Дельфины. Dolphins.

Афалины

В мифологии моря с древнейших времен другом человека был дельфин. Само слово "дельфин" очень древнее. Греческое слово "delphis", от которого дельфин получил свое название, означает "утроба", источник жизни. Греческий бог Аполлон умел превращаться в дельфина. В образе дельфина Аполлон во главе стаи настоящих дельфинов спасал людей, попавших в кораблекрушение в омывающих Дельфы водах. Греческого бога Посейдона, владыку морей, изображали рядом с дельфином. Дельфины участвовали и в жизни смертных. Вот что рассказывает об этом одна из легенд.

В городе Коринфе жил музыкант по имени Орион. Получив на состязаниях в Сицилии золотой приз, он возвращался домой на корабле. На судно напали пираты. Они отобрали приз у Ориона, а ему приказали броситься в море. Тогда Орион попросил разрешения исполнить свою последнюю песню. Пение его было столь прекрасным, что вслед за кораблем поплыли дельфины. И когда Орион прыгнул в море, дельфины подхватили его и на своих спинах вынесли на берег.

Эта история - миф. Но дельфины действительно сопровождают корабли, резвясь на поднимаемых ими волнах, будто танцуя под звуки лиры. Почему же дельфины так привлекали и привлекают наше внимание? Наверное, причина в том, что мы считаем их умнейшими животными. Подобно нам, людям, дельфины - млекопитающие. Они теплокровны, дышат легкими, рождают живых детенышей и воспитывают свое потомство.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Какими же были предки дельфина?

В скелете дельфина есть рудиментарная тазовая кость и лопатки: одной из главных особенностей строения желудочно-кишечного тракта китообразных является наличие многокамерного желудка - как у жвачных животных. Эти и многие другие особенности строения китообразных позволяют сделать вывод, что их предки жили на суше.

Некоторые ученые считают копытных предками китообразных, так как у тех и у других двурогая матка, многокамерный желудок, многодольчатые почки, много общего в строении половой системы и сходен химический состав крови. Судя по окаменелым останкам, далекие предки морских млекопитающих почти 70 миллионов лет назад жили на суше, но потом, около 50 миллионов лет назад, переселились в воду.

Им пришлось преодолеть массу препятствий: вода мало подходит для жизни животных, которые дышат воздухом, имеют теплую кровь и выкармливают своих детенышей молоком. Вода намного плотнее воздуха, у нее очень высокая теплопроводность. С погружением растет давление, падает освещенность. А ведь нужно охотиться, выискивая добычу, дышать, поднимаясь на поверхность, оберегая органы дыхания от воды.

Прошли миллионы лет эволюции, и предки дельфина потеряли волосяной покров, их тела приобрели обтекаемую форму - ведь при передвижении в воде сопротивление окружающей среды увеличилось в 800 раз, задние конечности за ненадобностью исчезли - появился хвостовой плавник (движитель), передние конечности превратились в передние плавники (рули высоты и поворота). Изменились органы чувств и их физиология.

Однако, изменившись и внешне, и внутренне, китообразные сохранили все особенности млекопитающих. Но стали млекопитающими, вернувшимися в водную среду. Поэтому их называют вторичноводными животными. Современные формы дельфинов появляются в ископаемых останках около 5 миллионов лет тому назад.

НАУЧНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ

Все животные, вскармливающие свое потомство молоком, объединены в класс - МЛЕКОПИТАЮШИЕ (Mammalia). Млекопитающие, ведущие чисто водный образ жизни, объединены в отряд –

КИТООБРАЗНЫЕ (Cetacea).

Этот отряд можно разделить на 3 подотряда:

1. Древние киты (Archeoceti)

Вымерший почти 30 миллионов лет назад подотряд. Известен нам только по окаменелым останкам. Некоторые из них 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. 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, косатки, гринды, белухи и др.

Зубатые киты делятся на несколько семейств. Все дельфины объединены в самое крупное семейство - ДЕЛЬФИНОВЫЕ (Delphinidae). Это семейство насчитывает почти 30 видов животных.

Различные дельфины отличаются не только размерами и окраской тела, но и образом жизни. Одни из них обитают лишь в определенных местах, а некоторые живут чуть ли не по всему миру. У нас в Черном море обитают 3 вида дельфинов - афалина, белобочка и азовка.

Самый крупный дельфин Черного моря относится к виду Turpsios truncatus. По­русски его называют афалиной. Это самые известные дельфины, "звезды" океанариумов.

В целом афалины не относятся к видам, которые находятся в опасности, и поэтому они не представлены в Международной Красной книге. Однако черноморская популяция афалины находится в угнетенном состоянии, и поэтому она включена в Красную книгу России.

Сколько всего афалин во всем мире, неизвестно.

Подсчитаны популяции лишь в нескольких областях их обитания.

На Мексиканском шельфе численность животных составила около 67000.

На западе Тихого океана и рядом с Японией живет около 35000 дельфинов.

В водах США и на западе Атлантического океана популяция составила 11700.

В Средиземном море живет около 10000 дельфинов.

Оценка численности черноморских дельфинов очень ненадежна.

МЕСТА ОБИТАНИЯ

Условно афалин можно подразделить на два экотипа (формы):

1. "Прибрежный" экотип в целом приспособлен к теплым, прибрежным водам. У животных небольшие тела и длинные плавники, поэтому они очень маневренны и их тела хорошо рассеивают тепло. Эти дельфины живут в морских гаванях, заливах, бухтах и дельтах рек.

2. Экотип дельфинов, живущих в открытом море, приспособлен к более холодным, глубоким и темным водам. Их крупные тела позволяют лучше сохранять тепло и защищаться от хищников.

МИГРАЦИЯ

Изменения температуры воды, миграции косяков рыбы и другой живности для еды обуславливают сезонные миграции дельфинов. Некоторые виды дельфинов регулярно мигрируют в пределах либо Северного, либо Южного полушарий. Другие тоже перемещаются на значительные расстояния, но менее регулярно и с нарушением сезонных сроков (малые косатки, гринды). Третьи ведут оседлый образ жизни, держатся "домашней" области (район ежедневной активности).

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СТРОЕНИЕ ТЕЛА

РАЗМЕРЫ

В среднем самцы черноморских дельфинов-афалин несколько крупнее самок - немного длиннее и значительно тяжелее. Однако в юности (примерно до 10 лет) самки растут быстрее. Самая большая зарегистрированная длина тела составила 310 см. Весят взрослые животные 150-250 кг.

Различия в размерах и строении тела могут быть объяснены различными местами обитания. Например, в прибрежной зоне дельфины мельче, а крупное тело характерно для дельфинов, живущих преимущественно в открытом море. Животные, обитающие в Тихом океане, могут быть крупнее, чем средиземноморские.

ОКРАСКА

Окраска от светло-серой до темно-серой на спине, переходящая в белую к животу и нижней челюсти. Живот может быть розоватым. Иногда у пожилых животных можно видеть пятна на боках и вокруг живота. Окраска дельфина - камуфляж. Она помогает животным маскироваться и от хищников и от добычи: если смотреть сверху - темная спина дельфина сливается с темными глубинами воды, а снизу - светлый живот сливается с блестящей поверхностью океана.

