Глава II. Мастер на все руки

В сказках невозможного нет: любые желания исполняются, тем более если это желания царских дочерей. В финской сказке одна царевна сказала: "Чтобы такое вышло из меня, к чему прислушиваются все люди". А вторая захотела: "Чтобы такое вышло из меня, за чем гоняются все люди". Когда подошла очередь третьей, она промолвила: "Чтобы такое вышло из меня, на что дивились бы все люди". И стала старшая дочь кукушкой, средняя - белкой, а младшая превратилась в лягушку.

Хоть царская дочь вовсе не прародительница лягушек, выглядят они действительно необычно. А разгадка этой необычности, которая с незапамятных времен привлекала к ним внимание людей, проста. Греческое слово "амфибиос" означает: ведущий двойной образ жизни. Лягушки, жабы и прочее - настоящие вечные странники. Миллионы лет из года в год меняют они место своего жительства: то приходят в воду, то уходят на сушу. И это сделало их необычными не только внешне.

Если бы лягушка простудилась и заболела, и ее, как принято у людей, заставили пойти в рентгеновский кабинет, можно было бы потом долго рассматривать снимок, однако даже намека на грудную клетку найти бы не удалось. Да и откуда ей взяться, если у лягушек нет ребер? А коли нет ребер - значит, не существует и диафрагмы, и мышц, которые оттягивают ребра вверх и вперед, помогая сделать вдох.

В 1667 году англичанин Роберт Гук поставил эксперимент. Гук рассек ребра и диафрагму собаки. Грудная клетка ее перестала двигаться, воздух уже не поступал в легкие. Собака должна была погибнуть, но ей стали вдувать в легкие воздух с помощью кузнечных мехов.

Собаки, как и большинство живущих на суше, получают кислород одним способом. Расширяют мышцы грудную полость, давление в ней падает - воздух устремляется в легкие: снаружи давление больше. Сократится грудная полость, давление в ней станет выше атмосферного, воздух выходит из легких. Увеличивается, уменьшается ритмично грудная полость, словно подключен к ней механический всасывающий насос. Однако у лягушек нет грудной клетки, воспользоваться таким насосом они не могут. Как же они дышат?

Вот сидит травяная лягушка. Целый час следи за ней - она не стронется с места. А от ощущения, что лягушка секунду назад закончила кросс на дальнюю дистанцию, отделаться не удается. Так быстро колеблется у нее горло. До ста сорока раз в минуту.

Сидит, не двигаясь, лягушка, гортань у нее закрыта, ноздри открыты. Воздух входит в рот, выходит. Лягушка гоняет его вперед-назад, и содержащийся в нем кислород поступает в кровь во рту, в слизистой которого много капилляров: мелких сосудов с тонкими стенками.

Но пора подать воздух и в легкие. Лягушка приводит в действие свой собственный насос: нагнетательный. Насосом ей служит полость рта.?

Итак, вдох. Действие первое. Ноздри открыты. Дно рта опускается вниз. Воздух проникает внутрь. Чем объемистей полость рта, тем больше воздуха может вместиться в нее. Вот почему приплюснутая голова у лягушки такая широкая.

Действие второе. Дно рта продолжает опускаться. Открывается щель в гортани. Давит тело, сокращаются мышцы груди, и воздух из легких выходит в рот.

Действие третье. Дно рта начинает подниматься. Часть воздуха выталкивается наружу. Ноздри закрываются.

Действие четвертое. Последнее. Дно рта ближе и ближе к нёбу. Воздух в легких!

Имея нагнетательный насос, лягушка может обеспечить себя кислородом и иначе. Она набирает воздух ртом и ноздрями, закрывает и то и другое. Дно рта поднимается вверх, воздух оказывается в легких, а гортань сразу закрывается. И опять то же самое. Лягушка отправляет в легкие все новые и новые порции воздуха, не позволяя ему выходить, и поправляется прямо на глазах. Пройдет немного времени, нырнет она в воду, а при ней - резервуар с кислородом. Сидит лягушка на дне и перекачивает воздух из легких в рот, изо рта в легкие, пока не останется в нем ни капли кислорода.

