Когда астроном направляет свой телескоп на одну из планет-соседок нашей Земли, его всегда волнует вопрос, есть ли там вода и кислород. Интерес к этим веществам не случаен. Если они в достаточном количестве будут обнаружены на какой-нибудь планете, можно будет предположить, что на ней существует жизнь и, возможно, хоть в чем-то похожая на нашу. Дело в том, что именно вода породила жизнь, создала нашу планету такой, какой мы ее знаем сейчас. Если быть объективным, то придется признать, что вода — самое удивительное вещество на нашей земле. Много важных тайн открыла нам вода в самое последнее время, и, видимо, еще немало тайн хранит она от нас.
Пока животные жили в море, вода не только окружала их со всех сторон, но и находилась внутри них. Когда же древние рыбы стали перебираться на сушу, им пришлось поступить так же, как поступаем мы, когда хотим принести из озера рыбу к себе домой — обзавестись аквариумом. Только этот ≪аквариум≫ у наземных животных находится внутри, а в нем крохотный индивидуальный океан — кровь и тканевые жидкости. Без этого собственного океана жизнь животных невозможна. Из него по мере надобности заимствуется вода на различные нужды и, чтобы он не иссяк, его приходится постоянно пополнять пресной водой.
КРОКОДИЛОВЫ СЛЕЗЫ
Почему же нельзя использовать для питья морскую воду? Взрослому человеку в сутки необходимо до трех литров воды, включая, конечно, и воду, содержащуюся в пище. Если пить только морскую воду, то в организм ежедневно будет попадать около ста граммов солей, что неизбежно вызовет значительное нарушение работы желудочно-кишечного тракта. Но даже если предположить, что такое количество морской воды могло бы из кишечника всосаться в кровь, это сразу вызвало бы много других нарушений. Дело в том, что внутренняя среда органов очень постоянна, особенно в отношении таких веществ, как натрий, калий, кальций. Как только их количество в крови чуть превысит норму, сразу же организм стремится избавиться от излишков.
Как же живут морские рыбы и звери? Где они находят пресную воду?
Оказывается, действительно находят. Дело в том, что кровь и все тканевые жидкости рыб и других позвоночных животных содержат очень немного солей. Их тканевые жидкости можно пить. Все морские хищники получают вместе с пищей и значительное количество вполне пригодной для питья воды. Человек тоже мог бы существовать в океане, добывая воду из его обитателей. Это впервые доказал французский врач А. Бомбар. Ежегодно тысячи людей, потерпев кораблекрушение, гибнут от голода и жажды. Бомбар проделал смелый эксперимент. Чтобы доказать, что океан имеет все необходимое для жизни человека и потерпевшие кораблекрушение могут остаться живы, если сумеют воспользоваться его дарами, Бомбар отправился через Атлантический океан в небольшой резиновой лодочке, питаясь по дороге пойманной рыбой и мельчайшими беспозвоночными животными, а вместо воды использовал жидкость, выжимаемую из тела рыб. Таким образом ему удалось добраться до Америки, и, хотя подобный способ питания значительно подорвал его здоровье, Бомбар доказал возможность жизни человека в океане.
— Ну а как же сами рыбы обходятся без пресной воды?
У многих из них имеются приспособления, помогающие им избавляться от излишков солей. Эту функцию выполняют у них иногда самые неожиданные органы.
Морские рыбы имеют чудесный опреснительный аппарат, удаляющий из крови соли. Это не почки. У рыб почки небольшие, плохо развитые и в выведении солей из организма участия почти не принимают. Опреснительное устройство находится у них в жабрах. Специальные клетки захватывают из крови соль и вместе со слизью в сильно концентрированном виде выводят ее наружу. Как только из кишечника в кровь начинает проникать соленая вода, ее сразу же начинает опреснять жаберный аппарат. Нелегко добывать пресную воду и морским птицам. Буревестники живут в открытом океане далеко от берегов. На суше они появляются раз в год, только для того, чтобы вывести птенцов. Бакланы, кайры, многие чайки, хотя и живут в прибрежной зоне, никогда не пьют пресной воды. Раньше думали, что они довольствуются тканевой жидкостью своих жертв. А оказывается, они охотно пьют морскую воду, и многие из них так привыкли к жизни в океане, что даже не могут обходиться без соленой воды. В зоологических садах уже давно замечали, что эти птицы в неволе не живут. Зоологи удивлялись: нежные, крошечные колибри переносят неволю; попугаи, страусы, орлы и совы хорошо живут в клетках, а чайки быстро гибнут. Решили, что в тесных клетках морские красавицы скучают по океанским просторам. Но не тоска по морю, не тесные клетки оказались причиной гибели птиц. Просто птицам не хватало солей.
