут появляться на свет с марта по сентябрь, в зависимости от региона обитания животных, но большинство из них рождается с мая по июль. Длина тела новорожденных зубатых китов достигает 52 % длины тела матери. Детеныши белух имеют в среднем 1,5-1,7 м в длину и весят около 80 кг. Как и другие киты, белушата плавают с рождения.

У всех китообразных эмбрион располагается хвостом вперед, и в том же положении детеныш рождается. Это очень важно при родах под поверхностью воды: голова детеныша лишь в самый последний момент оказывается в воде, что сводит к минимуму риск захлебнутся при первом вдохе. Пупочный канатик быстро рвется у детеныша при родах. Новорожденный медленно плывет к поверхности, куда его подталкивает мать, чтобы при первом своем выныривании сделать вдох.

В первые дни после рождения хвостик и плавнички у белушат мягкие. Постепенно они расправляются, становятся более жесткими.

ЗАБОТА О ПОТОМСТВЕ

Так же, как и все мамы, белуха-мама нежно нянчит и заботливо кормит своего малыша. Кормление белушонка всегда происходит под водой, мать при этом двигается очень медленно. детеныш зажимает между нёбом и языком сосок матери, спрятанный в складках ее живота, и струя молока впрыскивается ему в рот.

Впервые детеныш припадает к соску матери через несколько часов после рождения, а затем кормится материнским молоком с часовыми интервалами, В дальнейшем перерывы между кормлениями увеличиваются. Состав молока существенно зависит от особи и изменяется в течение периода кормления, но в среднем он таков: 28 % жира, 11 % протеина, 60,3 % воды и менее 1 % минеральных солей.

В течение первого года жизни детеныши питаются исключительно молоком матери. Затем, когда у них появляются зубы, они добавляют в свой рацион креветки и маленькую рыбку. Большинство малышей могут получать молоко матери в течение 20-24 месяцев.

Матери с детьми часто образуют отдельные от самцов группы. Находясь рядом с детенышем, мать активно его обучает, готовя к взрослой, самостоятельной жизни.

Молодые белушата постигают искусство выживания, наблюдая за взрослыми членами группы и подражая им.

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ

Исследования возраста белух в дикой природе говорят о том, что продолжительность жизни белух, вероятно, составляет около 25-30 лет. Самым точным методом определения возраста белух является изучение ежегодного прироста зубного покрытия у них. За каждый прожитый животным год зуб покрывается тонким слоем нового зубного прироста. Возраст может быть оценен исследованием поперечных сечений зубов и подсчетом слоев зубного прироста. Однако приходится учитывать, что у белух может наращиваться до двух тонких слоев ежегодно.

Для приблизительной оценки возраста животных исследователи используют показатели их размера и окраску - молодые белухи темнее, чем взрослые.

ВРАГИ

Самый опасный враг белухи - косатка. А при зимовке белух в полыньях довольно часто на них нападает белый полярный медведь. И косатки, и белые медведи охотятся как на взрослых белух, так и на их детенышей.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА

С давних времен аборигены Арктической Канады, Аляски и Севера России охотились на белух.

Уже в Х веке поморы успешно добывали белуху в Белом море гарпунами. С XVI века белуху промышляли специальные артели, используя обметные неводы.

Прекрасные качества кожи белух известны с давних времен. "Кожи белушьи" упоминаются в летописях древнего Новгорода ХI века. Их взимали в качестве дани с народов Севера наряду с пушниной. Часто очень толстая кожа белух называлась "кожей морской свиньи".

В России до недавнего времени белух забивали на мясо, жир и костную муку для звероферм. Но аборигены Арктики, отлавливая и забивая белух, традиционно используют их в качестве пищи и для других своих нужд. Это важная часть их культуры, но вызывало тревогу, что масштабы забоя могут оказаться пагубными для существующей популяции белух.

Большое количество животных уничтожалось рыбаками, полагавшими, что белуха наносит большой вред рыбному хозяйству, поскольку питается ценной рыбой.

Как и на весь окружающий мир, на популяцию белух отрицательно влияет загрязнение человеком внешней среды, разрушение их мест обитания.