До последнего времени все были убеждены, что нагнетательный насос в почете только у амфибий. И вдруг сообщение: таким же насосом пользуются игуаны. Эти ящерицы пустынь юго-запада Северной Америки прячутся в трещинах скал. Индейцы, для которых игуаны - одно из обычных блюд, достать их оттуда живыми не могут. Раздув легкие, ящерица закрепляется в трещине очень прочно. Остается лишь проколоть ее заостренной палочкой.

Но недавно выяснилось и другое: некоторые амфибии, в свою очередь, используют не нагнетательный насос, а всасывающий.

Однако как бы ни поступал воздух в легкие, орган этот у амфибий далек от совершенства. У лягушек и их бесхвостых сестер он представляет собой два мешка, внутри которых - камеры, отделенные друг от друга перегородками. Ячеек немного. Поэтому, хотя они и увеличивают поверхность, пригодную для газообмена, увеличение невелико. У кубического сантиметра ткани легких человека общая поверхность для обмена газами в пятнадцать раз больше, чем у лягушки.

От такого сравнения кто угодно пришел бы в отчаяние. А амфибии? При их двойном образе жизни первоклассные легкие совсем ни к чему. Смерть же от недостатка кислорода или избытка углекислоты им не грозит.

В 1785 году итальянец Ладзаро Спалланцани, прославивший свое имя многими открытиями в биологии, удалил у лягушки легкие. К удивлению Спалланцани, лягушка, оправившись после операции, вела себя так, словно абсолютно все ее органы были на месте. Спалланцани подверг испытанию еще нескольких лягушек. Но и они не задыхались. И Спалланцани сделал сенсационный вывод: "У лягушек поглощение кислорода происходит через кожу!"

Спустя десять лет эксперимент Спалланцани был повторен. Лягушку без легких посадили в ящик. Жаловаться на плохие условия ей не приходилось. Воздух в ящике был влажный, температура не поднималась выше двенадцати градусов. И день за днем лягушка жила. День за днем она поглощала кислород и удаляла углекислый газ через свою кожу.

В наше время амфибии не попадают на операционный стол, их просто заставляют сидеть под водой, не высовывая оттуда головы. И вот какой образуется ряд. Обыкновенная квакша, вынужденная не пользоваться легкими, живет несколько часов, серая жаба - восемь дней, прудовая лягушка - три недели, травяная - месяц. Видимо, это для нее не предел, опыт был прерван: она могла умереть от истощения. И все же рекорд поставили не травяные лягушки, а обыкновенные тритоны. Они просидели в воде семь месяцев. Жили бы там тритоны и дольше, если бы не подвела техника. Они погибли из-за неисправности системы подачи кислорода.

Эти эксперименты подтверждают вполне закономерное предположение: чем больше времени проводит амфибия на суше, тем важнее для нее легкие. Однако так бывает не всегда.

Гладкой шпорцевой лягушке из Южной Африки отказать в своеобразии нельзя. У нее маленькие передние лапы с тонкими, никак между собой не связанными пальцами, а на массивных задних лапах пальцы соединяет широкая перепонка, и на каждой лапе на трех пальцах по черному когтю. Эти лягушки живут в теплых стоячих водоемах. В них мало кислорода, и приходится им дышать в основном легкими.

В болотах или в канавах на рисовых плантациях юго-восточных районов США можно встретить удивительное существо. Длинное-предлинное туловище с хвостом занимает целый метр, внизу - крошечные лапки, совершенно не пригодные для ходьбы, вверху - глаза, которые просвечивают через кожу. Это амфиума. По той же причине, что и шпорцевая лягушка, она полагается на свои легкие.

Наша чесночница - полная противоположность и амфиуме, и шпорцевой лягушке, всего-навсего несколько дней в году проводит эта бесхвостая амфибия в воде. Но и на поверхности земли ее редко увидишь. А если произойдет такое, чесночнице, прекрасному землекопу, хватит трех минут, чтобы уйти от опасности. Пока не стемнеет, прячется чесночница в своем убежище. Сидеть в земле и вентилировать легкие - задача не из простых. Поэтому дышит чесночница больше кожей.