ФОРМА ТЕЛА

У дельфина тело гладкое, очень гибкое, веретенообразное, отлично обтекаемое. Оно заканчивается горизонтально расположенным хвостовым плавником в виде широкого равнобедренного треугольника, разделенного на зад­нем крае выемкой на две лопасти. Это главный движитель дельфина. Грудные плавники направляют животное вверх или вниз, помогают при поворотах или торможении. Имеющийся у многих дельфинов спинной плавник, как стабилизатор, придает телу большую устойчивость в воде.

af2.jpg

ГРУДНЫЕ ПЛАВНИКИ

Средние конечности далеких предков дельфинов модифицировались в передние плавники или ласты, веслообразные, хорошо обтекаемые и в поперечном сечении имеющие форму вытянутой капли, это увеличило маневренность в плотной водной среде. Грудные плавники сохранили скелетную структуру типичной пятипалой конечности млекопитающих. Дельфины используют грудные плавники в основном для управления движением и, в помощь хвостовому плавнику, для остановки. Грудные плавники играют большую роль в терморегуляции.

ХВОСТОВОЙ ПЛАВНИК

В процессе эволюции задние конечности предков современных дельфинов уменьшились, стали бесполезны и постепенно исчезли. Движительная функция была передана двум горизонтально расположенным выростам хвоста, называемым хвостовым плавником. Плотный и жесткий хвостовой плавник состоит из фиброзной соединительной ткани. В нем нет мышц и костей. Размах хвостового плавника составляет примерно 20 % от общей длины тела. Хвостовой стебель совершает удары вверх-вниз. Лопасти хвоста под разными углами наклоняются к продольной оси стебля: когда стебель идет вниз, лопасти поворачиваются вверх и наоборот. Вращательных движений хвоста при плавании нет. Так же, как и грудные плавники, хвостовой плавник играет большую роль в терморегуляции.

СПИННОЙ ПЛАВНИК

Как и хвостовой плавник, спинной состоит из плотной фиброзной соединительной ткани. Не содержит костей или хрящей. Может выполнять роль киля. Однако, видимо, он не является обязательным - некоторые виды дельфинов (например, белухи) утратили спинной плавник. У афалин спинной плавник слегка загнут назад. Форма может быть достаточно разнообразной. Так же, как передние и хвостовой плавники, спинной плавник играет большую роль в терморегуляции.

ГОЛОВА

Голова сидит на короткой и жесткой шее. По сравнению с наземными млекопитающими, у дельфинов шея сильно укорочена (всего около 4 % длины скелета). У черноморских афалин шейные позвонки в той или иной мере срослись между собой. Такое состояние шейного отдела позвоночника характерно для большинства зубатых китообразных. У некоторых эти позвонки соединены в шейный блок, и голова поэтому становится малоподвижной. У речных дельфинов и белух все 7 шейных позвонков всегда остаются свободными и голова может отклоняться на угол до 45 градусов по отношению к телу.

Переднюю часть морды дельфина, образованную челюстями и предназначенную для захвата пищи, называют "рострум", "рыло" или "клюв". Обычно его длина около 7-8 см. Выдающийся вперед рострум придает голове дельфина конусовидно-заостренную форму. По форме его можно сравнить и с горлышком бутылки - недаром английское название афалины - bottle-nosed dolphin - бутылконосый дельфин.

Зубы конические, острые, до 10 мм в диаметре. Они не приспособлены для жевания пищи, а только для захвата и удержания добычи. Зубы у афалины, как и у большинства зубатых китов, все сходны между собой, отличаясь лишь величиной - спереди они меньше. Большинство особей имеют от 20 до 25 зубов на каждой стороне верхней челюсти и от 18 до 24 на каждой из сторон нижней. В общей сложности от 76 до 98 зубов.

Глаза расположены по бокам головы. Железы в глубине уголков глазных впадин выделяют желеобразную слизь, которая смазывает глаз, смывая загрязнения, и предохраняет от инфекции.

Нос - верхние ноздри - это непарное дыхательное отверстие ("дыхало"), находящееся в небольшой ямке на темени, позади лобного выступа. Отверстие закрывает кожно-мышечный клапан. Дыхало открывается мышцами на момент короткого дыхательного акта - слитного выдоха-вдоха. Все остальное время дыхало плотно закрыто. Мышцы дыхала расслаблены в закрытом положении. Для того чтобы открыть дыхало, дельфин напрягает мускулатуру клапана.

У китообразных, в том числе и у дельфинов, орган восприятия запахов, по-видимому, отсутствует.

Уши - это наружные слуховые проходы, без наружной ушной раковины. Ушная раковина у афалины, как и у всех китообразных, полностью редуцирована. Наружный слуховой проход начинается набольшим отверстием, расположенным за глазом. Он имеет вид S-образной трубки (у афалины - с заросшим просветом). Диаметр и форма просвета на всем протяжении резко изменяются. Длина всего слухового прохода у афалины - около 5,7-6,0 см.

izobrazhenie-2291.jpg

ВОСПРИЯТИЕ ВНЕШНЕГО МИРА

СЛУХ И ЗВУКОВОСПРИЯТИЕ

Слух у дельфина хорошо развит. Дельфины не испытывают каких-либо трудностей в приеме и передаче звуковых сигналов. Объемы отделов мозга, заведующих слуховыми функциями, у дельфинов в десятки раз больше, чем у человека (при примерно одинаковом общем объеме мозга).

Звуковые колебания дельфины, как и все млекопитающие, воспринимают улиткой, расположенной в костном лабиринте среднего уха. Среднее и внутреннее ухо дельфинов не вмонтировано в костный череп, как у всех наземных существ. Звукоприемные устройства среднего уха находятся в виде отдельных образований, названных "буллой" - "bullа tympani", в особом костном веществе, и подвешены к черепу на толстой и короткой сухожильной связке. В результате оба уха становятся независимыми приемниками и превосходно приспособлены для обеспечения направленного приема источника звука. Афалины отлично определяют по всплеску, куда упала рыбка. Для большей надежности булла отделена от остального 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 путь к улитке - через наружное ухо и систему слуховых косточек.

В настоящее время существует несколько мнений о характере проведения акустических сигналов во внутреннее ухо у дельфинов. Ряд исследователей, например, считает, что звуковые колебания проходят сначала через мягкие ткани головы животного, далее по слуховому проходу - через барабанную перепонку и систему слуховых косточек в улитку.

Некоторыми учеными высказана гипотеза, согласно которой проведение звука может осуществляться через заполненною жиром полость в нижней челюстной кости. Звуковые волны проходят через челюсть к косточкам среднего уха. Далее звук попадает во внутреннее ухо, от которого нервные импульсы по слуховым нервам передаются к слуховому центру. Слуховой нерв у афалин может иметь около 70000 или более волокон, что в два раза превосходит их количество в слуховом нерве у человека.

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

Афалина слышит тона в частотном диапазоне от 1 до 150 кГц (средний слуховой диапазон человека находится в пределах от 0,02 до 17 кГц). Лучше всего дельфины слышат в диапазоне от 40 до 80 кГц.

ЗВУКИ ОБЩЕНИЯ

Под водой афалины издают разнообразные звуки: щелчки, трели, хрюканье, писк, свист или скрип. Эти звуки раздаются в разное время и на разных глубинах. Дельфины используют звук для общения, навигации и охоты в темной и мутной воде, когда невозможно использовать зрение. Звуки очень разные по громкости, частоте и рисунку. Исследования последних лет показали, что основная масса всех сигналов образуется у дельфинов в области надчерепной части носового хода. Носовой проход в этой области образует систему парных воздухоносных мешков. Различные звуки генерируются, когда дельфин перегоняет воздух по каналам между этими мешками. При переходе воздуха из одних мешков в другие перемычки между ними колеблются, производя звуки.