У морских птиц и рептилий в качестве опреснителя служит носовая, или, как ее теперь называют, солевая железа. У птиц она расположена по верхнему краю глазницы, а ее выводной проток открывается в полость носа. Капля секрета, выделяемого железой, может содержать натрия в пять раз больше, чем капля крови, и в два-три раза больше, чем капля морской воды. Эта жидкость вытекает из носовых отверстий и повисает в виде крупных прозрачных капель на кончике клюва, которые птица время от времени стряхивает. Если морскую птицу накормить очень соленым кормом, то через 10—12 минут из ее носа начинает часто капать, как будто у нее сильный насморк. А на самом деле птица освобождается от избытка поступивших в ее организм солей.
У морских рептилий — черепах, змей, ящериц тоже есть солевая железа, но, в отличие от птиц, ее выводной проток открывается в угол глаза. Давно уже люди обратили внимание на то, что крокодилы ≪плачут≫ крупными, прозрачными слезами. Съев свою очередную жертву, крокодил якобы оплакивает ее. Отсюда возникло крылатое выражение ≪крокодиловы слезы≫, как символ высшего лицемерия. И только в наши дни стала ясна причина этих слез: вместе со слезами организм крокодила освобождается от излишка солей, поступающих с водой и пищей.
То же происходит и у морских черепах. Круглый год странствуют они по теплым морям и океанам. Лишь раз в году, темной ночью выходят самки на песчаные пляжи, чтобы зарыть в укромном местечке кучки отложенных тут же яиц. Возвращаясь обратно в море, черепахи ≪горько плачут≫, роняя на сухой песок крупные, соленые слезы. Грустят ли они, расставаясь с родными местами? Оплакивают ли брошенное на произвол судьбы потомство? Нет, конечно. Просто их солевые железы заняты своей обычной работой.
ПЬЮТ ЛИ РЫБЫ?
У многих этот вопрос вызывает улыбку. В самом деле, ведь стоит рыбе открыть рот, и он полон воды. Присмотритесь: аквариумные рыбы иногда хватают ртом воду, однако это не означает, что они ее пьют. Так ведут себя рыбы, когда в аквариуме мало кислорода. Захваченную ртом воду они пропускают через жабреные щели, в кишечник она не попадает.
Другое дело — во время еды. Тут уже неизбежно какое- то количество воды вместе с пищей попадает в желудок. Достаточно ли ее? Испытывают ли рыбы жажду? На эти, казалось бы, очень трудные вопросы, ученые ответ нашли. Известно, что вода океана, где когда-то возникла жизнь, была не такой соленой, как теперь. Предполагают; что рыбы когда-то переселились в соленые моря из водоемов с пресной водой. Происходило это в два этапа, поэтому разные рыбы по-разному приспособились к соленой воде.
Сейчас рыбы живут и в пресной воде рек и озер, в которой практически отсутствуют поваренная и другие соли, и в опресненных морских заливах, где концентрация солей невелика, и в открытых морях и океанах с очень соленой водой. Но переходить из пресной воды в соленую и обратно без вреда для себя могут очень немногие. Виртуозами в этой области можно считать угрей. Они полжизни проводят в соленой воде, а другую половину— в пресной. Но что же мешает рыбам свободно переходить из одной воды в другую? Дело в том, что вода свободно проходит через кожу, покровы полости рта, жабер и других частей тела и даже через оболочки отдельных клеток. Причем, если вода свободно сквозь них просачивается, то для солей и большинства других веществ эти оболочки непроницаемы.
