Введение
Типы движений китообразных
Поведение китообразных на поверхности воды – это совокупность типов движений, которые китообразные совершают на поверхности в дополнение к дыханию. Китообразные развили и используют поверхностное поведение для различных целей, таких как демонстрация, кормление и коммуникация. Все регулярно наблюдаемые представители отряда Cetacea, включая китов, дельфинов и морских свиней, демонстрируют широкий спектр поверхностного поведения. Cetacea обычно подразделяют на два подотряда – Odontoceti и Mysticeti – на основании наличия зубов или китового уса у взрослых особей соответственно. Однако, при рассмотрении поведения, китообразных можно разделить на китов (китообразные длиной более 10 м, такие как кашалоты и большинство усатых китов) и дельфинов и морских свиней (все зубатые киты длиной менее 10 м, включая косаток), поскольку многие виды поведения связаны с размером тела. Хотя некоторые виды поведения, такие как шпилькинг, дрейф и подкидывание хвостом, встречаются в обеих группах, другие, например, игра у носа корабля или броски хвостовым стеблем, свойственны только одной из них. Именно эти активные виды поведения люди наблюдают чаще всего, что привело к большому объему научной литературы по этой теме и развитию популярной туристической индустрии.
Нарушение и попадание
Выброс или выпрыгивание из воды – это прыжок из воды, также известный как всплеск. Различие между ними довольно условно: исследователь китообразных Хал Уайтхед определяет выброс как любой прыжок, при котором не менее 40% тела животного выходит из воды, а выпрыгивание – как прыжок с выходом менее чем 40% тела. Качественно, выброс – это полноценный прыжок с намерением покинуть воду, в то время как выпрыгивание является результатом быстрого подъема под углом, который привел к тому, что кит непреднамеренно оказался над поверхностью воды. Такое "выпрыгивающее" поведение часто является следствием питания у усатых китов. Чаще всего выбрасываются серые, горбатые и кашалоты. Однако выбросы совершают и другие усатые киты, такие как финвал, синий кит, малый полосатик, серый кит и сейвал. Океанические дельфины, включая косаток, очень часто выбрасываются из воды и фактически способны легко полностью выпрыгивать из воды, хотя различие между этим и порпоизингом незначительно. Некоторые морские существа, не являющиеся китообразными, также демонстрируют поведение, похожее на выбросы, например, некоторые виды акул и скаты родов Манта и Мобула. Китообразные используют две техники для выполнения выбросов. Первый метод, наиболее распространенный у кашалотов и горбатых китов, заключается в вертикальном подъеме с глубины и выходе прямо из воды. Другой, более распространенный метод – двигаться близко к поверхности и параллельно ей, а затем резко подняться вверх на полной скорости, совершив всего 3 взмаха хвостом для выполнения выброса. При всех выбросах китообразное покидает воду, большая часть его тела находится под острым углом, например, в среднем 30° к горизонту, как зафиксировано у кашалотов. Затем кит поворачивается, чтобы приземлиться на спину или бок, и реже не поворачивается, а вместо этого совершает "шлепок". Для достижения 90% выхода из воды горбатому киту необходимо покинуть воду со скоростью восемь метров в секунду, что создает импульс в 288 тысяч ньютон-секунд. Несмотря на энергозатраты, выбросы часто выполняются сериями. Самая длинная зарегистрированная серия выбросов была выполнена горбатым китом вблизи Вест-Индии, который совершил 130 прыжков менее чем за 90 минут. Повторные выбросы утомляют животное, поэтому с каждым разом из воды выходит все меньше тела. В конечном счете, причины выбросов неизвестны, однако есть данные, подтверждающие ряд гипотез. Киты чаще выбрасываются, когда находятся в группах, что позволяет предположить, что это невербальный сигнал другим членам группы во время социального поведения. Ученые назвали эту теорию "честным сигналингом". Огромное облако пузырьков и подводное возмущение, возникающее после выброса, невозможно подделать; соседи тогда знают, что выброс произошел. Один выброс обходится киту примерно в 0,075% от его суточной потребности в энергии, но длительная серия выбросов может потребовать значительных энергетических затрат. Другая широко принятая возможная причина – избавление от паразитов. Порпоизинг – это высокоскоростное поведение на поверхности у мелких китообразных, при котором чередуются длинные прыжки с плаванием близко к поверхности. Несмотря на название, порпоизинг наблюдается у дельфинов и морских свиней, а также у других морских видов, таких как пингвины и ластоногие. Когда морские млекопитающие движутся с высокой скоростью, они вынуждены оставаться близко к поверхности, чтобы поддерживать дыхание во время интенсивных упражнений. При неспешной крейсерской скорости ниже 4,6 м/с дельфины плавают под поверхностью воды и лишь ненадолго выставляют свои дыхала вместе с до одной трети своего тела. Также порпоизинг может использоваться для определения направления приближающихся судов, чтобы избежать столкновения. Хотя порпоизинг является полезным следствием быстрого плавания, многие вариации в этом поведении нельзя объяснить только этой причиной; вероятно, он эволюционировал, чтобы выполнять и другие функции. Например, вращение во время порпоизинга у дельфина-спиннера приводит к большому количеству брызг и чаще встречается при более медленных скоростях. Когда дельфины-спиннеры ударяются о воду, комбинация центробежной и вертикальной силы на этих эктопаразитов может быть в 700 раз больше их собственного веса, что эффективно удаляет их. Исследования дополнительных функций порпоизинга до сих пор были сосредоточены на более акробатических видах, но, вероятно, что другие китообразные также используют его для этих и, возможно, неизвестных целей.
