Генетическая загадка белых дельфинов

Всеволод Белькович: «Систематика, которой мы сейчас пользуемся, весьма архаична». Фото Сергея Приходько (НГ-фото)

Их трудно не заметить, если вы оказываетесь в Арктике: Delphinapterus leucas (или, в переводе с латыни – «белый дельфин без спинного плавника»), белуха. На фоне сероватого моря зрелище белоснежного крупного животного – белуха может достигать в длину 5–6 метров и веса до двух тонн – впечатляет! Считается, что суммарная численность популяции российских белух – около 100 тыс. особей. Об истории и о современных исследованиях по изучению этих удивительных животных с ответственным редактором «НГ-науки» Андреем ВАГАНОВЫМ беседует профессор, доктор биологических наук, заслуженный деятель науки РФ, руководитель лаборатории морских млекопитающих Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН Всеволод БЕЛЬКОВИЧ.

– Всеволод Михайлович, вы давно занимаетесь изучением белух?

– С 1956 года.

– Видимо, еще студентом начали…

– Да. В конце 50-х наши знания об этих животных были в основном книжные и – на уровне 40-х годов. Если сегодня посмотреть эти книги – толстые, тонкие, любые, – то там все очень устарело.

Тут сработало то, что во время войны было не до того. Да и технический прогресс с тех пор сильно продвинул эти исследования. Например, появилась и быстро развилась гидроакустика. Вспомните, даже на бытовом уровне укоренилась поговорка «нем как рыба». Однако еще в 1944 году она была решительно опровергнута. Когда появилась гидроакустика, то выяснилось, что океан наполнен звуками. И в том числе очень говорливыми оказались морские млекопитающие. Прежде всего это обнаружилось на афалинах (вид дельфинов. – «НГ»), которые в океанариумах давали шоу.

Я работал в лаборатории профессора С.Е. Клейненберга. Он в 30-е годы прикоснулся к изучению белух, участвовал в экспедициях на Белом море, изучал питание этих морских млекопитающих. Затем занимался черноморскими дельфинами. Выпустил книжку «Морские млекопитающие Азовского и Черного морей». В это время промышленность заинтересовалась неиспользованными ресурсами морских млекопитающих Арктики. Ему предложили организовать комплексные исследования с соответствующим финансированием. Клейненберг возглавил эту экспедицию на Белое море. Среди участников были Алексей Владимирович Яблоков, Марья Николаевна Тарасевич и я.

– Насколько комфортно было наблюдать белух?

– Наблюдать их всегда сложно. Возможности наблюдать и изучать их биологию очень ограничены, потому что мы видим животное в течение 3–5% времени его жизнедеятельности. Все остальное время оно скрыто под водой. Поэтому был применен старый способ – сравнительный или эколого-морфологический анализ.

– В чем его суть?

– Есть конкретное морфологическое «устройство» животного: легкие, сосуды, сердце желудок и так далее. И мы в общих чертах знаем его экологию  – как оно плавает, как ныряет, как себя ведет. Можно эти данные сравнивать с такими же данными других животных, которые отличаются поведением и образом жизни, – скажем, хищники или глубоководные ныряльщики… Сопоставление строения органов, обеспечивающих разную жизнедеятельность, позволяет строить гипотезы по недоступной для прямого наблюдения экологии. Это очень продуктивный метод сравнительных эколого-морфологических исследований. Морских млекопитающих не только трудно и сложно наблюдать, но и получать морфологический материал – большая проблема.

Еще в XVII веке потом ставший великим исследователь по фамилии Кампер, который изучал, как киты слышат в воде, для того, чтобы получить материал, устроился рабочим в китобойную флотилию. Просил рабочих вырезать нужные ему для исследований органы и фиксировал их… в коньяке и виски! Никакого другого фиксатора у него не было.

Причем кит – это животное длиной 30 метров, сердце его весит несколько центнеров, сосуды диаметром полметра… Это не мышка и не лягушка, которых можно легко препарировать, посмотреть под бинокулярной лупой и все понять. Здесь нужны рабочие с крюками, механизмы для подъема, растягивания и т.д. Это работа на большого энтузиаста и трудягу. Алексей Яблоков прошел этот путь и с блеском применил к изучению морфологии белухи.