С 2000 года в Российской Федерации запрещен забой белух в коммерческих целях. Разрешен только ограниченный забой этих животных для народов Крайнего Севера, учитывая их культурно-исторические традиции, а также отлов животных для научных и культурно-просветительских целей.

izobrazhenie-905.jpg

автор текста Н.Д.Гречишкина. Любое использование текста возможно только с согласия автора

Belugas

The ocean from northern ice to hot tropics, from the water surface to its deeps is acquired by whales. Where did these amazing giants appear from on our planet?

Some myths of North people tell that the Grand Spirit created the world and many beautiful and useful. When he created an ocean, he decided to house there the biggest and the most beautiful creature. This is how the whale appeared.

Other myths represent the whale as a terrifying monster, obviously because of its huge size. The most terrible and powerful whale was Moby Dick regarded as a devil incarnate. Its destructive power wasn’t a phantom – prototype of the legend was a real cachalot which during almost 30 years spread terror among whale hunter, took down 7 ships and killed at least 30 people.

The origin of whales still remains under wraps for scientists. Fossils suggest that modern cetaceans’ ancestors were lining on land for almost 70 million years and then moved into water.

Scientists suppose that the first whales appeared 55-66 million years ago.

The skeletal remains of MONODONTIDAE representatives appear for the first time 9-10 million years ago on the east of the North Pacific Ocean. To live in water area, the warm-blood animals which breathe the air and feed babies by milk had to undergo internal and external evolutionary transformations. As a result of millions years of evolution cetaceans’ ancestors lost their hair-covering, their bodies got streamlined shape, their hind limbs being of no use disappeared (the fact that cetaceans’ skeleton has a rudimentary pelvic bone and scapulas, which do not transfer a body weight from limbs to trunk, suggests that their ancestors lived onshore), instead of them fluke (propulsion) had formed, and fore limbs became flippers (elevation and turn rudders). Cetaceans retained all features that mammals had and were called secondary aquatic animals.

There were 3 suborders of cetaceans originating from the remote ancestors. Two suborders are living now. Species of the first suborder have adapted to catch single pray, fish mainly, by teeth, and others draw a large amount of small organisms by means of filtering system.

SCIENTIFIC CLASSIFICATION

All animals nursing their babies with milk are combined in the class of MAMMALS. Flesh-eating mammals adapted to aquatic life are combined in the order of CETACEANS.

The order is divided into 3 suborders:

1. Primitive whales (Archeoceti)

A suborder had disappeared almost 30 million years ago and known only by fossils. Some species reached large sizes.

2. Baleen whales (Mysticeti)

A suborder of cetaceans which is characterized by large triangle baleen plates for water filtering instead of teeth. Purl edge of plates forms a sieve cover for plankton filtering.

There are main species: blue whale, gray whale, great polar whale, fin whale, etc.

3. Toothed whales (Odontoceti)

These are cetaceans which have teeth. They eat fish and squid.

The main species are cachalot, killer whale, pilot whales, white whales, etc.

Toothed whales are divided into several families, one of which is MONODONTIDAE family which includes white whales (Belugas) and narwhale (another arctic marine mammals).

Generic name of belugas is "Delphinapterus" which means “dolphin without fin” and the species name “Leucas” means “white”, hence the name “beluga”.

Another widespread name is “sea canaries” because of their vocalizations.

The world population of beluga whales is estimated to be about 62000-80000 species as of 1994.

HABITAT

Beluga whales are entirely arctic and subarctic. They inhabit the North Atlantic, Canadian Arctic, and Arctic Ocean and its adjoining seas – the White Sea, the Barents Sea, the Kara Sea, the Laptev Sea, the East Siberian Sea, the Chukchi Sea, and seas of the Pacific Ocean - the Sea of Okhotsk, the Bering Sea.

Belugas live and hunt as well as in near-shore area and on the open sea. Sometimes thy enter large rivers such as the Amur River and the Yukon raising 1-2 thousand kilometers up-stream.

cetacea_range_map_beluga.png

MIGRATION

Beluga’s season migration is caused by water temperature, ice situation change and fish schools migration.