Частотный диапазон звуков, производимых афалинами, находится в пределах от 0,25 до 150 кГц. Более низкие звуковые частоты (0,25-50 кГц), в форме свистов, используются, вероятно, для общения. Дельфины опознают друг друга по свистам. Мать может свистеть своему детенышу почти непрерывно в течение нескольких дней после рождения, и он запечатлевает этот звук. Это помогает малышу-дельфиненку узнавать свою мать. Высокочастотные щелчки (40-130 кГц), вероятно, используются в основном для эхолокации. Пик частоты эхолокационных щелчков находится в районе 100 кГц, но в зависимости от задач эхолокации частота может значительно меняться.

ЭХОЛОКАЦИЯ

Некоторые животные (китообразные и большинство летучих мышей) обладают удивительной для человека способностью - "видеть" в полной темноте объекты, направляя на них высокочастотные звуковые волны и "слушая" эхо. Эта способность называется эхолокацией. Для них эхолокация - важнейший способ ориентации в пространстве и главный путь получения информации об окружающем мире. В природе дельфины очень часто используют свой эхолокационный аппарат.

Эхо дает им точные сведения не только о положении предметов, но и об их величине, форме, материале. В режиме эхолокации дельфины используют короткие широкополосные импульсы, намного отличающиеся по длительности от сигналов наземных лоцирующих животных. В качестве локационных щелчков дельфин использует импульсы длительностью 7-100 мкс. Эти импульсы проходят через лобный выступ головы дельфина - так называемый "мелон''. Он состоит из соединительной ткани и жира. Мелон работает как акустическая линза для фокусировки звука.

Звуковые волны распространяются в воде со скоростью около 1,5 км/с (в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе). Они отражаются от объекта и возвращаются в форме эха к животному.

Время между произведенным щелчком-сигналом и возвратом его эха указывает животным расстояние до любого объекта на их пути. Эхолокация наиболее эффективна в диапазоне от 5 до 200 м для объектов размером от 5 до 15 см в диаметре. Животное может определить размер и форму объекта. Это помогает дельфинам распознать предпочитаемые ими виды добычи. Однако исследования показали, что лишенный зрения дельфин тратит больше времени на эхолокацию.

Для переработки поступаюших эхосигналов требуется высокоразвитый мозг. Не случайно отделы мозга дельфина, заведующие слуховыми функциями, в десятки раз больше, чем у человека. Очень многие детали остаются неизвестными, исследования продолжаются.

af3.jpg

ЗРЕНИЕ

Можно сказать, что дельфины видят окружающий мир преимущественно одним глазом. Только в узком секторе поля зрения, примерно 12°, вперед и книзу от головы афалина может видеть двумя глазами, бинокулярно.

Дельфины хорошо видят и под водой, и на воздухе. Сетчатка китообразных имеет две области наилучшего видения (человеческий глаз имеет только одну). На одной из них оптика глаза обеспечивает хорошее изображение в воде, на другой - преимущественно в воздухе.

Необычно устроен и зрачок у дельфина: сужаясь, он образует дугообразную щель, которая при дальнейшем сужении смыкается посередине, оставляя два небольших отверстия на концах. Эти два узких отверстия работают как диафрагмы фотообъектива, увеличивая глубину резкости и, тем самым, подправляя недостатки преломляющей системы глаза.

Сетчатка дельфина содержит два вида клеток, воспринимающих свет: палочки и колбочки. Это говорит о том, что дельфины могут видеть и в темноте, и при ярком свете (палочковидные клетки отвечают за меньший уровень освещенности, чем колбочки). Глаза у дельфинов имеют хорошо выраженный слой клеток, который отражает свет через сетчатку второй раз. Это улучшает зрение при слабом освещении.

ТАКТИЛЬНАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ

Анатомические исследования и поведенческие наблюдения показывают, что бутылконосые дельфины имеют хорошо выраженную тактильную чувствительность. Кожа дельфина чувствительна в широком диапазоне. Иннервация кожи афалины значительно богаче по сравнению с кожей человека.

ВКУС

О чувстве вкуса у дельфинов известно мало. Особенности мозга и черепных нервов у дельфинов позволяют предполагать, что они могут иметь некоторый вид вкусовых ощущений. Однако у дельфинов сильно выражено предпочтение определенных видов рыбы. Это позволяет не сомневаться в существовании у них вкусовых ощущений.

Было доказано наличие у дельфинов вкусовых луковиц на языке. Наши ученые экспериментально подтвердили возможность восприятия малых концентраций некоторых веществ в воде, тем самым доказав существование у зубатых китов хеморецепции.

ОБОНЯНИЕ

Обонятельные доли мозга и обонятельные нервы отсутствуют у всех зубатых китов, что заставляет предполагать отсутствие у них обоняния.

АДАПТАЦИЯ К ВОДНОЙ СРЕДЕ

ДЫХАНИЕ

Для жизни в воде и дыхания воздухом предку современного дельфина пришлось изменить всю дыхательную систему. Дыхательная система зубатых китов полностью изолирована от пищеварительной системы.

Наружное дыхательное отверстие - непарная ноздря (дыхало) - находится на самой высокой точке головы. Дыхало закрывается кожно-мышечной складкой.

В отличие от наземных млекопитающих дельфины начинают дыхательный цикл с выдоха. Они открывают дыхало и начинают выдыхать, когда голова показывается над поверхностью воды. Сигналом служит смена среды вода - воздух (рефлекторная регуляция дыхания). Затем животные быстро вдыхают и расслабляют мышцы дыхала, для того чтобы снова закрыть его. Мышцы дыхала расслаблены в закрытом положении. Выдох и вдох вместе длятся менее 1 с. Возможность быстрой смены воздуха в легких - это тоже адаптация дельфинов к жизни в водной среде. Средняя частота дыхания составляет 2-3 дыхательных акта (выдох-вдох) в минуту. Когда дельфин выдыхает, морская вода вокруг дыхала удаляется потоком воздуха. Но даже если вода и попадет в дыхательные пути, она неизбежно выбрасывается наружу в виде фонтанчиков, состоящих из брызг воды и конденсированного пара.

Верхние дыхательные пути у зубатых китов имеют два барьера, изолирующих воздухоносные пути от внешней среды. Первый - клапан в виде кожно-мышечных склaдoк - 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.

Трахеи и бронхи короткие. Это ускоряет акт дыхания. Число альвеол относительно больше, а размеры их намного крупнее, чем у наземных млекопитающих.

Во время дыхательного акта дельфин обменивает около 80 % воздуха в легких. Это значительно более эффективно по сравнению с людьми, которые обменивают только 17 % воздуха в легких во время каждого вдоха.

НЫРЯНИЕ

Дельфины охотятся и в толще воды, и в придонной области. В зависимости от мест обитания дельфины регулярно ныряют на глубину от 3 до 45 м. Но они в состоянии нырнуть и на гораздо большую глубину. В экспериментальных условиях дельфин достигал 547-метровой глубины. Согласно наблюдениям, афалины могут оставаться под водой 6-7 мин. Многовековой эволюцией физиология дельфина приспособлена к нырянию. На глубине животные не могут пополнить запас кислорода. Для создания этого запаса у дельфинов есть целый ряд приспособлений:

• Значительный объем легких. Масса легких у афалин по отношению к массе тела составляет 2,2-2,9 % (у человека - 0,7 %). Коэффициент использования кислорода в легких в 2,5 раза выше, чем у человека.

• Большой объем крови. Высокая концентрация гемоглобина* в крови (по данным S. Ridgway, кислородная емкость крови на 1/4 - 1/3 выше, чем у человека). Концентрация миоглобина** в тканях в 4-9 раз выше, чем у наземных животных. При дыхании гемоглобин в крови и миоглобин в тканях насыщаются кислородом. Во время ныряния дельфинов запасенный ими кислород расходуется очень экономно. У животного, находящегося под водой, замедляется сердечный ритм, уменьшается приток крови к тканям, устойчивым к низкому содержанию кислорода, и увеличивается кровоснабжение сердца, легких и головного мозга, где кислород жизненно необходим. Снижается интенсивность метаболизма.