Так что трудности были всегда. Китобойный промысел тогда, в 50-е годы прошлого века, был так же престижен, как сейчас «Газпром», – необыкновенно трудно было туда устроиться работать, там были очень высокие заработки.

Полученные нами результаты были интересными, и мы их обобщили в коллективной монографии «Белуха. Монография вида». Она была издана в 1964 году. Она до сих пор является настольной, «библией» и для отечественных, и для зарубежных ученых. Это самая полная сводка анатомических исследований на тот момент. Но в ней не было еще результатов гидроакустических исследований, очень мало было материала о поведении белух. Таких данных тогда просто не существовало.

– И все-таки всю жизнь посвятить исследованию одного вида животных…

– Это не совсем так. После монографии я занялся изучением черноморских дельфинов – учился их ловить, перевозить живыми. Лечить. Дрессировать, ставить эксперименты. До меня в стране этого никто не умел делать. Пришлось построить специальный дельфинарий в поселке Алахадзы.

Социальная структура в стадах белух – матриархат. Фото из архива В. Бельковича

Исследования – это бесконечная череда обусловленных поступков. Так, узнав, как дельфины слышат, видят и умеют различать окружающий мир, в эксперименте встала задача посмотреть, как они этим пользуются в природе. В Западном Крыму, на полуострове Тарханкут, был найден безлюдный участок берега с бухтами, куда ежедневно приплывали дельфины. Там был организован морской полигон с совершенной акустикой (при участии Акустического института – спасибо профессору Николаю Дубровскому), средствами кино- и фотоконтроля и траекторных измерений. И до сего времени я не жалею, что избрал это направление исследований.

Были продолжены исследования белух на Севере и Дальнем Востоке. А также моржей, нерпы и гренландских тюленей. Список получается из многих видов. 

– Что можно сказать о социальном устройстве в популяциях белух?

– Я систематически наблюдал с самолета одну и ту же картину: отдельных белух практически не бывает. Это всегда группа из трех–семи особей. По-видимому, самка и ее один-два детеныша. Или несколько самок и несколько детенышей. Внезапно у меня возник оппонент. Известный американский ученый Б. Эванс отмечал: «В Мексиканском заливе я никогда не наблюдал у дельфинов описываемые вами группы – они плавают поодиночке». Я ответил: «Из этого следует, что вы наблюдаете все время одинаковое пищевое поведение – одиночную охоту на рыбу. Измените ситуацию. Например, уменьшите высоту полета – испугайте дельфинов, и вы увидите настоящую структуру стада».

В итоге было обосновано представление, что структурной единицей популяции белух является семья, а социальной структурой стада – матриархат. По мере взросления мальчики уходят из этих семей. Складывается первичная семейная группа: мама и ее дети, бабушка и ее внуки и т.д. И они объединяются в клан.

Сейчас я это уже с уверенностью говорю и демонстрирую на видео и фото: есть первичная семейная группа, есть семейная группа; семейные группы объединяются в клан; кланы объединяются в локальные стада. Такая гетерогенность социальной структуры обеспечивает стабильность популяции белух. Что называется – сразу не уничтожишь, да и подвижность и маневренность адекватна меняющимся условиям.

В XIX веке были попытки ловить белух в местах размножения. Вылавливали все, что могли. Есть локальное стадо в 150 белух – всех вылавливали. Или казалось, что всех. Во всяком случае, на будущий год ничего поймать уже не могли. Сейчас все эти локальные стада в Белом море восстановились в тех самых местах, где они были раньше. Правда, в памяти вида сохраняется страх перед катером, лодкой, человеком – ближе, чем на 200–300 метров не подплывешь. Мы нашли восемь таких мест обитания репродуктивных стад белух в Белом море.

– Почему же они возвращаются в те же самые места?