In cold winters they hold the areas with warmer waters. During summer they inhabit the arctic and subarctic seas where water temperature is about 0°. Many animals are also found in rivers’ offing and deltas. That suggests that belugas are well adapted both to the cold ocean water and to the warm river one. In the North Atlantic and Canadian Arctic belugas winter in Hudson Bay, Gulf of Saint Lawrence, in Cumberland Bay, near Greenland. In spring they move to the north – in Baffin Bay, Dennisov Strait, Melville Bay. In autumn they migrate back to the south. In the White Sea belugas are found throughout the year.

Belugas leave Onega Bay in November-January when it is covering by ice and move to deep-water areas. In spring they may be found at the coast when ice breaks away from the banks. At the end of June they dwell in different bays, moving out of the Barents Sea. In the Barents Sea belugas are found at the coast of Cheshskaya Bay, Novaya Zemlya, Frantz Josef Land and Spitzbergen in spring, at the north coast of Kanin Peninsula and at the east coast of Cheshskaya Bay in summer and autumn. They also may dwell Cheshskaya Bay and Kolguev whole winter. In the Kara Sea belugas’ pods are found in winter at the coast of Novaya Zemlya and in southern parts of the sea, in spring – near southeast coast of Novaya Zemlya, Vaigach and Mestny islands, in summer - near Dickson, Taymyr and Sedov Archipelago. In autumn belugas’ pods move by Cape Zhelaniya to the west and near Dickson Island – to the east. There are lots of belugas moving to the north-west of south in the eastern or northern part of the sea. In the Bering Sea animals are found throughout the year, the move from north to south in winter and come back in summer and spring. In the Sea of Okhotsk belugas live constantly throughout the year in different areas.

PHYSICAL CHARACTERISTICS AND BODY SHAPE

SIZE

Males are average 3.4 to 4.6 m long and weigh about 1,500 kg. Females average 3 to 4 m and weigh about 1,360 kg.

BODY SHAPE

A beluga whale's body is fusiform, but stocky and streamlined. Rather small head is separated from long body by neck tapering. The body ends with horizontal tail in form of wide isoscales triangle. This is the main propulsion source of beluga. It may have thick folds of blubber, especially along its ventral surface.

The forelimbs of beluga are pectoral fins. Beluga whales lack a dorsal fin.

izobrazhenie-1408.jpg

HEAD

Some cetaceans, for instance, river dolphins, can bend their head up to 45° against their body. The most cetaceans’ neck vertebrae are fused into neck unit, thus, their head is miveless.

The seven neck vertebrae of a beluga whale are not fused, comparing to the most cetaceans. As a result beluga has greater head mobility necessary for near-bottom fish chasing and ice breaking. Skin thickening on the under site of a head protects it from injuries.

Belugas have rather small (relative to body), round-shaped head with short mouth and fatty structure on the forehead.

The fore part of beluga’s face formed by jaws and meant for food snatch is called rostrum. Usually it is wide and short. Its base width is sometimes 70 % of its length.

Belugas have peg-shaped teeth adapted for grasping and tearing rather than chewing. There are more teethes on the upper law (14-22) than on than lower one (12-18). Belugas have an average of 34 teeth.

Eyes are located at the sides of the head. There are glands at the inner corners of the eye socket which secrete jelly mucus that lubricates eyes, washes away debris and renders eyes safe from infection.

Melon is a frontal fat pad, a kind of an acoustic lens. It is surrounded by muscles and changes its shape when the whale is producing sounds.

Ears, located just behind the eyes, are inconspicuous openings with no external ear flaps.

Belugas have unpaired spout-hole (blowhole) located on the top of the head. It’s closed by skin-muscular flap and opens only for short breathing – simultaneous air exhale and intake. When blowhole is closed, its muscles are relaxed, and in order to open it, a beluga tenses valve muscles.

Cetacean do not have external organ of smell.

PECTORAL FINS

Fore limbs of cetaceans’ remote ancestors transformed into pectoral fins or foreflippers which are paddled, streamlined and drop-shaped providing maneuvering in water. Pectoral fins are used for upward or inward motion control, for turnings and slowing.