Амфибии - не единственные на Земле, кто дышит кожей. Из уст в уста передается история об итальянских детях. Эти дети должны были участвовать в религиозной процессии, и их покрасили золотой краской. Конец был трагический: дети умерли от удушья. Легенда есть легенда Люди действительно дышат кожей, однако количество кислорода, которое поглощает она, ничтожно. С углекислым газом дело обстоит несколько иначе, но и тут цифра мизерная: один процент от того, что выводят легкие.

Летучие мыши в более выигрышном положении. Перепонки крыльев некоторых из них широкие, тонкие, лишены волос, пронизаны сосудами. И когда жарко, через кожу крыльев летучей мыши уходит почти двенадцать процентов углекислого газа, но кислорода все равно поглощается мало.

Ни летучие мыши, ни какие-либо другие животные Земли не могут соперничать с амфибиями. Их кожа пропускает через себя газы просто великолепно. У травяных лягушек через кожу поступает больше половины кислорода, а углекислоты выводит она свыше семидесяти процентов.

Когтистый тритон, тритон с когтями на всех четырех лапках, вообще обходится без легких. В горных ручьях - прозрачных, холодных и быстротекущих - кислорода много, и кожа тритона поглощает его.

Олимпийская амбистома похожа на ящерицу, но одежда у нее, как у лягушки, а живет она в таких же ручьях, что и тритон. И амбистоме не нужны легкие.

Лишено столь, казалось бы, важного органа целое семейство саламандр, самое представительное семейство хвостатых амфибий: почти сто восемьдесят видов. С весьма несовершенным с нашей точки зрения дыхательным аппаратом живут они и на суше, и в воде. Правда, у них, как и у других хвостатых амфибий, обмен газами производит не одна кожа. Безлегочные саламандры занимают первое место среди абсолютно всех своих самых разных соплеменников: четверть необходимого им кислорода поступает в кровь в полости рта.

Хвостатые амфибии - существа на редкость изобретательные. Любой их орган, который соприкасается с внешней средой, извлекает из нее кислород и отдает ей углекислый газ. У безлегочных и настоящих саламандр свою лепту в общее дело вносит даже пищевод.

В подземельях Югославии, куда никогда не проникает свет, в ручьях и озерах пещер живет протей. Зоологи называют его обыкновенным, но в фантазии людской он стал драконом ольмом, чудовищем, которое выползает из недр земли и приносит несчастья. Эта безобидная тридцатисантиметровая амфибия действительно могла дать повод для выдумки. Протей весь розовый, лапы у него маленькие и слабые, глаз на голове не видно, зато по бокам ее - ярко-красные перистые жабры. Ими протей дышит.

Дышит жабрами и второе "привидение": полупрозрачная слепая саламандра, жительница глубоких пещер Техаса. Но если у протея есть легкие, слепая саламандра не имеет и их.

Жабрами дышат головастики, а оказывают поддержку жабрам кожа и легкие. Как раз на них и падает основная нагрузка. Взрослые лягушки, жабы и другие бесхвостые амфибии пользуются тоже тремя аппаратами для дыхания. У большинства они разумно распределяют обязанности: не дублируют работу друг друга. Специализация кожи - углекислый газ. Почти весь она его удаляет. Специализация легких - кислород. Заберется лягушка на зимовку в воду - за двоих работает кожа. А летом чем выше ползет столбик ртути термометра, тем сильнее нагрузка на легкие. Пусть немного, но легким и коже помогает слизистая оболочка рта.

Ничем не прикрытая, всегда влажная кожа лягушек - извечный повод для неприязни к ним. Но в свое время лягушки не позаботились о том, какое впечатление будут производить. И разделись до неприличия. На то, правда, у них были причины. Кожа с чешуей - никудышный аппарат для дыхания. Вдобавок дышать кожей можно, лишь когда она влажная. И обзавелись амфибии железами, которые вырабатывают слизь. А в результате стали они теми, кто нарушил закон: у живущих на суше кожа должна быть сухой.