• Большой объем жировой ткани, которая имеет свойство растворять больше кислорода, чем тканевые жидкости.

Природой также предусмотрены приспособления для защиты от баротравм. У дельфинов подвижная грудная клетка, способная сжиматься под давлением воды, очень упругие легкие, ткань легких приспособлена к быстрому сжатию и расширению.

* гемоглобин - белок крови, присоединяющий и транспортирующий кислород и углекислый газ.

**миоглобин - кислородсвязывающий белок тканей, запасающий кислород и помогающий предотвратить дефицит кислорода в мышцах.

ПЛАВАНИЕ

Дельфины - одни из самых быстрых обитателей океана. И это понятно - они должны превосходить в скорости рыб, которыми питаются. Обычная скорость плавания дельфина - около 5-11 км/ч. Однако в погоне за добычей они развивают намного большую скорость. Эргометрические исследования показали, что максимальная (бросковая) скорость у афалин - от 29 до 35 км/ч. Но скоростное плавание длится считанные секунды.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

Вода обладает почти в 25 раз большей теплопроводностью, чем воздух. Высокая теплопроводность воды способствовала формированию в ходе эволюции многих признаков, обеспечивающих эффективную регуляцию тепла. Под кожей у дельфинов находится толстый слой жира. Этот слой служит изолятором и энергетическим резервом. Жир составляет обычно 18-20 % массы тела. Определенное значение в консервации внутреннего тепла имеют особенности дыхания китообразных. Редкое дыхание на поверхности, задержка дыхания при нырянии снижают отдачу тепла с выдыхаемым воздухом.

Веретенообразная форма тела и небольшой размер конечностей уменьшают площадь поверхности, контактирующей с внешней средой. У животных, живущих в глубоких, холодных водах, обычно крупнее тела и меньше конечности, чем у дельфинов, живущих в прибрежных, теплых водах.

Внутренняя температура тела дельфина - около 36-37 С. Кровеносная система дельфина приспособлена для того, чтобы сохранять или рассеивать тепло тела, регулируя его температуру.

У афалины основными органами терморегуляции служат спинной, грудные и хвостовые плавники. Они обильно снабжены кровеносными сосудами. Артерии в ластах, хвосте и спинном плавнике 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 консервации 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.

У афалин скорость метаболизма выше, чем у наземных млекопитающих такого же размера. Это ведет к генерации большего количества тепла.

СОН

При изучении сна у афалин исследователи обнаружили, что эти дельфины проводят во сне приблизительно ЗЗ % времени суток. В отличие от наземных млекопитающих, сон афалин и других дельфинов не сопровождается полной неподвижностью, дельфины могут спать во время спокойного плавания. Отечественные исследования показали, что глубокий медленноволновой сон может наблюдаться в данный момент времени только в одном из полушарий головного мозга, поочередно то в правом, то в левом. Подобного, однополушарного сна нет ни у одного наземного млекопитающего.

СОЦИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА

Афалины живут в группировках, называемых "стадом". Стадо характеризуется устойчивостью, длительным самостоятельным существованием, единством жизнедеятельности. Размеры стада значительно варьируются. Стадо состоит из групп. Группа - это элементарная ячейка стада. Состав и структура стада могут зависеть от возраста, пола животных и репродуктивных условий. Семейные группировки образуют самки и их потомство разного возраста. Вокруг самок с детенышами объединяются молодые животные обоего пола разного возраста.

Подростки, как правило, встречаются как в однополых, так и в смешаннополых группах. Взрослые самцы редко объединяются с самцами-подростками. Взрослые самцы, как правило, наблюдаются по одиночке или в парах. Они двигаются между женскими группами и могут образовывать пары с самками на короткий период.

Чем больше глубина воды и открытость пространства, тем больше, как правило, размер стада. Большое стадо позволяет лучше защищаться от опасности и успешнее охотиться. На некоторое время (несколько минут или часов) стада могут объединяться, образуя большие группы, называемые "косяками". Порой исследователи насчитывали до нескольких сотен животных, проходящих в косяке.

Стадо является устойчивой социальной единицей, обеспечивающей животным оптимальные условия для защиты и охоты. Одним из факторов, способствующих устойчивости стада, по-видимому, являются семейные связи.

ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ

Внутри групп у афалин существует в большей или меньшей степени выраженная иерархия. В период размножения, когда объединяются самцовые группировки с группами самок, в сообществах устанавливается иерархический порядок. Объектами нападений взрослых самцов становятся в основном молодые самцы, которые пытаются ухаживать за взрослыми самками. Подтверждением существования иерархических отношений в естественных условиях служат рубцы и шрамы на теле животных.

В неволе взрослые самцы, содержащиеся в ограниченном пространстве, устанавливают иерархический порядок путем взаимных угроз и схваток. Степень агрессивных взаимоотношений определяется возрастным и половым составом группы. Агрессивность взрослых самцов чаще всего направлена на молодых самцов, но и самки с детенышами могут стать объектом их агрессии. Обычно не бывает ожесточенных схваток в группе из одного самца и нескольких самок. Относительно мирно уживаются самцы. Содержание самцов и самок различных возрастов в бассейне - источник драк и раздоров. В таких смешанных группах обычно доминирующее положение занимает самый крупный самец. Иногда лидирующее положение занимают старые самки.

Установление иерархического порядка необходимо для предотвращения конфликтов.

ПОВЕДЕНИЕ

Ежедневное поведение дельфинов достаточно многообразно. Так, в обязанности взрослых самцов входит патрулирование периферии стада, его охрана. Также в стаде существуют дельфины-разведчики, которые исследуют новые объекты, территории и "докладывают" стаду. Афалины активно охотятся преимущественно утром и вечером.

Игровое поведение дельфинов очень разнообразно. Дельфины часто резвятся на волнах от кораблей, возможно, они научились этому, катаясь на океанических волнах. Но прежде всего игры дельфинов - это всевозможные прыжки: с полным отрывом от воды и не полным, вертикальные "свечи", с вращением и плюханием, поодиночке и группой.

Часто можно наблюдать, как дельфины играют медузами и рыбой, подбрасывая и снова ловя их. И молодые, и старые дельфины азартно преследуют друг друга, играя в "догонялки".

af6.jpg

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ДРУГИМИ ВИДАМИ

Ученые, наблюдавшие за дельфинами, видели афалин в группах других дельфинов, таких как гринд, вертунов, пятнистых и морщинистозубых дельфинов.

Они катаются на волнах, идущих от крупных китов. Часто выгоняют белобочек с лучших мест на волнах.

На акул дельфины реагируют по-разному: и агрессивно, и удирая от них. Наиболее сильную реакцию вызывают тигровые акулы. Исследователи наблюдали дельфинов, атакующих и иногда даже убивающих акул.

Некоторые дельфины в природе регулярно требовали внимания от людей на пляжах.

РАЦИОН И ПРИВЫЧКИ ПИТАНИЯ

Дельфины - активные хищники, они едят множество разнообразной рыбы и ракообразных. Пищевая база дельфинов зависит от географической зоны. Количество пищи взрослых животных составляет примерно 4-5 % от массы их тела. Кормящие матери потребляют значительно больше - около 8 %.

Дельфины не жуют пищу. Обычно они глотают рыбу целиком, головой вперед, чтобы колючки рыбы не царапали горло. Крупную рыбу они разрывают.