Pectoral fins are rather small comparing to body size. They are round- and paddle-formed, slightly curved at the end.

Pectoral fins are used for motion control and slowing. They also are very important for thermoregulation.

bel4.jpg

According to embryogeny data, cetaceans’ pectoral fins development is much similar to early stages of land mammals’ forelimbs development. Pectoral fins have the major skeletal elements of the forelimbs of land mammals, but they're shortened and modified. The skeletal elements are rigidly supported by connective tissue. Thick cartilage pads lie between the bones of each digit. Connective tissue lies between the digits.

Pectoral fins of the new-born belugas are no more than 25-30 cm long at a maximum width of 12-15 m. Adult males with body length about 4-4,5 m have pectoral fins 45-50 cm long and 30-35 cm wide. Pectoral fins of males are little smaller than females’ ones.

Belugas’ pectoral fins bend along the edge with age. The bending of fins is individual.

FLUKES

Hind limbs became useless and finally disappeared during the evolution. Propulsion function was imposed on two horizontal tail outgrowths called tail flukes. Flukes are solid pads of connective tissue, with no muscles and bones.

Tail swing of a new born beluga is 30-35 cm, of an adult male with body length 4-4,5 m is 1-1,25 m.

Tail stem moves up and down. Blades angled to steam axis: when the stem moves down, blades move up and vice versa. Tail does not rotate while swimming. As well as pectoral fins fluke is very important for thermoregulation

DORSAL FIN

Belugas do not have clearly expressed dorsal fin compared to the most cetacean, probably, due to habitation in ice-bond regions. Belugas have a dorsal ridge rather than a dorsal fin .The beluga has a dorsal ridge that runs from just behind the midpoint of the back to the tail flukes. The dorsal ridge may be notched. Absence of dorsal fin increases manoeuvrability while hunting.

SKIN

As a result of evolution skin of whales had lost hair, oil and sweat glands, and much thickened.

Skin is smooth, shiny and very firm. It is covered by so-called armour or alapera which is a layer of epidermis twice as thick as skin itself. Obviously, this is an adaptation for life in ice providing both mechanical and heat protection.

Unlike other cetaceans, which tend to generate and shed skin continuously, belugas appear to undergo a seasonal molt of the outer layer of skin.

COLORATION

bel2.jpg

Beluga’s coloration is fully conforms to its name, they are snow white.

Skin color depends on epidermis pigment – melanin.

New-born calves are pale gray with a dash of brown. The base quantity of melanin locates in deep skin compartments of baby-belugas, and thick horny layer provides lighter shade. And within a month, they darken and turn dark grey almost black. Thick epidermis layer is very flimsy and soon surface layer starts to moult. Later as calf grows and, consequently, skin cover increases, coloring lightens. Pigment is not formed anymore, and definitely its amount per unit of the skin area is slowly decreasing as a result of outflow into moulting horny layer. Color of skin becomes blue, at first, than blue-gray, pale gray and finally beluga becomes snow-white. Whitening does not depend on sexual maturation and is not equally fast at different parts of body. Skin coloration may by more intensive in the area of dorsal spin, head, blowhole, fluke and pectoral fins. The older animals have thicker horny layer (3-4 times) and by the old age gain on ivory.

bel5.jpg

OUTWORLD PERCEPTION

HEARING AND SOUND PERCEPTION

The most important sense organ for cetacean is not eyesight as for the land mammals, but hearing and organs of echolocation. This fact had influenced organs of hearing.

Belugas have no external ear flaps. There are small lentiform ear openings, a few inches behind each eye. Each opening leads to a reduced ear canal and an eardrum. The same as all mammals, dolphins perceive sound waves by cochlea located in bony labyrinth of middle ear.

Middle and internal ears of dolphins are not integrated into osteocranum compared to land animals. Sound perceiving parts of the middle ears are independent units, called bulla - "bullа tympani", located in a special bone stock and connected to skull by means of short and thick tendinous connection. As a result, both ears are independent receivers adapted for directional reception of sound source.