– Исследования показали, что эти районы летнего обитания локального стада должны обладать целым рядом свойств. Во-первых, обеспечивать защиту – чтобы нельзя было подкрасться; должны быть камни, отмели, некоторые запасы пищи на первое время. Во-вторых, эти места должны быть комфортными по температуре для детенышей. Они могут рождаться в любой воде: холодной, среди льдинок. У детеныша белухи очень толстый слой эпителия – 11–12 миллиметров. Практически броня. И для того чтобы детеныш мог расти и выбраться из этой брони, нужно ее сбросить. А для этого нужна опресненная вода. Поэтому белухи и выбирают эстуарии речек, прибрежные акватории, где происходит мацерация, размягчение этого эпителия. Он начинает сваливаться буквально кусками, облегчая детенышу дальнейший рост.

– Белухи – это все-таки большие дельфины или маленькие киты?

Самцы устраивают между собой турнирную схватку. Топят друг друга, выпихивают из воды. Фото из архива В. Бельковича

– Белухи, как и все дельфины, – зубатые киты. Если говорить о систематическом ранге, то это семейство нарваловых, которое делится на два подсемейства: на собственно нарвалов и на белух.

Но систематика, которой мы сейчас пользуемся, весьма архаична. Она была создана в незапамятные времена, и критериями при ее создании были внешний вид и размер. Никакого генетического анализа не было.

– А сейчас удалось уже провести генетические исследования белух?

– Да. И результаты совершенно поразительные.

Белухи обитают в Арктике циркумполярно в районе Гренландии, в Белом море, в районе Шпицбергена, Новой Земли и дальше – вдоль побережья Северного Ледовитого океана до Чукотского моря, в Анадырском заливе, с большим разрывом в Охотском море и по канадско-американскому побережью. Расселились они так несколько тысяч лет назад.

Трудно представить, чтобы белухи Охотского моря контактировали с белухами Белого моря. Это практически невозможно. Поэтому я предполагал  по молодости, что должно быть различие в акустической сигнализации у разных популяций белух и, конечно, должно быть различие в генетике.

– Почему именно в акустической сигнализации?

– Белухи Гудзонова залива прекрасно отличают белух из Белого моря. Для господ исследователей это серьезная проблема – как белухи это делают? Похоже, что белухи анализируют какие-то ансамбли сигналов, мы же пытаемся анализировать доминирующие, наиболее часто встречающиеся сигналы. Но они оказываются схожими.

По генетике выяснилось, что все белухи по митохондриальной ДНК близки и нет крупных различий, которые позволяли бы говорить, что это разные популяции (митохондриальная ДНК передается только по материнской линии. – «НГ-наука»). Есть, конечно, мелкие различия, но не такие, чтобы говорить о том, что это начало формирования другого подвида или нового вида тем более. То есть система популяций белух оказалась чрезвычайно устойчивой.

– Если генетика подтверждает, что белухи, независимо от места своего обитания, – одно большое – «метастадо», то это значит, что обмен генетическим материалом идет? Иначе они быстро бы распались на виды и подвиды. Но ничего такого не происходит, насколько я понимаю.

– Генетический обмен затруднен льдами, сезонной динамикой. Но тут есть одна особенность.

Самцы и самки живут в одном стаде. Роль самцов в этих семейных группах, о которых мы говорим, регламентирована: они – защитники, разведчики. И они не участвуют в близкородственном скрещивании. Участвуют в размножении пришельцы, варяги, приплывающие из других регионов. Они вносят свой генетический материал с тем, чтобы жизнь стада в генетическом плане была полноценной и без каких-то аномалий.

– Другими словами, есть какие-то районы, где более или менее «оседло» обитают самки с детенышами, а к ним приплывают самцы из других районов – самцы из других стад…

– Например, Белое море – такой родильный дом для Западного сектора Арктики. Прописка самцов, приплывающих летом в Белое море, пока неизвестна. Самцы не связаны с семьей, домом, дачным участком. Они – путешествующие особи. Данная особенность социального поведения белух абсолютно адекватна условиям их жизни.

В 1995 году американцы и англичане впервые стали ставить радиометки на белух. И один из первых участников этой исследовательской группы, доктор Мартин, обратился ко мне с вопросом: «Мы пометили белух в заливе реки Макензи; три белухи остались здесь, а две почему-то поплыли в сторону Северного полюса. В чем дело?»