КАК ОНИ ОХОТЯТСЯ

Стратегия охоты достаточно разнообразна. Поиск добычи ведется и всем стадом, и отдельной группой, и дельфинами-разведчиками. При охоте в открытом море дельфины окружают большой косяк рыбы, уплотняют его. Косяк начинает двигаться по кругу. Дельфины по очереди заходят в косяк и насыщаются.

При охоте близко от берега дельфины подгоняют косяки к суше, блокируя их, и легко ловят на мелководье свою добычу.

Афалины также могут охотиться и поодиночке, особенно на крупную рыбу. Они или оглушают ее хвостом, или при помощи хвоста подбрасывают рыбу над водой и ловят снова.

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ

Возрастные рамки достижения половой зрелости у черноморской афалины достаточно широки. Самки созревают к возрасту от 5 до 12 лет при длине тела около 2,3 м. Самцы становятся половозрелыми в возрасте от 10 до 12 лет и при длине тела 2,4-2,6 м.

Самки способны к оплодотворению большую часть года. Сроки размножения афалин в Черном море растянуты, но чаще всего роды случаются летом.

Типичный ритуал ухаживания у дельфинов состоит из определенных стадий: преследование друг друга на большой скорости, перекрестное плавание, демонстрация друг другу брюха, поглаживание рострумом и плавниками различных частей тела партнера, выпрыгивание из воды, сталкивание головами, копуляция.

Обычно самец выбирает самку и ухаживает за ней от нескольких дней до нескольких недель. Ухаживая за самкой, самцы трутся и прижимаются к ней, демонстрируют S-образную позу, поднимая голову и заворачивая хвост вниз. Дельфины покусывают и поглаживают друг друга. Спариваются на ходу.

Беременность протекает около года. Самки могут рожать детенышей каждые два года, но чаще интервал деторождения около трех лет. Наиболее интенсивный рост плода у китообразных происходит в последние два месяца беременности. Роды длятся от 15 мин до 2 часов. Детёныш, как правило, рождается хвостом вперёд. Пуповина рвется во время родов.

При родах обычно присутствуют помощники. Несмотря на то, что их называют "тетушками", это могут быть как самки, так и самцы. Они окружают роженицу, защищая ее и малыша. Детеныш рождается длиной 100-105 см и весом около 13-15 кг. Новорожденный медленно плывет к поверхности, чтобы при первом своем выныривании сделать вдох.

Появлению на свет очень крупных детенышей у афалин благоприятствует отсутствие таза и задних конечностей. Масса дельфиненка составляет от 10 до 15 % массы тела матери.

В первые дни после рождения спинной плавничок и хвостик мягкие. Спинной плавничок лежит на спине, хвостовые - свернуты в трубки. Постепенно плавники расправляются, становятся более жесткими.

По цвету детеныши темнее взрослых. У них на теле по бокам есть несколько светлых линий - результат эмбрионального сжатия. В течение полугода эти линии постепенно исчезают.

ЗАБОТА О ПОТОМСТВЕ

Примерно через 6 часов после рождения мама первый раз кормит детеныша. Это происходит под водой, на небольшой глубине. Соски спрятаны в складках материнского живота. При кормлении детеныш захватывает ртом конус молочной железы. У него нет мягких губ, и он не может сосать. Мама впрыскивает молоко ему в рот сильной струей.

Поскольку каждое кормление длится всего 5-10 с, малыш в первые дни своей жизни кормится от 3 до 8 раз за час в течение дня. Потом интервалы увеличиваются.

Молоко содержит 33 % жира, около 7 % белка и около 58 % воды с лактозой. Такое жирное молоко позволяет малышу быстро нарастить толстый слой жира.

Мама находится рядом с детенышем и все время следит за ним. Малыш обычно следует за матерью в ее кильватерной волне. Двухнедельный малыш уже пытается ненадолго отлучиться от матери, но при первой же опасности бросается к ней, зовет ее. В течение первого месяца мать всегда держит детеныша в поле зрения и в случае приближения взрослого дельфина оказывается рядом с малышом. Но уже в месячном возрасте дельфинёнок часто плавает самостоятельно, присоединяясь к другим взрослым дельфинам.

Детеныш растет очень быстро и к полугоду уже достигает длины 1,8 м. Впервые детеныши пробуют рыбу в возрасте около полугода (примерно в этом возрасте у дельфинёнка прорезываются зубы). В возрасте около 9 месяцев 50 % питания детеныш получает от матери, а 50 % составляет рыба. Детеныш может питаться молоком матери до полутора лет.

Находясь рядом с детенышем, мать активно его обучает, готовя к взрослой, самостоятельной жизни.

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ

Исследования возраста афалин в Черном море показали, что продолжительность их жизни не превышает 30 лет. Наблюдения в океанариумах дают цифру намного большую - до 48 лет. Самым точным методом установления возраста дельфина является метод изучения ежегодного прироста зубного покрытия. За каждый прожитый год зуб дельфина покрывается тонким слоем нового зубного прироста. Подсчетом этих приростов и можно наиболее точно определить возраст животного.

ХИЩНИКИ

Останки дельфинов часто находят в желудках крупных акул. Косатки также могут от случая к случаю охотиться на дельфинов.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА

В недавнем прошлом дельфинов забивали на мясо, жир и костную муку для звероферм. Так же, как и на весь окружающий мир, на дельфинов влияет загрязнение человеком внешней среды, разрушение их мест обитания.

Скорее всего на понижение численности популяции черноморской афалины оказывает влияние комплекс неблагоприятных факторов: обеднение кормовой базы, увеличение фактора беспокойства за счет резкой интенсификации судоходства, загрязнение моря, конкуренция рыбаков. Дельфины также попадают в рыболовные сети.

СОХРАНЕНИЕ

Черноморская афалина отнесена к редким видам и включена в Красную книгу как России, так и Украины.

В связи с сокращением численности дельфинов в Черном море, промысел их был запрещен: в СССР, Болгарии и Румынии - С 1966 года, в Турции - с 1983 года.

izobrazhenie-541.jpg

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

Bottlenose dolphin

Since antiquity the dolphin has been a friend of the human. A word “dolphin” is ancient and derives originally from Greek “delphis” that means “womb” – a well of life. Greek god Apollo could change himself into a dolphin and heading a pod of real dolphins he saved people shipwrecked near Delphi. Another Greek god Poseidon, Master of the Seas, was always pictured beside a dolphin. Dolphins were involved in life of human, too. This is a legend about it.

In Corinth lived a musician named Orion. One day he won a gold prize on the competition in Sicily and returned home on shipboard. But the ship was attacked by pirates who took the prize from Orion and told him to throw himself into the sea. The Orion asked them to let him sing his last song. His song was so beautiful that attracted dolphins and they followed the ship. When Orion threw himself into the sea, dolphins saved him and on their backs carried him ashore.

This story is only a myth. But dolphins indeed followed ships playing on the bow waves of ships as if they were dancing to the strains of lyre. So why do dolphins always attract our attention? Maybe because we consider them the smartest animals. As well as people, dolphins are mammals. They are warm blooded, live bearing, have lungs and nurture their babies with milk.

ORIGIN

Who was an ancestor of dolphins?

Dolphin skeleton has rudimentary pelvic bone and scapulas, one of the main features of gastro-intestinal tract of cetaceans is a multichamber stomach, the same as ruminant animals have. This fact and many other features bring us to the conclusion that ancestors of dolphins lived onshore.

Some scientists consider hoofed mammals as ancestors of dolphins, as both have bicornuate uterus, multichamber stomach, multilobar kidneys, much in common with genital system structure and blood chemical composition. According to remains, remote ancestors of marine mammals lived onshore about 70 million years ago, but about 50 million years ago they moved in water.