Between bulla and skull is a special cavity filled with air or fat emulsion foam located for better protection. The foam consists of micro air bulbs which perfectly isolate sound. As a result all sound vibrations coming from bones of skull do not reach inner ear. The only way to reach cochlea lays through external ear and auditory ossicles.

Middle ear cavity of dolphins is filled with connective tissue with a large amount of blood capillaries that regulated pressure in the middle ear while swimming.

The hearing range of beluga whales is 1,2 to 120 kHz (middle hearing range of a human is only 0,02 to 17 kHz) with best range 10 to 75 kHz.

ECHOLOCATION

It is difficult to use eyesight in water which is dense and less transparent than the air. But cetaceans use the sound for orientation in space. It's more accurate to say that they use echoes. An animal sends high-frequency sound waves on some object, whether fish or obstruction, and “listens” to echo returning. This ability is called echolocation.

bel6.jpg

Toothed whales echolocate by producing clicking sounds and then receiving and interpreting the resulting echo.

Beluga whales produce sound pulses which pass through the melon. The melon acts as an acoustical lens to focus these sound waves into a beam, which is projected forward into the water in front of the whale. Sound wave reflects from an obstruction and echoes back. The brain receives reflected waves in form of nerve pulses and interprets sound image.

Echolocation is a very important for cetaceans way to orientate in space and receive information of the world around. Echo gives them exact information about objects’ location, size, form and material. Beluga can identify size and form of the object. It helps them to recognize a prey they prefer. In dark or muddy water sound is an efficient source of information for belugas as sound waves propagate in water at speed 1,5 km/s (4,5 times faster than in the air).

Echolocation is very important for belugas’ navigation under ice fields and search of holes in ice necessary for breathing.

COMMUNICATION

The larynx of whales does not possess vocal cords, but belugas are very vocal and considered as the most “communicative” cetacean.

Sounds are probably produced by movements of air between nasal sacs in the blowhole region.

The sounds are very different in loudness, frequency and pattern. Acoustic spectrum of the toothed whales is up to 170 kHz. Frequency of the most signals is within 0,2-12 kHz. Belugas use high-frequency clicks for the echolocation. The frequency and large repertoire of their vocalizations earned them the name "sea canaries". They produce sounds at different day times and depths. Beluga’s vocal is hearable underwater and through ships’ skin. They produce high-frequency resonant whistles, squeals, clucks, mews, chirps, trills, and bell-like tones.

Scientific evidence suggests a certain association between behavioral activity and the types of vocals beluga whales use. For example, researchers have observed that beluga whales tend to emit more squawk-type calls during periods of social interaction than during alarm situations. Squawks were also observed during hunting. And trumpets and roaring are typical only for males.

There is no evidence that beluga whales use anything resembling human language.

NONVERBAL COMMUNICATION

Besides vocalizations, belugas may communicate through facial expressions and physical contact. As the other whale species belugas can breach, slap a pectoral flipper on the water's surface, slapping flukes on the water. But such behavior is not as common for belugas as for other whale species.

VISION

Cetaceans’ retina contains two central spots receiving an image (human eye has only one spot). One spot provides vision in water, the other – in air. That is why belugas have acute eyesight both in and out water.

Out water the crystalline lens and the cornea adjust to overcome the myopia caused by change of environment.

Beluga’s retina contains two types of cells: rod cells and cone cells, indicating that they can see both in darkness and in bright light.

The presence of cone cells suggested that beluga’s vision is color, but researches results were negative.

izobrazhenie-2111.jpg

TACKTILE

Skin analyzer is a very ancient organ and very important as its function cannot be entrusted to hearing, or locating, or vision.

Skin sensations are very informative. Through skin cetaceans fell water temperature, different pressure of water streams while manoeuvring, fish grabbing, mating games and obstacles overcoming. Cetaceans have a well-developed touch sensibility. Their skin is very sensitive in a broad range compared to human and contains much more nerve-endings comparing to human.

TASTE

Biologists have noted sensory areas in beluga whale mouth that may function in taste. Brain and skull nerves features suggest that belugas may have some taste sensation. Beluga whales also have strong preferences for specific species of fish that convinces of their taste.

