Как дышат русалки?
Русалки – популярнейшие в массовой культуре мифические существа, и настоящая находка для биолога. Одна из их особенностей, вызывающих интерес и желание предположить ее биологическое разрешение – это возможность дышать и на суше, и воде. Такая особенность совсем не необычна для некоторых животных, вроде амфибий и некоторых рептилий. Совсем другое дело, если мы предположим, что русалка является кем-то больше похожим на человека, то есть является млекопитающим. Вот здесь случаев дыхания под водой мы не наблюдаем: водные млекопитающие, вроде китов, и полуводные, вроде выдр, способны лишь надолго задерживать дыхание, а сами дышат легкими. На русалок мы сегодня попробуем переложить двоякодышащую систему дыхания – как у двоякодышащих рыб, но покруче.
У двоякодышащих рыб существует два механизма дыхания, которые переключаются в зависимости от того, находится в данный момент рыба на суше или в воде:
- Когда рыба находится в воде, она пропускает её через жаберные дуги. В жабрах расположены тончайшие капилляры, где кислород из воды диффундирует в кровь, а углекислый газ выводится наружу. Эффективность этого процесса ограничена низким содержанием кислорода в воде, поэтому рыба активно перемещает воду через жабры движением жаберных крышек.
- При недостатке кислорода в воде рыба поднимается на поверхность и заглатывает воздух. Лёгкие двоякодышащих рыб развиваются из плавательного пузыря, что позволяет им извлекать кислород непосредственно из воздуха. Вдыхаемый воздух поступает в специальные воздушные камеры, где газообмен происходит через плотную сеть капилляров, обеспечивающих попадание кислорода в кровь.
После прохождения кислорода через организмобразовавшийся углекислый газ также поступает и удаляется через ту систему, которая используется рыбой в данный момент.
Для большинства двоякодышащих рыб жаберное дыхание является основным способом получения кислорода, а лёгочное дыхание выступает в качестве резервного механизма, который используется в условиях, когда содержание кислорода в воде падает (например, в засушливый период или в стоячих водоёмах с низким уровнем аэрации).
Скорее всего, для русалок выход на сушу также станет редким и кратковременным, так как лёгочные функции будут не столь эффективны, чтобы долго обеспечивать потребности организма. При этом при переходе на сушу русалка будет испытывать энергетический стресс, поэтому ей понадобится находиться вблизи водоёма.
В некоторых случаях русалкам вовсе не понадобится пользоваться легкими: в хорошо аэрируемых водоёмах русалки будут полагаться только на жаберное дыхание, оставаясь активными и мобильными. А вот в условиях низкого уровня кислорода они станут менее подвижными и будут чаще подниматься на поверхность для вдоха.
Русалки могли бы использовать лёгкие, чтобы выжить в условиях недостатка кислорода под водой, например, в замёрзших водоёмах или при заилении (сразу вспоминается славянский фольклор с их русалками в прорубях или в болотах).
Такой физиологический расклад делает русалок скорее "водными существами с резервным механизмом для воздуха", чем полноценными обитателями двух миров. Чтобы обеспечить русалкам более гибкий образ жизни, придётся модифицировать их лёгочную систему, чтобы она работала не только как экстренная, но и как полноценная альтернатива жабрам.
А надо ли им это?
Для иных существ, возможно, понадобилась бы противоположная приоритезация этих органов. Какой-нибудь человек-амфибия мог бы большую часть времени находится на суше, а на какой-нибудь неблагоприятный сезон, слишком долгий, чтобы недостаток кислорода можно было решить задержкой дыхания, уходил бы под воду. А вот русалочья анатомия как раз подходит для того, чтобы большую часть времени проводить в воде: ведь, если они все-таки похожи на людей, то их руки слабо подходят для быстрого перемещения в поисках добычи или побега от хищников, а без ходильных конечностей нет смысла проводить на суше долгое время.
Хорошо вписывается в такой образ жизни один из традиционных фольклорных видов русалок: прекрасные девы с рыбьми хвостами, сидящие в мелководье, на берегу или на ветвях деревьев, заманивающие путников и топящие их в воде (и наверняка затем их съедающие). То есть подобная адаптация может быть нужна не только для того, чтобы справляться с недостатком кислорода, но и для охоты.
Так что русалкам не за чем становиться человеком-амфибией и развивать легкие сильно дальше двоякодышащих рыб – они и так хороши.