Куда же будет просачиваться вода: из рыб в водоем или наоборот? Это зависит отнюдь не оттого, где воды больше. Управляет процессом диффузии, т. е. проникновением, осмотическое давление растворов, которое создается растворенными в них веществами. Осмотическое давление пресной воды практически равно нулю, а в крови и тканевых жидкостях рыб находится много солей и белковых веществ, которые создают осмотическое давление равное 6—10 атмосферам. С этой силой и ≪сосет≫ воду организм пресноводных рыб, поэтому вода извне интенсивно просачивается в их тела. У пресноводных рыб никогда не возникает жажды, им хватает забот о том, как бы избавиться от проникающей в них со всех сторон воды.
Другое дело их родственники —морские костистые рыбы. В морской воде гораздо больше солей, чем в тканях рыб. Осмотическое давление океанской воды равно 32 атмосферам, тогда как в теле морских костистых рыб оно в два-три раза меньше. Поэтому-то ненасытный океан с жадностью ≪сосет≫ воду из их тел. Возникает на первый взгляд парадоксальное явление: морская вода оказывается способной подсушивать плавающих в ней рыб! Но все-таки не все морские рыбы пьют воду. Самые древние из них, акулы и скаты, которые, видимо, раньше костистых рыб переселились в океан, иначе приспособились к жизни в соленой воде. Они приспособились сохранять в крови довольно вредное вещество — мочевину, от которой все другие животные спешат как можно скорее избавиться. Для того, чтобы удержать мочевину в организме, акулам пришлось одеть жабры в специальную оболочку, непроницаемую для нее. Благодаря присутствию этого вещества, осмотическое давление крови значительно выше, чем морской воды. Тела акул и скатов, точно так же как и пресноводных рыб, ≪сосут≫ воду из океана.
Этот же принцип позаимствовала у акул и одна очень интересная лягушка-крабоед, которую недавно ученые обнаружили в юго-восточной Азии. Из всех амфибий она одна-единственная приспособилась к жизни в соленой воде. Правда, икру морские лягушки по-прежнему мечут в пресную воду, а когда лягушата подрастут, они уходят в море, где питаются крабами. Но прежде чем перейти в морскую воду, запасаются мочевиной. И наоборот, когда уходят в пресную —освобождаются от ее избытка, поэтому лягушатам, где бы они ни жили, нет необходимости пить воду.
ВОДА… ИЗ ВОЗДУХА
Давно уже зоологи заметили, что некоторые животные пустынь, которые у себя на родине никогда не видели даже самого маленького водоема, в неволе охотно и много пьют. Оставалось загадкой, как они обходятся без воды на воле. А может быть, пустыня не так уж безводна, как это кажется на первый взгляд? А может быть, воду можно добыть и там?
Десятки домов отдыха, санаториев, пионерских лагерей разместились на узкой полоске южного берега Крыма. Сюда с наступлением лета устремляются тысячи отдыхающих. Еще задолго до наступления отпусков северяне начинают к ним готовиться, интересуются прогнозами погоды, видами на урожай фруктов, с радостью узнают о постройке новых гостиниц и пансионатов. Но никого не волнует вопрос: получит ли он к обеду чашку чая и продадут ли ему в киоске стакан газированной воды. Никто из отдыхающих и не подозревает, сколько забот и волнений выпадает на долю работников городского хозяйства, сколько труда нужно, чтобы из водопроводного крана постоянно струилась вода, чтобы можно было принять ванну, помыться, сварить обед. Ведь на южном берегу Крыма нет больших рек и озер. Здесь текут только небольшие ручьи, да и те в начале лета пересыхают. Воду в Крыму начинают запасать еще осенью, когда часто идут дожди. Ее собирают в наземные водохранилища и в огромные скрытые под землей резервуары, где хранят до наступления лета. Но воды не хватает. Домов отдыха можно было бы построить больше, если бы хватало пресной воды. Правда, теперь ее там стало достаточно. Через горы недавно пробили туннель, по которому на побережье потекла целая речка. Но древние жители Крыма прекрасно обходились и без искусственных речек. Они умели добывать воду прямо из воздуха. Как ни сух воздух Крыма, в нем всегда имеется немного водяных паров. Ведь море рядом! О том, как эту воду много веков назад извлекали из воздуха, удалось выяснить археологам. В восточном Крыму, около города Феодосии, была найдена усадьба средневекового вельможи. На ее территории обнаружили удивительное сооружение — большую, выложенную камнем площадку с каменными пирамидальными сооружениями на ней. Внутри пирамид находились многочисленные ходы и полости.