SMELL

Smell plays an important role in life of land animals. By means of smell they search and recognize counterparts and escape from enemies.

Marine animals with short duration of respiration, such as cetaceans, are almost disabled to smell. Olfactory lobes of the brain and olfactory nerves absence of all toothed whales indicates that they do not have a sense of smell.

CHEMORECEPTION

Smell sense had been obviously replaced by chemoreception in water. Animals perceive and analyze water chemical composition change. A pod of whales always leaves behind a line of dissolved matters. Thus, other toothed whales are able to get information about counterparts’ behavior.

Toothed whales probably use chemoreception mainly for communication than orientation in the ocean.

ADAPTATION TO WATER ENVIRONMENT

SWIMMING

Belugas are slow swimmers. They commonly swim about 3 to 9 km/h. But when they are frighten or escaping, they are capable of sustaining a speed up to 22 km/h, but only for as long as 15-20 minutes and being without calves.

DIVING

Beluga whales typically don't dive very deep as they hunt mainly near the surface or in shallow water at depths 7-12 meters. Usually they dive to about 20 m and for 3 to 5 minutes but no more than for 20 minutes. Although they are not generally thought of as deep divers, but belugas are capable of diving to extreme depths. Under experimental conditions a trained beluga whale dove to 600 m.

All marine mammals have physiological adaptations for diving. These adaptations enable a beluga whale to conserve oxygen while it's under water:

• Large lung volume and high air capacity factor.

• large blood volume and high concentration of oxygen in blood (beluga whales retain more oxygen in their blood than most mammals do);

• high concentration of hemoglobin in blood and mioglobin concentration in tissues (hemoglobin – blood protein transporting oxygen and carbon dioxide; mioglobin - oxygen-binding protein storing oxygen in order to prevent oxygen deficiency in muscles). While breathing memoglobin and monoglobin saturate oxygen, which is spent during diving very little;

• marine mammals have a slower heart rate while diving. A beluga whale's heart rate slows from about 100 to about 12 to 20 beats per minute during a dive. Blood is shunted away from tissues tolerant to low oxygen level and supplied toward heart, lungs and brain which require constant oxygen. Metabolic rate becomes lower.

• high volume of fat tissue which dissolves more oxygen than tissue fluids do.

Marine mammals have a protection against barotraumas. They have flexible ribcage which can collapse with the water pressure, very elastic lungs tissue which is adapted to fast collapse and expansion.

BREATHING

For life in water and air breathing ancestors of modern whales had to change the entire respiratory system. Outer breathing spout – blowhole is on the highest point of animal’s head. Respiratory system and digestive system of toothed whales are completely isolated. Upper air passages of toothed whales have two barriers for air passages isolation from the outer environment.

The first one is a skin-muscular folded flap located in supracranial respiratory passage to which the blowhole opens. Prominences of one fold get into pits of other. The second barrier is a nasopalatine sphincter located in the area of inlet to larynx.

Unlike land mammals, cetaceans start breathing cycle from exhaling. They open the blowhole and begin to exhale when the head is shown above water. Signal for this is change of environment from water to the air (reflex respiration control). Then cetacean quickly inhales and relaxes blowhole muscles to close it.

Belugas breathe more rarely than human do, but during respiration they exchange much air – about 80%, while human – only 17%. Respiratory pause of belugas hiding underwater is about 10-15 minutes, while feeding is no more than 3-5 minutes. When belugas move at average speed, they come up every 20-14 seconds, their average breathing rate is 2-3 breaths per minute. Exhalation-inhalation takes about 07-1,2 second, then back of animal is observed at surface during about 4 seconds before a beluga disappears in water.

As a beluga whale exhales, seawater around the blowhole is carried up with the respiratory gasses. But even if water gets into air passages, it is thrown out by way of blows of water and condensed vapor. A beluga's blow is about 90 cm high.

izobrazhenie-2038.jpg

THERMOREGULATION

Water thermal conductivity is 25 times higher than the air. High thermal conductivity of water influenced on formation of characteristics providing efficient thermo regulation.

