Обычно на воздухе насекомые дышат с помощью трахей, которые открываются к внешней среде отверстиями, расположенными по бокам туловища. Через эти дыхательные отверстия и происходят газовые обмены. У личинок, чья жизнь почти исключительно проходит в воде, отверстия закрыты, в то время как развиты перистые жабры. Насекомые, родившиеся из этих личинок, призванные дышать атмосферным воздухом, накапливают его в своих трахейных резервуарах, кстати, достаточно объемных. Однако и они несут с собой также пузырь воздуха под надкрыльями, прицепленный к волоскам (да, да, именно как серебрянка). Структура этих волосков крайне интересна. Было бы утопией вообразить подобную систему со всеми ее составными частями, созданную или придуманную человеком. Хороший апноист смог бы в этом случае значительно увеличить свое время апноэ. Как же действуют эти таинственные волоски? Они изогнуты и крючковаты, не намокают и вообще водонепроницаемы, словом, полностью приспособлены к выполнению своих функций — удерживать пузыри воздуха после захвата их с поверхности. Установлено, что запас воздуха под надкрыльями у жука-плавунца (плотоядного жесткокрылого насекомого длиной до 5 см) меняется от 19,5 до 1 % O2 примерно за четыре минуты. Феномен диффузии опирается на механизм апноэ насекомых, позволяя дольше оставаться в воде. Когда парциальное давление кислорода в резервах уменьшается, между ними и водной средой устанавливается равновесие; кислород, растворенный в воде, имеет тенденцию распространяться в резервы, внося, таким образом, дополнительные возможности для дыхания. Мы вновь встречаемся здесь с тем необычайным явлением, которое, будь оно нами полностью понято и использовано, открыло бы новые возможности в области погружения. Невозможно не вспомнить историю греческого ныряльщика Хаджи Статти. Медики с борта броненосца “Королева Маргарита” еще тогда, в 1913 г., подумали именно об этом явлении: об осмосе ((от греческого osmos — толчок, давление) — односторонняя диффузия через полупроницаемую перегородку) кислородной суспензии из морской воды на глубине 80 м через кожу и ткани этого несравненного ныряльщика. Сегодня мы знаем: явление такого рода невозможно на подобной глубине, потому что требует более высокого давления. Однако должен признать, что не могу отказать себе в удовольствии помечтать.
Замечено, что некоторые насекомые запасаются кислородом из полых стеблей водных растений. Делают они это с помощью пустотелого жала, позволяющего дырявить растения и вдыхать оттуда кислород. Водные насекомые перемещаются, как плавая, так и шагая по дну. Они располагают на случай непредвиденных обстоятельств (внезапное течение, например) различными чувствительными системами, брюшными присосками, крючками и шелковыми нитями, чтобы “швартоваться” у точно определенного “причала” на гальке, траве и т. д.
А еще есть насекомые, проникающие в водную среду, несмотря на свое воздушное дыхание. Такие очень редки, но существует по крайней мере один вид, от которого мы смогли бы получить небольшую информацию, — это алобатэ — морская водомерка — из семейства Ферриди. Водомерка представляет собой морское насекомое, живущее в открытом море, а не на берегу, как это можно было бы ожидать, очень маленькое (меньше 1 см), обладающее, как и его пресноводные родственники, туловищем с плотным волосяным покровом, предназначенным для удержания мельчайших пузырьков воздуха, когда оно оставляет поверхность. Все тельце насекомого, покрытое в этот момент воздушной шубой, испускает особенное сияние и блеск и напоминает капельку света. Одетое таким образом, оно может спокойно оставаться на поверхности в ненастье и дождь и не тонет. Ныряет водомерка, чтобы охотиться и откладывать яйца.