Непочтение к законам, как известно, чревато последствиями. Ждала кара и амфибий. Они попали в заколдованный круг. Их влажная кожа словно открытая водная поверхность. За час с квадратного сантиметра тела лягушки испаряется триста микрограммов воды, саламандра теряет шестьсот микрограммов. По сравнению с ползущей садовой улиткой вроде не очень много. С каждого квадратного сантиметра у нее улетучивается восемьсот семьдесят микрограммов воды. Но если за-таится улитка в своем домике, потери сократятся до тридцати девяти микрограммов. Неплохой результат. У человека с той же площади, что и у остальных, испаряется сорок восемь микрограммов воды.

Уходит в никуда вода да к тому же уносит с собой тепло. Всегда мокрые амфибии теряют тепла в сотни раз больше, чем вырабатывают его. И как ни стараются они удержать в своем бедном теле его крохи, им ничего не удается сделать. Они холоднее воздуха. Уменьшится относительная влажность воздуха со ста процентов до семи, температура тела у черепахи и у крокодила аллигатора снизится на один градус, а у лягушки и саламандры - на целых восемь. Вот и еще повод считать амфибий неприятными существами.

По мнению физиологов, самое большое преимущество жизни на суше - доступность кислорода, а самая большая угроза для живущих на суше - опасность высохнуть. Амфибии, теряющие драгоценную влагу через кожу и в то же время вынужденные сохранять эту кожу во влажном состоянии, живут в пограничной зоне: на грани двух сред, воды и суши. Они держатся у водоемов, в сырых местах - там испарение невелико.

Однако вода уходит из тела амфибий не только через кожу. Ее парами насыщен и воздух, который покидает легкие. Поверхность кожи амфибий лишь на треть превышает легочную. Прыгает лягушка по земле, работают оба дыхательных аппарата, она час за часом становится легче. А если отключить легкие, потери веса от испарения сократятся сразу на две пятых.

Как ни странно, легкие помогают лягушкам в их постоянной борьбе за сохранение водного равновесия. У лягушки, которая не по своей воле долго сидит в глубокой луже, испарение с поверхности легких сильно увеличивается. Легкие стараются вывести лишнюю воду. А на суше чем больше высыхает лягушка, тем медленнее исчезает вода с выдыхаемым воздухом.

Кожа, так осложняющая жизнь амфибий, имеет и огромное достоинство: пополняет запасы воды она мастерски. Амфибиям нет нужды пить воду ртом. Те, что живут в ручьях, болотах, озерах, впитывают влагу всей кожей. А у сухопутных доставкой воды занимаются определенные участки кожи. У многих бесхвостых амфибий на конце брюшка кожа тонкая, сосудов же в ней больше, чем в остальных местах. В дополнение к этому у некоторых вырастают особые плоские бородавки. Жабы обходятся без бородавок, но по их животам разбросаны специальные железы. Ни жабам, ни другим бесхвостым искать пруд не надо. Припадут они брюшком к влажной земле или прогуляются по траве, мокрой от росы,- и наберут воды.

В тканях любого живого существа воды строго определенное количество: не слишком много и не слишком мало. Сильное обезвоживание приводит к катастрофе, однако и при неограниченном доступе к воде можно умереть. Лягушки, помещенные в дистиллированную воду, рано или поздно погибают. В дистиллированной воде нет того, что в крайне малых количествах есть в пресной: минеральных солей. А кожа амфибий, взявшая на себя и эту работу, извлекает из воды соли, без которых жить невозможно, соли, которые входят в состав многих тканей.

Пропускает кожа через себя ионы натрия, калия, кальция, хлора, а изнутри выходят наружу ионы тех же солей.

И заодно кожа помогает почкам - выводит из организма ненужные вещества.

При всем том кожа выполняет свое главное предназначение: быть одеждой, прикрывать тело, защищать его от грубого внешнего мира.