Belugas have thick layer of fat blubber under their skin which serves for isolation, energetic reservation and heat conservation. The main fat lies just below the skin and usually accounts about 40% of body mass. Breathing habits of cetacean have meaning for inner heat storage. Infrequent respiration and breath holding while diving reduce heat dissipation.

Beluga’s blood circulatory system is adapted to conserve or dissipate heat and regulate body temperature.

Arteries in the flippers and flukes are surrounded by veins which form complex vessels. Complex vessel consists of thickwalled muscular artery and venous coil of thinwalled veins around the artery. This vasculature is called a countercurrent heat exchange. Thus, the most heat brought to fins through arteries is transferred to the venous blood and then to internal organs rather than the environment. This system provides minimum heat loss and aids in conserving body heat. In case of overheating blood circulation through near-surface vessels increases and, thus, the organism is cooling. If it’s a need to save heat, arterial blood stream to fins decreases.

When a beluga whale dives, blood is shunted away from the surface of the skin. This decrease in circulation conserves body heat.

BEHAVIOUR

SOCIAL ORGANIZATION

Beluga whales live in groups called pods. A pod is a stable, long-standing, independent community. It is composed of groups – elementary units. A group may consist of 2 to 20 individuals (the average pod size is about 10).

Pod size and structure depend on members’ age, sex and reproductive conditions. In summer pod’s structure and size are associated to reproductive needs, in autumn and winter - to nutritive conditions and young-stock breeding.

A single large male usually leads a pod. A basis of a stable pod is a female with its brood of different ages. This primary group exists for many years, its size may change depending in female’s age. Many other females breeding their calves may stay in this group. Mature males form their own separate groups. For most of the year they live independently on a separate territory.

Seasonal study of belugas’ pods showed that males can live independently even during breeding season (May-June). There are mostly females with calves in the mixes pods during this period. At the end of breeding season (August) sex- and age-dependent differentiation is more distinct: there are mostly pods of adult females with calves and separate mature males’ pods. Males’ groups are rather stable.

Several smaller pods may join together occasionally to form larger groups (for instance, during migration), called “flocks”. Sometimes such flock numbers in hundreds.

SOCIAL BEHAVIOUR

It’s easier to feed and protect from enemies holding together. One of the main features of all cetaceans is cooperation and collaboration during hunting and migration. For instance, during great seasonal migrations flocks are lead by adult males followed by pods of females with juveniles. One or several healthy animals support weakened counterpart pushing them at the surface to take a breath. Animals coordinate their actions surrounding school of fish during joined hunting.

PLAY BEHAVIOUR

Belugas spend almost all spare time playing. Scientists have seen adult belugas at sea carrying fishing nets and even skeletons of killer whales and deers on their backs and playing. They also observed animals playing with balls, buoys and water in captivity. To attract attention, belugas may douche people with water streamlets from mouth. But still playing behavior of belugas is less diverse than dolphins’ or killer whales’.

DIET AND EATING HABITS

Belugas usually hold the shore – in bays, gulfs and deltas.

For this reason their diet is very diverse, as there are lots of bottom and midwater organisms. Belugas are omnivorous. They prey on about 100 different kinds of fish, octopus, crabs, shrimps, shells, snails.

In captivity belugas eat approximately 2.53% of their body weight per day, i.e. 15-30 kg of fish.

HUNTING

Belugas usually hunt alone, less frequently in groups. The main method of collective hunting is “whirligig”: they encircle a large school of fish and herd it into a small, dense mass. Fish starts moving in a circle. Belugas take turns moving in the middle of the fish “whirligig” to feed.

Animals hunt alone at 0,3-1,0 km distance from each other. As all hunters, at first, they stalk prey, then chase, make fast dash and catch fish.

Beluga whales don't chew their food; they swallow it whole, head first to reduce a possibility of throat injures from sharp spines. They also pull to pieces large fish.

Belugas dig the bottom at shallow waters (in bays, gulfs) while foraging bottom prey. Belugas’ flexible neck allows a wide range of motion.

REPRODUCTION

Maturity range of belugas is rather broad.

Male beluga whales become sexually mature at 8 to 9 years of age, and females at 4 to 7 years. The average reproductive age of females is 8 to 9 years old.