They had to overcome a lot of obstacles: water is less suitable for air breathing, warm blooded animals nursing babied with milk. Water density is much higher than air density, thermal conductivity is very high. When you go down, pressure rises, lightness decreases. And they need to hunt, catch prey, breath while rising on the surface and protect respiratory organs from water.

As a result of millions years of evolution dolphin’s ancestors lost their hair-covering, their bodies got streamlined shape as they needed to overcome water resistance 800 times higher than onshore, their hind limbs being of no use disappeared, instead of them fluke (propulsion) had formed, and fore limbs became flippers (elevation and turn rudders), organs of sense and physiology changed.

In spite of inner and outer change cetaceans retained all features that mammals have. They just became mammals that returned into water, and were called secondary aquatic animals. The modern shapes of dolphins are traced in remain of about 5 million years ago.

SCIENTIFIC CLASSIFICATION

All animals nursing their babies with milk are combined in the class of MAMMALS (Mammalia). Mammals adapted to aquatic life are combined in the order of CETACEANS (Cetacea).

The order is divided into 3 suborders:

1. Primitive whales (Archeoceti)

A suborder 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. All dolphins are combined into the largest family of DOLPHINS (Delphinidae).The family numbers more than 30 animal species.

Different dolphins differ from each other not only by size and colors, but also by habits of life. Some of them live only in particular places and some - nearly all over the world. In the Black Sea 3 species live – bottlenose, white-bellied porpoise and Azov dolphin.

The biggest Black Sea dolphin belongs to Turpsios truncatus species, which is also called bottlenose dolphin. These dolphins are the most popular in oceanariums.

Bottlenose dolphins in general are not Red-book species, but the Black sea bottlenose dolphins’ population in particular is included in endangered-species list of Russia.

It’s unknown how many bottlenose dolphins all over the earth. Populations of only several areas are estimated now.

In the Mexican shelf their number is about 67000, in the western Pacific Ocean and in Japan – about 35000, in USA water area and in the western Atlantic Ocean – 11700, in the Mediterranean Sea are about 10000 dolphins. Estimation of the Black Sea dolphins is very incorrect.

HABITAT

Bottlenose dolphins may be divided into two ecotypes (forms):

1. Coastal ecotype is adapted to warm, coastal waters. They have smaller bodies and long flippers suggesting maneuverability and heat dissipation. These dolphins love in marine havens, gulfs, bays and river deltas.

2. Offshore ecotype is adapted to cold and black waters. Their large bodies retain heat and help to protect against predators.

MIGRATION

Seasonal changes in water temperature, migration of fish another prey may account for the seasonal movements of dolphins. Some species migrate regularly within either Northern or Southern hemisphere, other migrate on longer distances but less regularly and without regard to seasons (false killer whale, pilot whale), and some lead sedentary life staying in “home” region (area of daily life).

PHYSIOLOGY AND ANATOMY

SIZE

Usually males of the Black Sea bottlenose dolphins are larger, heavier, with longer bodies comparing to the females. But females grow faster in the first decade of life. The longest registered body length is 310 cm. Adult animals attain weight of 150-250 kg.

Sizes and body shape of the animals vary by geographic location. For instance, coastal dolphins are smaller than offshore ones with their large bodies. Dolphins of the Pacific Ocean may be larger than the Mediterranean ones.

COLORATION

Bottlenose dolphins are generally slate grey to charcoal color on the back melting into white on belly and lower jaw. Belly may be even pinky. Sometimes the aged animals have brush markings on sides and around belly. Coloration of dolphin is a camouflage that helps conceal dolphins from predators and prey. When viewed from above, a dolphin’s dark back blends with the dark depth water, and when seen from below, a dolphin’s lighter belly blends with the bright ocean surface.

BODY SHAPE

Dolphins have sleek, flexible, fusiform, streamlined bodies ending with horizontal tail fin (fluke) in form of wide isoscales triangle divided into two blades. This is the main propulsion source of dolphin. Pectoral fins provide directional control during turns and slowing. Dorsal fin, possessed by many species, provides stability while swimming.

af2.jpg

PECTORAL FINS

Fore limbs of dolphin’s remote ancestors transformed into pectoral fins or foreflippers which are paddled, streamlined and drop-shaped providing maneuvering in water. Pectoral fins retained a skeletal structure of typical five-toed mammals’ limb. Pectoral fins are used for motion control and slowing. They also are very important for thermoregulation.

FLUKE

Hind limbs of dolphins’ ancestors grew less, became useless and finally disappeared during the evolution. Propulsion function was imposed on two horizontal tail outgrowths called fluke. Tough and hard fluke consists of fibrotic connective tissue, with no muscles and bones. Tail swing is about 20% of body length.

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

As well as fluke, dorsal fin consists of fibrotic connective tissue with no bones and cartilage. It may serve as a keel, bur obviously is not obligatory structure as some species of dolphins (white whale) lost dorsal fin. Bottlenose dolphins’ dorsal fin is slightly back recurved, diversiform. The same as pectoral fins and fluke, dorsal fin is very important for thermoregulation.

HEAD

Head is positioned on short and rigid neck. Dolphin’s neck is much shorter comparing with land mammals (about 4% of body length). The cervical vertebrae of the Black Sea bottlenose dolphins are fused together that is typical for the most part of toothed cetaceans. The cervical vertebrae of some species are combined in cervical block, and the head, consequently, becomes almost moveless. 7 cervical vertebrae of river dolphins and white whales are free, and the head can turn at the angle of up to 45 degrees with respect to the body.

The fore part of dolphin’s face formed by jaws is called rostrum, or snout, or beak. Usually its length is about 7-8 cm. Due to protrusive rostrum dolphin’s head is conical and sharp-formed, that may be compared with bottle neck. For that reason the dolphins are called bottlenose.

Dolphin has sharp conic teeth up to 10 mm in diameter. They are not supposed for chewing, but for catching and holding of the prey. All teeth of bottlenose dolphins, as well as most toothed whales, are similar and differ only in size – front teeth are smaller. The most of species have 20-25 teeth on each side of upper jaw and 18-24 on each side of the lower. A total number of teeth are from 76 to 98.

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

Dolphins 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, dolphin tenses valve muscles.

It seems that cetacean including dolphins do not perceive smells.

Dolphins’ ears, as well as all cetaceans, are located behind eyes with no external ear flaps. External ear canal is a small hole of S-tube form (bottlenose dolphins have imperforated hole). Diameter and form of hole change throughout its duration. The length of the whole acoustic channel is about 5,7-6,0 cm.

izobrazhenie-2291.jpg

EXTERNAL WORLD PERCEPTION

HEARING AND SOUND PERCEPTION

Dolphins have well-developed hearing, they easily perceive and produce sounds. Volume of their brain divisions responsible for hearing is 10 times larger than human’s (with equal brain volumes).

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. Bottlenose dolphins perfectly determine place where fish jumped by splash of water. 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 lies through external ear and auditory ossicles.

There are several ideas now explaining acoustic signals flow into the inner ear. A number of scientists consider that sound vibrations pass through soft tissue of animal’s head and then come through acoustic channel, eardrum and auditory ossicles into cochlea.

Other scientists believe that sound perception is realized through fat filled cavity of lower jaw bone. Sound pass through jaw to middle ear ossicles, then to inner ear, and finally acoustical nerves send nerve pulses to auditory center. Bottlenose dolphins’ acoustical nerve has more than 7000 fibers that is twice as much as human has.