Я его спросил: «Вы смотрели пол у этих животных?» – «Что вы, Белькович, какой пол! Это же секундное дело, вода кипит, белух держат, надо спрыгнуть в воду, прикрепить метку… Там не до определения пола». И тогда я ему ответил: «Своим поведением белухи вам говорят, что те, кто остались, – это самки, уплыли самцы».

– Направились поддерживать генетическую однородность!..

– Может быть, захотелось сменить пейзаж, подруг или расширить кругозор.

– А что, действительно сложно определить по внешнему виду пол у белух?

– Самцы немножко крупнее. Если можно так сказать, «рубленные топором». У самцов – мощные боковые кили и складки тела. Тренированный взгляд исследователя может достаточно точно определить пол.

Но главное отличие – поведение. Самцы очень активны. Они приплывают на место репродукции, где плавают самки с детенышами, и сразу начинают разбираться, кто есть кто в этом стаде, есть ли самки, готовые к спариванию. Или они здесь никому не нужны. То есть их поведение сразу демонстрирует – приплыли самцы.

– А что значит «самки, готовые к спариванию»?

– Это самки, которые не рожали в этом году или после родов прошло не менее одного–полутора месяцев. Их гормональная сфера подает определенный сигнал состояния «охоты», они готовы допустить до себя самца. Если же нет – между самкой и самцом окажется детеныш. Детеныш – это святое; тронешь его – порвут!

Но допустим, выяснилось, что есть только две самки, готовые к спариванию, а женихов приплыло пять. Это несоответствие быстро выясняется, и самцы приступают к определению наиболее достойных. Обычно они устраивают между собой турнирную схватку. Топят друг друга, выпихивают из воды. Бодаются лбами и толкаются, сцепляются открытыми ртами. Попихались, потопили друг друга, проявили первые признаки доминантности.

Сошедшись мордами в «звездочку», самцы определяют достойного к спариванию. Фото из архива В. Бельковича

Если это не помогает выявить «самого достойного», тогда все «женихи» сплываются в одно место и выстраиваются звездочкой, нос к носу, голова к голове: кто кого выпихнет или утопит. Через некоторое время эта звездочка – как у ракеты держатели во время страта – разваливается в разные стороны, и побежденные уплывают. Остаются женихи по числу невест. Иногда продолжающих выяснять отношения «проигравших» самцов белух течение уносит на километр-два от места начала битвы, которая продолжается до потери сил.

– Сложная семейная жизнь у этих млекопитающих!

– Непростая. Если мы продолжим тему размножения белух, то надо сказать, что в Белом море обитает восемь локальных стад этих животных. Это дает возможность подсчитать количество особей. Их оказывается 2,5–3 тысячи – матерей, детенышей и местных самцов.

В летний период к местам обитания белух в Белом море заходит большущее стадо самцов из других регионов. Иногда – тысяча голов, иногда – полторы тысячи. Мне повезло, я видел это зрелище с самолета! Белухи плывут на расстоянии нескольких метров друг от друга. Если смотреть на это с берега, то видно, что все море как будто усеяно белыми спинами белух до горизонта. Отсюда – рассказы рыбаков, зверобоев: «Белуха шла целый день, все море было покрыто ее спинами». И следовательно, несбыточные прогнозы промысловиков: мол, там столько белухи, тысяч тридцать... Но это все – мифы.

– А вообще, мясо белух съедобное?

– Котлеты можно сделать из всего чего угодно! Белуху всегда промышляли на приваду песцам, на корм собакам и для звероферм. В Белом, Баренцевом и Карском морях нет морских охотников; в основном местное население – оленеводы и охотники на песца. Белуху им вытащить из моря очень трудно, она порой весит до двух тонн. Нужен трактор. Поэтому предпочитают охотиться на нерпу.