Корабли для ловли на волнах или на луге и для слежения за ними
Термин "волновая езда" чаще всего используется для описания поверхностной активности китообразных, которые подходят к лодкам и неоднократно прыгают в волны, создаваемые ими. Это включает в себя движение по волне давления перед лодкой и движение по кильватерной волне, когда китообразные находятся позади лодки в её следе. Китообразные плавают, используя движение хвостовым плавником, когда энергия волны ниже порога, необходимого для волновой езды, например, когда лодки движутся со скоростью менее 3 м/с или когда они находятся вне зоны максимальной энергии волны. Однако на более высоких скоростях дельфины и морские свиньи ищут волну давления и зону её максимальной энергии, чтобы удерживаться на волне, фиксируя хвостовой плавник в одной плоскости и внося лишь незначительные корректировки для изменения положения. Хотя большинство крупных зубатых китов не стремятся к какому-либо взаимодействию с лодками. Движение по волне давления перед лодкой – наиболее распространенная форма интерактивного поведения с лодками среди различных видов небольших зубатых китов, таких как дельфины родов Stenella и Delphinus. Тип взаимодействия часто зависит от поведенческого состояния группы, а также от вида. Например, пятнистые дельфины чаще взаимодействуют во время передвижения или кружения, но реже – во время общения или питания с поверхности. Это указывает на то, что группы с детенышами могут приближаться к лодкам, чтобы научить молодых безопасному взаимодействию и избежать столкновений. Еще одним следствием передвижения китообразных группами является усиление конкуренции за оптимальную энергию волны и, следовательно, за наиболее энергоэффективное положение. Положение отдельных особей может отражать иерархию доминирования в группе и, таким образом, использоваться для определения доминирования. Сейвалы, полосатики Брайда, горбатые киты и серые киты также известны тем, что демонстрируют аналогичное поведение.
Шпионский скачок
Когда кит выполняет шпионство, он поднимается и удерживает вертикальное положение, частично выходя из воды, часто демонстрируя всю рострум и голову. Визуально это напоминает человека, барахтающегося в воде. Шпионство – это контролируемое и медленное поведение, которое может длиться несколько минут, если кита достаточно интересует то, что он наблюдает. Как правило, кит не использует движения хвостовым плавником для поддержания своего "поднятого" положения во время шпионства, а полагается на исключительный контроль плавучести и позиционирование с помощью грудных плавников. Обычно глаза кита находятся немного выше или ниже поверхности воды, что позволяет ему видеть объекты, находящиеся поблизости. Различные виды акул, включая большую белую и океаническую белоконечную, также известны тем, что практикуют шпионство. Шпионство часто наблюдается в ситуациях "осмотра", когда внимание кита сосредоточено на лодке, например, на туристических судах для наблюдения за китами, к которым они иногда подплывают и взаимодействуют. С другой стороны, считается, что шпионство у косаток помогает в охоте, поскольку их часто можно увидеть вокруг ледяных полей, пытающихся обнаружить добычу, такую как тюлени, отдыхающие на льду. Когда добыча обнаружена, отдельная особь выполняет серию шпионских прыжков с разных точек вокруг нее, а затем подает сигналы другим членам группы, чтобы они сделали то же самое, возможно, готовясь к атаке. В этом случае поведение кормления с помощью ударов хвостом, по-видимому, постепенно распространилось по всей популяции, увеличившись с 0 до 50% особей, использующих его в течение 9-летнего исследования.