Горячий морской воздух, попадая внутрь пирамид, на ее холодных стенках оставлял росу. Стенки ≪запотевали≫, как оконные стекла в холодную погоду. Мельчайшие капельки росы, сливаясь друг с другом, собирались в более крупные и стекали по стенкам, а затем по специальному желобу в подземный бассейн.
Этим способом можно добывать воду всюду, даже в самых жарких и безводных пустынях, хотя конечно из сухого воздуха можно извлечь очень немного воды. Если бы животные умели сооружать такие пирамиды, им было бы чем утолить свою жажду. Но то, что не могут сделать животные, приготовила для них природа. В каменистых безводных пустынях в нагромождениях камней по ночам, образуются капельки.
Роса выпадает не только в расселинах скал и в грудах камней. Когда воздух с поверхон и там оставляет хотя бы ничтожные количества влаги. Впрочем, не всегда ничтожные.
В песках самой западной части пустыни Кара-Кум прекрасно растут арбузы. Растут без всякого полива. В этой части пустыни очень мало источников пресной воды. Зато ветер с залива Кара-Богаз-Гол приносит в пустыню влажный воздух. Остывая ночью, он оставляет столько воды, что в иные дни она не успевает вся впитаться в песок, и ее можно собирать в сосуды, поставленные на дно глубоких ям.
Видимо, многие животные пустынь умеют находить в расщелинах скал, в глубоких норах выпадающую по ночам росу и ею пользуются.
Кенгуровая крыса, жительница безводных австралийских пустынь, умеет извлекать влагу даже из почвы. Питается этот интересный зверек семенами различных растений, которые высыхают так, что практически влаги не содержат. Собранные сухие семена крыса сразу не ест, а переносит к себе в нору в своих удивительных защечных мешках.
Шерсть у кенгуровых крыс растет не только на морде, но и в полости рта, отделяя защечные мешки, чтобы в них не просочилось ни капли слюны. Это приспособление обеспечивает строжайшую экономию влаги. Собранные на поверхности земли и перенесенные в защечных мешках совершенно сухие семена складываются в глубоких норах. Если в почве содержится хоть немного влаги, семена начнут ее впитывать. Ведь осмотическое давление сухих семян около пятисот атмосфер! Вот с какой силой ≪сосут≫ они воду! Только после обогащения семян водой кенгуровая крыса использует их в в пищу.
≪Выжимать≫ воду из воздуха с помощью природных сооружений или нор, конечно, очень удобно, но еще заманчивее иметь при себе личный ≪отжиматель≫. Недавно ученые обнаружили такого индивидуалиста. В жарких безводных пустынях Австралии живет удивительная австралийская колючая ящерица- молох. Все тело этой небольшой ящерицы покрыто острыми выростами и шипами. Это страшилище известно давно, но до недавнего времени ученые предполагали, что колючки служат ящерице лишь для защиты от врагов. Теперь выяснилось, что они имеют и другое, не менее важное назначение. Роговой слой кожи молоха пронизан бесчисленными порами, которые открываются наружу в бороздах между колючками. Если на кожу ящерицы капнуть каплю воды, она тотчас же впитывается в поры. Поры расположены так, что у воды остается единственный путь —двигаться внутри кожи в сторону головы. Здесь система капиллярных пор заканчивается небольшими подушечками, куда и собирается вода. Подушечек две. Они расположены в уголках рта молоха. Если в подушечках есть вода, то стоит только молоху подвигать челюстями, и из каждой подушечки прямо в рот выдавится по капле влаги.