Известен такой прецедент. В один год промысловики очень обрадовались: экспедиция выловила у Новой Земли около 3,5 тысячи белух. Ура-ура, все затраты оправданы, можно начинать масштабный промысел и все такое прочее… Но на следующий год они не смогли поймать ни одной белухи. Конечно, белуха там осталась, но совсем мало. Ее надо найти – белуха прекрасно обучается. На Дальнем Востоке в 1930-е годы именно по этой причине промысел белухи захирел. А ведь были построены на берегу рыбокомбинаты для переработки белухи. А она взяла да изменила пути миграции.

– Это все элементы сознательного поведения?

– Я бы сказал – в высшей степени сознательного. У белухи прекрасная память. В моей практике наблюдений за этими животными был такой случай.

Мы работали на Соловецких островах, белухи там плавают близко от берега. Появилась идея – взять пробу тканей у белухи. Американцы подарили мне специальный арбалет. Потренировавшись на берегу, мы вышли на «охоту». Но дротик из арбалета не долетел, плюхнулся в воду рядом с белухой. Реакция была быстрой и панической. Все белухи занырнули и уплыли в море. Почему? Потому что звук упавшего в воду дротика напомнил им звук пули и промысел. Прошло несколько дней. Как только стрелявший человек появился на берегу, белухи тут же отошли от берега – а вдруг он опять выстрелит из арбалета?

Эти животные великолепно различают людей, поэтому их так любят держать в океанариумах. Одних тренеров белухи любят, к другим равнодушны, третьих ненавидят. По мнению очень многих специалистов, белухи на порядок интереснее в психологическом, эмоциональном и когнитивном плане, чем афалины.

– Известно, что по решению Международной конференции по мониторингу потепления Арктики (Валенсия, 2007), белухи и нерпы получили международный статус видов-«биоиндикаторов». Что эти биоиндикаторы в последнее время показывают?

– Первичное предположение было такое: потепление прежде всего ударит по ластоногим. Нерпа, например, рождает на льду, устраивает домики в ледяных торосах. Поэтому численность обыкновенной нерпы является неким индикатором состояния прежде всего условий размножения. Она размножается в прибрежной полосе льдов. Исследования показали, что из десяти тысяч километров этой прибрежной полосы лишь две–три тысячи пригодны для строительства логовищ. Эти районы сейчас находятся в зоне действия нефте- и газодобывающих вышек, углеводородных перекачек, интенсивного судохождения.

С белухами все не так очевидно, как с нерпами. Их численность показывает изменение питания. Потепление вызывает перераспределение биоресурсов. А белухи всеядные, они питаются всем, что есть, – рыбой, креветками, камбалой… Только давай побольше!

Но кроме того, морские млекопитающие являются вершинами длинных пищевых (трофических) цепочек. И поэтому все дефекты и недостатки питания они концентрируют в себе. Анализ жира беломорской белухи показал, что в нем есть и пироксены, и целый спектр отвратительных веществ – канцерогены, ДДТ. Они вроде бы давно запрещены, нигде не используются, но, оказывается, в трофических океанических цепочках эти вещества продолжают циркулировать. В этом смысле эти вещества – бессмертны.

Мало того, мы обнаружили в жире белух вещества, которые никогда в Советском Союзе и в России не производились: мирекс – для борьбы с муравьями, с термитами. Эти химикаты используются широко в Юго-Восточной Азии. Но тем не менее если мы обнаруживаем их в беломорских белухах, значит, существует какой-то ветровой перенос. Это заставляет насторожиться, задуматься и обратить на это внимание.

До сих пор мы предполагали, что численность белух в репродуктивном скоплении меняется волнообразно. И эта волнообразность связана с естественными биологическими процессами. По результатам экспедиции 2013 года у нас появилось четкое убеждение, что численность белух уменьшается абсолютно. Вот, пожалуй, такая неприятная новость. Это суммарный результат катастрофических изменений климата и антропогенного воздействия – судоходства, дикого нерегламентированного экотуризма и загрязнения моря.

Но есть и приятная новость.

Наши многолетние исследования белух и огромный фактический материал натурных рядов наблюдений, как и новые материалы по акустике белух и их поведению, удалось собрать в одну толстую новую монографию «Белуха Белого моря». Благодаря поддержке Русского географического общества эта книга имеет хорошие шансы увидеть свет и занять достойное место в ряду исследований морских млекопитающих.