Mating seasons’ period depend mainly on habitat.

Mating seasons coincide with reproduction seasons. Breeding activity is observed most often from March to May-June. Mating dances are very diverse and may be initiated by both male and female. Long mating games of belugas end with touching to each other by different parts of bode.

Belugas breed in small bays, estuaries, at shallow water. Single dominant male mates with several females.

Gestation is about 14-15 months. Though beluga female as well as all cetaceans may become pregnant again after deliveries, it happens not to all mature females. A female give birth every 2 to 3 years. Twins are rare.

Before deliveries a female change its behavior – female slowly swim near the surface, breath faster. Labor is about 30-60 minutes, deliveries are about 2 hours.

Very often assisting belugas present at birth. Although these assistants are called "aunties", they may be male or female. They surround mother and protect her baby

Calves are born March to September, depending on the region, but most are born May to July. Newborns’ body length is about 52% of mother’s body length. Calves are usually 1,5-1,7 m long and weight about 80kg. As well as other cetaceans, they swim at birth.

Foetus of all cetaceans is in tail-first position. Deliveries are also tail-first. It’s very important for deliveries near the surface: calf’s head is in water only at the last moment that reduces risk to be drown at first breath. The umbilical cord snaps during delivery.

In the first few days after birth, the calf's fin and tail flukes are soft. But gradually fins uncurl and stiffen.

CARE OF OFFSPRING

The same as all mothers beluga-mother tenderly nurse and nurture its baby. Calves are nursed underwater, mother moves very slowly. A calf grasps mammary nipple hidden inside of slits on mother’s belly, and mother squirts milk into calf’s mouth.

Calf nurses for the first time a few hours after birth and then nurses each hour. Later nurture breaks increase. The composition of beluga milk depends on individuals and changes throughout the nursing period, but usually milk contains 28% milkfat, 11% protein, 60.3% water, and less than 1% of mineral salt.

Beluga calves nurse with milk for the first year, until their teeth emerge. They then supplement their diets with shrimps and small fishes. Most calves nurse for 20 to 24 months.

Mothers with calves often form pods separate from males. A mother actively teaches baby and prepare for adult life.

Young belugas learn from other members of group watching them and copying their behavior.

LONGEVITY

According to the studies Belugas live about 25-30 years. The most exact age can by esteemed by examining annual growth of tooth layers. Annually a new layer of dental material covers belugas’ teeth. Age can be estimated by examining a sliced section of a tooth and counting these layers. However, it should be considered that up to two thin layers may be reproduced annually.

Researchers use size and coloration to estimate relative ages of belugas, as young belugas are darker than adult ones.

PREDATORS

The most danger enemy of belugas is killer whale. And during belugas’ wintering in ice-holes polar bear hunts them frequently. Killer whales and polar bears prey on beluga whale adults and calves.

NUMAN IMPACT

Since ancient times, indigenous Arctic peoples of Canada, Alaska, and North Russia have hunted beluga whales.

As early as the 10th century the coast-dwellers hunted belugas harpooning them in the White Sea. Since the 16th century the special cooperative teams had hunted beluga whales with fishing nets.

The quality of beluga’s leather is well-known since old times. “Beluga leather” is mentioned in chronicles of Novgorod of the 11th century. Together with furs it was taken from the North people as a render. A thick belugas’ leather was called referred to as “porpoise leather”.

Until recently belugas were hunted for meat, oil and meal for farms in Russia. Arctic natives hunt belugas for food and other raw materials. This practice is an important part of their culture, but there is some concern that the number of killing may be too high for the current population.

Lots of belugas were killed by fishermen, who believed the whales were a threat to the fishing industry as they hunted valuable fish.

Environment pollutions, destruction of their habitat have an adverse effect on the population of belugas.

Since 2000 commercial killing of beluga whales is prohibited in the Russian Federation. Only limited hunting is allowed for Far North people due to their cultural features and for scientific and educational purposes.

izobrazhenie-905.jpg

Copyright belongs to N.D. Grechishkina. Any use of the text is only with consent of the author.