Специально пить молоху не нужно. Даже если ящерица встретит в пустыне источник, ей достаточно окунуться, Так быстрее, да и в кожу воды впитывается больше, чем ящерица могла бы выпить. В коже создается как бы склад воды. Колючки молоха значительно холоднее кожи. По ночам на колючках оседают мельчайшие капельки влаги и тотчас же впитываются в кожу. Молох ≪сосет≫ воду прямо из воздуха!
ЖИВАЯ ФАБРИКА ВОДЫ
МНОГИЕ обитатели пустынь —антилопы, суслики, песчанки, тушканчики, черепахи —вообще никогда не пьют или могут подолгу обходиться без воды. Воду им заменяют зеленые растения. Весной или после дождя пустыня на короткий срок оживает, все зеленеет и цветет. Когда же под палящими лучами солнца пожелтеют, поникнут травы, животные выкапывают из песка луковички тюльпанов и других растений. В этих луковичках, защищенных от солнца кожистыми чешуйками, влаги много. Животным ее хватает с избытком. Хищники получают влагу, поедая свои жертвы, травоядных животных, тела которых на 60— 80 процентов состоят из воды.
Но найти сочную луковичку или поймать зазевавшегося тушканчика не так-то просто. Сегодня сумел, а завтра не смог. Как же быть? И большинство обитателей пустынь завели себе собственную ≪фабрику≫ для изготовления воды.
Собственно такой ≪фабрикой≫ обладают все животные нашей планеты, в том числе и человек. Во время работы в клетках нашего организма как источник энергии ≪сжигаются≫ углеводы и жиры. При их полном ≪сгорании≫ образуется два продукта: углекислый газ и вода. Углекислый газ очень вреден, он сразу же выводится наружу, а вода используется на нужды организма. В теле взрослого человека в сутки синтезируется 300 граммов воды.
Наиболее удобным сырьем для производства воды являются жиры и углеводы, потому что при их ≪сгорании≫ в организме никаких вредных веществ не образуется, а ведь для их выведения из организма опять-таки требуется вода.
В качестве сырья для производства воды используется жир. Способностью накапливать большие количества жира обладают все обитатели сухих степей и пустынь: змеи и ящерицы, антилопы, жирафы, зебры, львы, страусы.
Запасают жиры также животные и холодного климата. Очень много его в теле китов, дельфинов, тюленей. Жир им служит как теплое одеяло, поэтому его ≪склады≫ устроены не так, как у животных пустынь. Тело китов покрыто слоем жира толщиной в полметра. Футляр из жира предохраняет их от охлаждения. В такой же футляр из жира, только менее толстый, одеты тюлени и дельфины. Если бы животных жарких стран завернуть в такое ≪одеяло≫, они погибли бы от перегрева. Вот почему у верблюда вклады жира только в горбах.
У многих пустынных животных в качестве ≪склада≫ жира используется хвост. ≪Склад≫ в этом случае тоже находится, так сказать, ≪на периферии≫ и не препятствует охлаждению тела. У тушканчиков и песчанок жир откладывается в основании хвоста. Очень большие запасы жира в хвосте гигантских ящериц-варанов. Еще больше у курдючных овец.
Если животное попадает в неблагоприятные условия, когда неоткуда пополнить запас воды, срочно начинается ее производство из запасного жира.
Верблюд может прожить без воды сорок пять дней, причем, первые пятнадцать дней он будет нормально работать и съедать обычную порцию абсолютно сухого сена.
Не только пустынные животные живут за счет химического производства воды. Когда организм вообще лишен возможности пополнить ее запасы, единственным источником воды является окисление жиров.
Вот почему в яйцах содержится большое количество жира. Он используется в качестве источника энергии и из него же образуется значительное количество воды.
Конечно, жизнь в пустыне оказалась возможной не только потому, что ее жители приобрели способность вырабатывать воду химическим путем, добывать из воздуха и находить ее ничтожные количества в песке и камнях.
Не менее важное значение имеет то, что они научились прятаться днем от жары, что у них есть приспособления, мешающие воде организма испариться, и, пожалуй, самое главное — уменье экономно расходовать воду. Без этих приспособлений жизнь в пустыне была бы невозможной.
