Единственная теплокровная рыба на Земле: как краснопёрый опах согревает себя в ледяном океане

На глубине трёхсот метров в океане темно и холодно: вода здесь редко прогревается выше 4-8 градусов тепла. Для обычной рыбы погружение на такую глубину означает резкий спад активности. Мышцы остывают, скорость падает в разы, глаза хуже различают добычу, а нервная система начинает тормозить. Но среди этих малоподвижных созданий плавает краснопёрый опах — круглая рыба весом под сто килограммов, температура тела которой стабильно держится на 5 градусов выше температуры окружающей воды.

Долгое время биологи были уверены, что полностью теплокровных рыб существовать не может в принципе. Вода забирает тепло в двадцать пять раз быстрее воздуха, и каждый прогон ледяной воды через жабры должен моментально выстуживать кровь до температуры океана. Однако опах нашел способ обойти этот базовый закон физики и выстроил внутри своего тела замкнутую систему отопления.

Мышечный генератор: почему опах машет плавниками, как птица

Подавляющее большинство рыб плывет за счет волнообразных движений тела и хвоста: это экономит силы. Опах устроен иначе. Он практически не изгибает туловище, а непрерывно машет крупными грудными плавниками вверх и вниз. Со стороны его плавание напоминает полет пингвина под водой.

В основании этих плавников находятся огромные массивы темно-красных грудных мышц. На них приходится до шестнадцати процентов от общего веса рыбы. Из-за постоянной тяжелой работы эти мышцы без перерыва производят тепло. У любого другого морского обитателя этот жар сразу ушел бы в воду через кожу. Опах же изолировал свои мышцы плотным слоем жира толщиной в целый сантиметр. Но одного жирового слоя недостаточно: оставалось самое уязвимое место, где рыба неизбежно теряла бы все накопленное тепло за пару минут.

Теплообменник в жабрах: как работает противоточная система

Главная брешь в теплозащите любой рыбы — это жабры. Чтобы получить кислород, кровь должна подойти вплотную к ледяной забортной воде. В этот момент артериальная кровь моментально остывает, после чего холод разносится по всему телу. Опах решил эту проблему с помощью редкой сосудистой структуры, которую биологи называют «чудесной сетью».

Внутри жаберных дуг опаха вены и артерии плотно переплетены между собой в сложный узел из тысяч мельчайших сосудов. Теплая венозная кровь, идущая от разогретых грудных мышц, течет наружу — прямо навстречу холодной артериальной крови, которая только что набрала кислород из воды.

В месте их соприкосновения тепло из вен переходит во встречные артерии. В итоге в жабры уходит уже остывшая венозная кровь (ей не жалко отдать остатки тепла океану), а согретая артериальная кровь течет обратно внутрь тела.

В 2015 году американский биолог Николас Вегнер исследовал образец жаберной ткани опаха под микроскопом и понял, что видит классический противоточный теплообменник. Инженеры ставят подобные узлы на теплотрассах и в системах вентиляции, чтобы выходящий воздух подогревал входящий. Природа применила эту схему в теле рыбы за миллионы лет до появления первых инженерных справочников, и это дало опаху колоссальное преимущество перед другими глубоководными хищниками.

Чем опах отличается от тунцов и акул

Некоторые рыбы в океане тоже умеют частично греть свое тело. Например, синий тунец или сельдевая акула подогревают плавательные мышцы и область вокруг глаз перед резким броском на добычу. Но их теплокровность временная и строго локальная. Сердце тунца или акулы остается холодным, из-за чего они не могут долго охотиться в глубоких слоях воды: им приходится постоянно подниматься наверх, к теплой поверхности, чтобы согреть внутренние органы.

У опаха теплая кровь идет прямо из жабр в сердце и равномерно расходится по всему телу, включая мозг и внутренности. Рыба часами держится на глубинах от ста до четырехсот метров, не всплывая на поверхность для обогрева.

В сумеречной зоне, где глубоководные кальмары и рыбы едва двигаются из-за холода, опах сохраняет быструю реакцию, ясное зрение и высокую скорость атаки. Он не ждет добычу в засаде, как другие глубоководные рыбы, а активно ищет ее на больших пространствах.

История опаха наглядно показывает, как природа находит рабочие инженерные решения там, где теория долгое время утверждала обратное.