ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
52-градусный диапазон — зона жизни нашей планеты. Это не значит, что она годится для любого организма. Как раз наоборот. Практически нет животных, которые одинаково хорошо себя чувствуют, когда температура тела падает до –2 и когда она подскакивает до + 50 градусов. Температурная граница жизни для отдельных видов животных значительно уже, а для многих составляет всего 1–2 градуса. Более существенные колебания температуры тела немедленно вызывают нарушения жизнедеятельности или гибель животных.
Температурный фактор оказывает влияние на любые процессы, протекающие в организме. С чем это связано, понять нетрудно. При температуре выше абсолютного нуля, то есть выше –273,15 градуса, молекулы любых веществ находятся в беспрерывном движении. Кинетическая активность, или частота соударений молекул, в результате которых происходит их разрушение или образование новых, пропорциональны абсолютной температуре. При повышении или понижении температуры на 10 градусов кинетическая активность соответственно изменяется на 3 процента, а интенсивность обмена веществ в два раза. Не удивительно, что температурный фактор определяет жизненную активность животных. Это в равной мере касается и физиологических процессов и всех форм поведения: от переваривания пищи до двигательной активности. Как-то в начале лета в Московском зоопарке я видел переселение крупных рептилий на летние квартиры. Обслуживающий персонал герпетария весьма фамильярно обходился с внушительными по размеру, зубастыми и далеко не мирными крокодилами. Посетители зоопарка, с интересом наблюдавшие эту картину, удивлялись, насколько ручными могут быть кровожадные хищники. А дело объяснялось просто. Переезд происходил при такой низкой температуре воздуха (и, естественно, тела крокодилов), когда рептилии оказываются не в состоянии не только кусаться, но и совершать быстрые энергичные движения.
Совершенно иначе ведут себя крокодилы в жару. В моей лаборатории они содержались в небольшом бассейне, затянутом сверху сеткой. Чтобы обеспечить высокую активность подопытных животных, температура воды поддерживалась на уровне 30–35 градусов. В теплой воде флегматичные и равнодушные ко всему рептилии, какими их привыкли видеть посетители наших зоопарков, весьма расторопны. Утром перед началом экспериментов, чтобы убедиться в хорошей «спортивной» форме подопечных, я клал ладонь на металлическую сетку. И хотя я знал, что немедленно подвергнусь атаке, моя реакция всегда запаздывала: крокодил неизменно повисал на сетке бассейна раньше, чем я успевал отдернуть руку.
Еще сравнительно недавно животных принято было делить на теплокровных, то есть умеющих поддерживать температуру тела на постоянном уровне, и холоднокровных, чья температура пассивно следует за температурой окружающей среды. Особенности терморегуляции огромного числа животных не укладываются в эту упрощенную схему.
Сейчас в научной литературе термины «теплокровные» и «холоднокровные» почти не употребляют. Однако здесь они будут сохранены. К теплокровным мы будем относить птиц и млекопитающих, хотя некоторые из них умеют снижать свою температуру до очень низкого уровня и могут много дней находиться в таком «охлажденном» состоянии, а к холоднокровным всех остальных, хотя они способны подолгу поддерживать температуру тела значительно выше температуры окружающей среды. Использование этих терминов отражается на точности формулировок, но зато упрощает изложение.
Первым, кто не только обратил внимание на несоответствие существующей классификации фактическому положению вещей, но и попытался ее усовершенствовать, был известный советский зоолог и этнограф, один из немногих русских, кому довелось совершить путешествие в дебри Амазонки, И. Стрельников. В отрочестве монастырский служка, а в годы расцвета творческих сил профессор Сельскохозяйственного института в городе Пушкине, Стрельников всегда интересовался теоретическими вопросами биологии. Анализируя имевшиеся в его распоряжении данные о температурных параметрах живых организмов, он ввел в науку понятие об экологической терморегуляции. Под этим термином понимают способность животных изменять температуру своего тела в соответствии с экологическими потребностями и конкретной ситуацией.
Холоднокровным животным, как мы уже видели, чтобы сохранять высокую активность, необходимо поддерживать температуру тела на оптимальном уровне. Для обитателей тропических лесов он достаточно высок: 25–35 градусов. Даже теплый климат экваториальных лесов не гарантирует его обитателям возможности в нужный момент иметь необходимую температуру. Оптимум для жителей северных и горных лесов может лежать в диапазоне 20–25 градусов или быть ниже. Но здесь погодные условия дают еще меньше возможностей его достигнуть,
Значительно сложнее теплокровным, так как диапазон температур, при которых они могут не только сохранять активность, но и саму жизнь, чрезвычайно узок. У утконоса и ехидны подъем жизненных сил происходит при температуре тела в районе 30, у сумчатых — 35, у остальных млекопитающих 38, а птицам для этого требуется около 40–42 градусов.
Откуда животные черпают тепло? Все без исключения организмы вырабатывают собственное тепло, но его доля в тепловом балансе у теплокровных и холоднокровных животных различна. Дело в том, что любая клетка в процессе обычной жизнедеятельности вырабатывает тепло, и ее температура хотя бы в ничтожной степени превышает температуру окружающей среды. Холоднокровным животным собственного тепла не хватает, и они вынуждены заимствовать его у внешних источников, а теплокровные умеют вырабатывать больше тепла, чем теряют его в самые сильные холода. Для сохранения постоянной температуры тела необходимы мощные «печи» и надежная термоизоляция. Теплокровные бережно, по-хозяйски относятся к производимому теплу и зря его не растрачивают.
Температура тела может оставаться постоянной лишь до тех пор, пока приток тепла и его потери равны. Если животное отдает во внешнюю среду больше тепла, чем производит, оно начинает мерзнуть. Но когда приток внешнего тепла или его производство превышает расходы, возникает опасность перегрева. Теоретически для восстановления status quo существует две возможности: изменить процесс воспроизводства тепла или уровень теплоотдачи. Животные используют для этого десятки различных способов.
Физиология терморегуляции тесно связана с климатическими условиями среды обитания и с прочими экологическими особенностями жизни лесных обитателей. Физиологическая экология температурных адаптации — важнейшая часть тех приспособлений, которые позволили им обжить любые районы Земли.