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 bottlenose dolphins is 1 to 150 kHz (middle hearing range of a human is only 0,02 to 17 kHz). Dolphin hears best within a range 40 to 80 kHz.

SOUND PRODUCTION

In water dolphins emit different sounds at different times and depths: click, trill, grunt, squeak, whistle and screak. They use sound for communication, navigation, hunting in dark and muddy water with poor visibility. The sound produced are different in loudness, frequency and character. The last researches show that the most sounds are generated in supracranial part of nasal passage where a system of paired air sacs is formed. When the air passes through the channels between the sacs, intersections vibrate and generate different sounds.

Bottlenose dolphins produce sounds within the range 0,25 to 150 kHz. Lower frequencies (0,25-50kHz) in form of whistles are obviously used for communication. Dolphins identify each other by whistles. Mother can whistle to her baby-dolphin for a continuous period of several days after birth, and baby memorizes this sound to recognize his mother later. High frequency cracks (40-130 kHz) are obviously used for echolocation. Echolocation cracks peak is within 100 kHz range, but depending on echolocation aims frequency may change.

ECHOLOCATION

Some animals (cetacean and most part of bats) have an amazing for human ability to “see” objects in complete darkness sending high-frequency sound waves and “listening” to the echo returning. This ability is called echolocation, and this is a very important for animals way to orientate in space and receive information of the world around. Dolphins often use echolocation ability in the wild.

Echo gives them exact information about objects’ location, size, form and material. Dolphins use for echolocation short broad band pulse which differs in duration from echolocation signals of land animals. Duration of dolphins’ pulses is 7-100 mcs. Pulses pass through the frontal part of dolphin’s head called “melon”. Melon consists of connecting tissue and fat and works as an acoustic lens for sound focusing.

Sound waves propagate in water at a speed about 1,5 km/s (4,5 times faster than in the air). They reflect from an object and return back to animal in form of echo.

A time period between a click and echo returned indicates a distance to any object on the way. The most effective echolocation is in the range 5 to 200 meters for objects of 5 to 15 cm in diameter. Dolphin can identify size and form of the object. It helps them to recognize a prey they prefer. But researches show that sightless dolphin spends more time for echolocation.

For echo signals processing a highly-developed brain is required. That’s why dolphin’s brain divisions managing hearing are 10 times larger than human ones. But there are still many details unknown and scientists continue their investigations.

af3.jpg

VISION

It may be said that dolphins see the world around mostly by one eye – they are monocular. They can see by two eyes only in a very narrow range of vision – about 12 degrees forward and down from head.

Dolphins have acute vision both under water and in the air. Retina of cetacean has two areas of good visibility (human eye has only one), one – for clear vision in water and another – in the air.

Dolphin’s pupil has very unusual structure: when it’s constricted, an arc-shaped fissure is formed which then turns into two narrow holes working as a camera lens diaphragm and, thus, increasing focusing depth and correcting defects of the eye reflecting system .

Dolphin’s retina contains two types of cells: rod cells and cone cells, indicating that they can see both in darkness and in bright light. Their eyes have a well-developed cell layer which reflects light though the retina a second time, improving vision in low light.

TACKTILE

Anatomic and behavioral researches suggest that bottlenose dolphins have a well-developed touch sensibility. Their skin is very sensitive in a broad range and contains much more nerve-endings comparing to human.

TASTE

Little is known about dolphin’s sense of taste. Brain and skull nerves features suggest that dolphins may have some taste sensation. Dolphins also have strong preferences for specific species of fish that convinces of dolphins’ taste.

Researchers have found that dolphins have taste buds at tongue. According to experiments dolphins perceive weak concentration of some matters in water which proves chemoreception of toothed whales.

SMELL

Olfactory lobes of the brain and olfactory nerves absence of all toothed whales indicates that they do not have a sense of smell.

ADAPTATION TO WATER ENVIRONMENT

BREATING

For life in water and air breathing ancestors of modern dolphins had to change the entire respiratory system. Respiratory system and digestive system of toothed whales are completely isolated.

Outer breathing spout – blowhole is on the highest point of dolphin’s head and is covered by skin-muscular fold.

Unlike land mammals, dolphins 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 dolphin quickly inhales and relaxes blowhole muscles to close it.

Blowhole muscles are relaxed in the closed position. Exhaling and inhaling together take less than 1 second. Rapid air change in lungs is also an adaptation for water environment. Average respiratory rate is 2-3 respirations (exhaling-inhaling) per minute. When dolphin exhales, marine water around the blowhole is removed by air stream. But even if water gets into air passages, it is thrown out by way of blows of water and condensed vapor.

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.

Trachea and bronchi were short that accelerates respiration. Dolphins have more and larger alveoli than land mammals.

During respiration a dolphin exchanges about 89% of air in lungs. This is much more efficient than humans, who exchange only 17%of air in their lungs with each breath.

DIVING

Dolphins hunt in water layer or near bottom area. Depending on habitat, dolphins regularly dive at the depth 3 to 45 meters. But they are able to dive at much greater depths. During experiments dolphin dove to 547 meters. And according to studies bottlenose dolphins can stay underwater for 6-7 minutes. As a result of evolution dolphins have special physiological adaptation for diving. Dolphins can’t renew air stock underwater. Dolphins are specially adapted to save air underwater:

• Large lung volume. Dolphins’ lung mass is 2,2-2,9% with respect to the body mass (human’s relation – 0,7%), air capacity factor of dolphin’s lungs is 2,5 times higher than human’s.

• Higher blood volume. High concentration of hemoglobin* in blood (according to S. Ridgway oxygen capacity of blood is 1/4 - 1/3 higher than human has). Mioglobin** concentration in tissues is 4-9 times higher than of land mammals. Dolphins use little oxygen while diving, they have slower heart rate, 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.

Dolphins also 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.

* Hemoglobin – blood protein transporting oxygen and carbon dioxide.

** Mioglobin - oxygen-binding protein storing oxygen in order to prevent oxygen deficiency in muscles.

SWIMMING

Dolphins are one of the fastest ocean inhabitants. It’s obvious, because they must outrange fish they eat. Usually dolphins swim at speed 5-11 km/h. But they can reach much faster speed while hunting. Ergometric researches showed that maximum (burst) speed of bottlenose dolphins is 29 to 35 km/h. But high-speed swimming continues in just seconds.

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. Dolphins have thick layer of blubber under their skin which serves for isolation and as an energetic reserve. Blubber is usually 18-20% of body mass. Breathing habits of cetacean have meaning for inner heat storage. Infrequent respiration and breath holding while diving reduce heat dissipation.

Fusiform of body and reduced size of limbs decrease area of surface exposed to the external environment. Dolphins which live in cooler, deeper water have usually larger bodies and smaller limbs than coastal dolphins living in warm water.

Dolphin’s core body temperature is about 36-37 ̊ C and blood circulatory system is adapted to conserve or dissipate heat and regulate body temperature.

The main organs of thermoregulation of bottlenose dolphins are dorsal, pectoral fins and fluke which supplied with blood vessels. Arteries in the flippers, flukes, and dorsal fin 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.

Bottlenose dolphins have a higher metabolic rate than land mammals of similar size. This metabolism generates a great deal of body heat.

SLEEP

When studying sleep in bottlenose dolphins, researchers found that dolphins spent about 33% of a day sleeping. Dolphins are not moveless while sleeping compared to land mammals, they can sleep and swim. Native researches have shown that deep sleep of bottlenose dolphins may occur in only one brain hemisphere at a time. There is no one land animal which have unihemispheric sleep.