Удар по груди
Пекторальный шлепок, неформально известный как "шлепки плавниками", – это поведение, при котором китообразное переворачивается на бок, выставляет один или оба грудных плавника в воздух, а затем ударяет ими по поверхности воды. Это форма невербальной коммуникации, часто наблюдаемая у различных видов китов и дельфинов, а также тюленей. Движение происходит медленно и контролируемо, и такое поведение может повторяться одним и тем же животным в течение нескольких минут. Грудной плавник горбатого кита – самый крупный придаток среди всех млекопитающих, а горбатые киты известны своим чрезвычайно акробатическим поведением. Частота пекторальных шлепков варьируется в зависимости от социальной структуры группы: они не наблюдаются у одиноких самцов, но распространены у пар матери и детеныша, а также когда их сопровождает самец-эскорт. Функция этого поведения у пар матери и детеныша изучена недостаточно, но, вероятно, это форма игры и коммуникации, которую мать передает детенышу для использования в период половой зрелости, и поэтому используется для общения на небольших расстояниях, в отличие от горбатых китов. Выставление грудного плавника и последующий шлепок также изредка наблюдаются у синих китов, где это чаще всего является побочным эффектом рывка при кормлении, за которым следует переворот на бок.
Лесозаготовка
Логинг – это поведение, которое киты демонстрируют в состоянии покоя, при котором они выглядят как "бревна" на поверхности воды. Оно определяется как состояние, когда кит лежит неподвижно на поверхности воды, не двигаясь вперед, при этом спинной плавник или часть спины остаются над водой. Киты часто отдыхают под поверхностью в течение определенного времени, чтобы спать, преимущественно в горизонтальном положении, хотя кашалоты также могут отдыхать вертикально. Однако, поскольку им необходимо сознательно дышать на поверхности, они могут отдыхать, используя только одно полушарие мозга за раз, что известно как унигемисферический медленный сон. Этот тип сна был выявлен у всех пяти видов китообразных, которые были исследованы на данный момент. Киты периодически поднимаются на поверхность, чтобы дышать во время сна, и в это время демонстрируют поведение логинга. Логинг может чередоваться с поведением отдыха на поверхности, когда китообразные медленно перемещаются, что особенно часто наблюдается у самок с детенышами, поскольку молодые особи быстро устают во время плавания. Логинг распространен, особенно у гладких китов, кашалотов, китов-пилотов и горбатых китов. Другое поведение, которое можно спутать с логингом, – это кружение, когда группа китообразных на поверхности практически не имеет направленного движения, а вместо этого взаимодействует друг с другом. Это поведение особенно часто встречается в больших группах китов-пилотов. Также наблюдались погружения длительностью более трех часов у клюворылого кита Кувье в экстремальных ситуациях.
Взаимодействие с людьми
Наблюдение за китами ведется на всех континентах, в котором в 2008 году приняли участие около 13 миллионов человек. Это, в сочетании с постоянным ростом судоходства, вероятно, повлияло на поверхностную активность китообразных. Когда к ним приближаются лодки и другие суда для наблюдения за китами, большинство китообразных либо избегают контакта, либо стремятся к взаимодействию. Отсутствие эффекта наблюдается преимущественно тогда, когда китообразные перемещаются или кормятся, но не когда демонстрируют поверхностную активность. В случае избегания животные могут уходить вглубь, вместо того чтобы оставаться у поверхности, или перемещаться горизонтально от судов. Например, когда к кашалотам приближаются лодки, они реже поднимаются на поверхность, сокращают интервалы между выдохами и не демонстрируют свой хвостовой плавник перед погружением так часто. Поведение избегания типично для китов, но взаимодействие более распространено в группах, где есть детеныши. Подобным образом, темные дельфины также чаще прыгают, меняют направление движения и формируют более плотные группы в присутствии лодок, особенно когда не соблюдаются правила дистанции при приближении. Поскольку увеличение количества проявлений поверхностной активности (SAB) выгодно участникам туров по наблюдению за китами, туроператоров может стимулировать приближаться к китообразным ближе, чем рекомендовано в руководствах. Недостаточно изучены долгосрочные последствия наблюдения за китами на поведение китообразных, но предполагается, что это может привести к избеганию популярных мест обитания или к снижению энергетических затрат у отдельных особей.