Кожа - единственная одежда амфибий. В ней они зарываются в землю, залезают в дупла, под камни. И как ни берегут амфибии свои платья, они становятся старыми, снашиваются. Русская сказка "Царевна-лягушка", в которой лягушка сбрасывает кожух,- не вымысел, а если и вымысел, то очень правдивый. Не сказочные, обычные лягушки меняют одежду не меньше четырех раз в году.

Меняет одежду и краснобрюхая жерлянка. Она переодевается в воде. Все происходит очень быстро. Мне просто повезло. Окажись я возле жерлянки чуть позже, не увидела бы я, как снимает она свое старое платье.

О том, что последует дальше, в первый момент догадаться невозможно. Полное впечатление: в глаза жерлянке попали соринки. Она словно протирает передними лапками глаза: левый, потом правый. И вдруг оставляет это занятие, начинает извиваться, а задними лапками чешет бока. Мгновение - и все становится ясно. Вокруг жерлянки появляется облачко. Платье плавает в воде. Жерлянка сдергивает передними лапками тоненькое платьице, которое еще прикреплено к задним лапкам, и все оно моментально исчезает во рту.

Жерлянки, жабы, лягушки не поступают, как царевна-лягушка, беспечно оставлявшая свой кожух: они съедают собственный старый наряд.

И вот сидит лягушка в новом блестящем платье. Оно по-прежнему, хоть и облегает тело, прикрепляется плотно лишь кое-где на голове и спине, а в остальных местах его можно легко приподнять.

На этом чудеса не кончаются. Глядя на лягушку, вряд ли кто может предположить, что в ее субтильном теле бьется целых пять сердец. А они бьются. Четыре перегоняют лимфу, одно, как и у всех,- кровь. По величине это сердце немного уступает сердцам млекопитающих: чуть меньше полпроцента от веса тела. Но кому сколько надо кислорода, определяется не величиной сердца, а частотой его сокращений. У порхающей над цветами птички-бабочки колибри сердце стучит тысячу двести раз в минуту. У самого крошечного зверька - трехграммовой землеройки - больше шестисот раз. У лошади сердце делает сорок ударов в минуту, у слона - двадцать пять, а у человека шестьдесят восемь - семьдесят два удара в минуту. Частота пульса лягушки - сорок - пятьдесят ударов. Кровь обегает ее тело за семь - одиннадцать секунд.

Сердце лягушки и похоже, и не похоже на наше. В нем два предсердия, а желудочек один. Он не разделен перегородкой, но два потока крови почти не смешиваются. И богатая кислородом кровь направляется в большой круг кровообращения, а кровь, бедная кислородом, течет в легочный круг.

Разделить два потока крови с энергетической точки зрения выгодно. Но амфибии не сделали этого, они остановились на полдороге. У безлегочных саламандр все органы получают совершенно одинаковую смешанную кровь. Тем не менее саламандры от этого не страдают. Даже лягушки с аномалиями в сердце, у которых два потока крови соединяются, чувствуют себя нормально. Но если бы эти потоки полностью разделились - началось бы невообразимое. Когда у тритона и других хвостатых работали бы легкие, в кожу поступала бы кровь, насыщенная не углекислым газом, а кислородом. А при неработающих легких кожа и все тело снабжались бы одинаковой кровью, но путь ее увеличился бы на длину легочного круга. У лягушек с жабами и у их соплеменников без хвостов легкие окисляли бы кровь, уже частично обогащенную кислородом в коже. В воде же, где на легкие рассчитывать не приходится, кровь, поступившая в правый желудочек, вместо того чтобы перейти в левый, должна была бы обежать легочный круг.

С перегородкой в желудочке жить на грани двух сред и извлекать выгоду из двух аппаратов для дыхания: из легких и кожи - нельзя. Отказавшись от нее, амфибии выиграли. При неработающих легких путь крови сокращается, и ее можно беспрепятственно перераспределять между кругами кровообращения, используя предсердия как резервуары.