SOCIAL ORGANIZATION

Bottlenose dolphins live in groups called “pod”. A pod is a stable, long-standing, independent community. Pod composition may change. It is composed of groups – elementary units. Pod size and structure depend on members’ age, sex and reproductive conditions. Family groups are formed by females and their brood of different ages. Juveniles of both sexes and different ages join in with females and calves.

Juveniles are observed generally both in same-sex and different-sex groups. Adult males rarely make community with male-juveniles, usually they live alone or in pairs. They move around female groups and may make short-lasting pairs with females.

The deeper and opener the space of living, the larger pod’s size is. Big pod affords better protection and hunting. Pods may join together for a short time (for several minutes or hours) forming large groups called “flocks”. Sometimes such flock numbers in hundreds.

Pod is a stable social unit providing optimal conditions for protection and hunt. It appears that pod’s stability is based mostly on family relations.

RELATIONSHIP

Social hierarchy exists more or less within bottlenose groups. During breeding season, when males groups join together with females groups, hierarchy within such communities is established. Adult males hit on young ones which try to pay attention to adult females. Scars on dolphins’ skin prove hierarchal relations within groups.

Adult males in captivity establish hierarchy by threads and fighting. Aggression degree depends on age and sex of group members. Sometimes adult males demonstrate aggression not only toward young males, but sometimes and toward females with calves. Usually there are no violent fights within groups of one male and several females. Males lives together rather peacefully. But keeping males and females of different ages in the same pool may provoke fights and strives. The strongest male dominates in mixed groups. And sometimes leading position belongs to old females.

Hierarchal order is essential for conflict prevention.

BEHAVIOR

Daily behavior of dolphins is diverse. Duties of adult males include pod’s periphery control and protection. There are also dolphins which explore new objects and territories and “report” to the pod. Bottlenose dolphins are active hunters, but they hunt mostly in the morning or night.

Play behavior of dolphins is also diverse. They play and ride on the bow waves or the stern waves of boats, leap above water, sometimes vertically, twirling and plapping alone and in groups.

Frequently it may be observed that dolphins play by jellyfish and fish, throwing and catching them. Both young and old dolphins chase each other and play “tag”.

af6.jpg

INTERRACTION WITH OTHER SPECIES

Bottlenose dolphins have been seen with groups of other dolphins, such as pilot whales, spinning dolphins, spotted and rough-toothed dolphins.

They ride the waves of large whales, chase white-bellied dolphins from prime spots on bow-waves.

Dolphins respond to sharks sometimes with aggression, sometimes avoidance. Tiger sharks elicit the strongest responses. Researchers have observed dolphins attacking, and sometimes killing sharks.

Some dolphins in the wild like to attract frequent attention of people on the beaches.

DIET AND EATING HABITS

Dolphins are active predators and eat a wide variety of fishes and crustaceans. The foods of dolphin vary with its geographic location. Adult bottlenose dolphins eat approximately 4% to 6% of their body weight. A nursing mother's intake is considerably higher: about 8%.

Dolphins do not chew their food. Usually they swallow the fish in whole, head first to reduce a possibility of throat injures from sharp spines. They also pull to pieces large fish.

HUNTING

Hunting strategies are diverse. Pray is chased as well as by the whole pod, and also by separate group or scouting dolphins. In open waters dolphins encircle a large school of fish and herd it into a small, dense mass. Fish starts moving in a circle. The dolphins take turns charging through the school to feed.

When hunting close to the shore, dolphins herd schools of fish to the coast, block them and easily trap in shallow water.

Bottlenose dolphins may also hunt alone, especially on large fish. A dolphin stuns the fish by its fluke or throws it above the water, and then retrieves back.

REPRODUCTION

Bottlenose dolphins become sexually mature at various ages. Usually females became mature between 5 and 12 years with body length about 2,3 m. Males become sexually mature at age 10 to 12 years with body length 2,4-2,6 m.

Females are fertile for most of the year. Bottlenose dolphins in the Black Sea may breed throughout the year, but usually calving falls on summer.

Courtship of dolphins is typically consists of certain phases: chasing of each other at high speed, cross-swimming, demonstration of bellies to each other, stroking of each other by rostrums and fins, leaping out of water, head-butting, copulation.

Usually a male chooses a female and shows affection during several days or even weeks. Males chafe against female, cuddle, slightly bite, demonstrate S-pose lifting the head and turning tail down. The dolphins copulate in motion.

Gestation period is about a year. Female dolphins can potentially bear a calf every two years, but calving intervals generally average three years. The most intensive fetal growth is at the last two months of gestation. Deliveries duration is usually from 15 minutes to 2 hours. Baby-dolphin is usually born tail-first. The umbilical cord snaps during delivery.

Very often an assisting dolphin presents at birth. Although these assisting dolphins are called an "auntie" dolphin, it may be male or female. They surround mother and protect her baby. Calves are 100-105 sm long and weight abour13-15 kg. A new-born slowly swims to the water surface to inhale for the first time.

The absence of pelvis and hind limbs allows big calves to be born. Usually calf’s mass is 10-15% of mother’s body mass.

In the first few days after birth, the calf's dorsal fin and tail flukes are flexible and soft. Dorsal fin lays on the back, fluke is in a roll. But gradually fins uncurl and stiffen.

Calves are darker than adults. As a result of fetal folding they have light lines on their sides. The lines disappear within six months.

CARE OF OFFSPRING

Nursing usually begins within 6 hours of birth. Calves nurse under water, at shallow depths. Nipples are hidden inside of slits on mother’s belly. A calf grasps mammary gland with its beak. He can’t suckle as has no lips, thus, mother squirts milk into calf’s mouth.

As each nursing usually takes about 5 to 10 seconds, a calf nurses 3 to 8 times per hour throughout the day. Later intervals increase.

Milk is composed of 33% fat, 6.8% protein, and 58% water, with traces of lactose. The rich milk helps the baby rapidly develop a thick blubber layer.

A mother dolphin stays close to a calf and looks after him. The calf follows mother in her stern-wave. Two-week-old calf attempts to swim away from mother for a short time, but in case of any danger, he rushes to mother and calls her. During the first month mother keeps a calf in sight and if an adult dolphin approaches, always stays close to baby. But at 12-month age a baby-dolphins frequently swim alone joining to other dolphins.

Calves grow very fast and achieve 1,8 m length by 6-month age. They begin to take fish at age about 6 months (hen the teeth begin to erupt). At the age of 9 months 50% of calf’s feed is mother’s milk and 50% is fish. A calf may nurse up 18-month age.

A mother actively teaches baby-dolphin and prepare for adult life.

LONGEVITY

According to the studies in the Black Sea dolphins live 30 years or less. Observations in oceanariums show an average age up to 48 years. The most exact age can by esteemed by examining annual growth of tooth layers. Annually a new layer of dental material covers dolphins’ teeth. Number of such layers allows esteeming animal’s age.

Age can be estimated by examining a sliced section of a tooth and counting these layers.

PREDATORS

Dolphins’ remains are frequently found in large sharks’ stomachs. Killer whales may occasionally prey on bottlenose dolphins.

HUMAN IMPACT

In the past dolphins have been taken directly for meat, leather, oil, and meal for farms. Dolphins are affected by environment pollution and habitat destruction.

The population of the Black Sea bottlenose dolphins is obviously reduces by a number of adverse factors: reduction of nutritive base, navigation traffic increase, water pollutions, fisher activity. Dolphins entangle in fishing nets and injure or even die.

CONSERVATION

The Black Sea bottlenose dolphins are threatened species Red-listed both in Russia and in Ukraine.

Due to reduction of the Black Sea dolphins their fishery has been forbidden in USSR, Bulgaria, Rumania since 1966, in Turkey since 1983.

izobrazhenie-541.jpg

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