Рыбы-апноисты
Может показаться странным утверждение, что некоторые рыбы имеют воздушное дыхание и вполне в состоянии “захлебнуться”. Однако это так, существуют рыбы-легочники, которые дышат атмосферным кислородом эпизодически или продолжительно. Как указывает их название — дипнои (двоякодышащие, от греческого “dis” — два или двойной и “pneusis” — дыхание) имеют кроме жабр легкое, образованное плавательным пузырем, стенки его, плиссируясь (собираясь в мелкие складки), образуют альвеолы, которые самостоятельно обеспечивают газообмен. Эти животные — самые настоящие современные ископаемые — обитают в Африке, Австралии и в Южной Америке. Африканский представитель двоякодышащих, достигающий 1,5 м в длину, живет в притоках и заболоченных местах Нила, Нигера, Заира, у него имеются четко разделенное на две части легкое и жаберные дуги. Погружаясь в воду, протоптер (так называют африканского представителя двоякодышащих) дышит благодаря жабрам, но, когда наступает засуха, русла рек и болота высыхают, протоптер, закрывшись в своего рода защитном “коконе”, сооруженном из слизи, которую он сам же и выделяет, зарывается в грязь и дышит при помощи легких, оставляя в этом “коконе” лишь несколько отверстий для обмена воздуха. Затем он впадает в каталепсию, что замедляет основной обмен и позволяет ему сохранить жизнь, используя собственные запасы жира до начала периода дождей. Общее замедление метаболизма и состояние каталепсии — удивительное свойство животного царства. Человек получил бы огромное преимущество, если бы ему удалось познать его механизм, приложив эти знания в космических исследованиях и проникая в тайны моря. Некоторые йоги демонстрировали свои способности в этом направлении, ошеломив врачей и ученых, вооруженных высокоточными приборами.
Южноамериканский представитель двоякодышащих — американский чешуйчатник (Lepidosiren paradoxa) живет в Бразилии, Боливии, Парагвае, длиной около метра, обладает только остатками жабр и полностью зависит от атмосферного воздуха: задержись он слишком долго под водой, наверняка захлебнется. Следовательно, оставляя поверхность, он задерживает дыхание и делает апноэ.
Существуют и другие рыбы, которые отваживаются показаться из воды, однако в этих случаях речь идет не об апноэ. Назовем одну из них для любознательных: прыгун (Periophtalmus) выходит из воды, чтобы побродить по суше и даже случается полазить по деревьям, но дышит он не легкими, а жабрами. Прыгун может оставаться некоторое время на земле, потому что носит запас воды в жаберных мешках.
Казалось бы, существование апноэ у рыб является априорно анахроничным. Однако факты доказывают обратное.
Земноводные
Вот где царство апноэ. У всех лягушкообразных блокировка дыхания имеет силу закона, как только они попадают в воду. Существуют, конечно, исключения из этого правила, но их очень, очень мало. Можно было бы тем не менее заметить, что все личинки лягушкообразных — водные и их организм приспособлен для такой жизни. Головастики (раз уж речь зашла о лягушке) дышат внешними жабрами сразу же после рождения и внутренними в дальнейшем. Только когда появляются маленькие передние лапы, жабры постепенно отмирают и развиваются легкие, которые превращают лягушек в “воздушных” животных, способных квакать по вечерам, что они, собственно, и делают в нашей сельской местности. Отметим, что, однажды приспособившись к жизни на воздухе, лягушкообразные прекрасно чувствуют себя далеко от воды, их встречали даже в полупустынных областях. Они выходят наружу лишь ночами, когда выпадает роса, знойным же днем укрываются всюду, где позволяет рельеф местности, чтобы любым образом избежать жары и поддержать влажность, так необходимую их коже. Лягушкообразные обитают во всех частях земною шара, на всех широтах (на Тибете на высоте 4700 м), существовали во все времена: известно не менее десяти классов ископаемых лягушек.
Техника апноэ у бесхвостых земноводных (как лягушка и жаба) и у хвостатых (как саламандра) идентична технике водных млекопитающих и человека. Животное блокирует дыхание, мгновенно ныряет и передвигается в воде очень эффективным способом (имея перепончатые задние лапы, лягушки и жабы плавают превосходно). Стиль “брасс” виден в основном в движениях задних лап. Чаще всего причина погружения — охота на какого-нибудь ракообразного, весьма лакомого, но не исключено, что они испытывают удовольствие и просто от пребывания в воде. Быстрота, с которой они способны покидав земную среду, меняя ее на водную и наоборот, позволяет избежать опасностей, возникающих как с той, так и с другой стороны. Хищников предостаточно. И животное, использовав набранный воздух, возвращается на поверхность наполнить легкие вновь. Последние во многих аспектах схожи с легкими высших млекопитающих, они, например, имеют альвеолы, как у человека.