Н.М. Чернова, А.М. Былова
Общая экология. Учебник
М.: Дрофа, 2004
Глава 3. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов
3.1. Температура
3.1.6. Сочетание элементов разных стратегий
Ряд животных способны к сочетанию преимуществ обеих стратегий
теплообмена. У некоторых видов гомойотермных, осваивающих экстремальные условия
на пределе возможности поддержания теплового баланса, проявляются элементы
пойкилотермии, позволяющие им экономить энергию.
У верблюдов в жаркое летнее время дневные колебания температуры тела
достигают 6–7 °C. Утром животные имеют температуру 34–35 °C, а затем
постепенно нагреваются под палящими лучами солнца, т. е. ведут себя как
пойкилотермные организмы. Испарительная терморегуляция через потовые железы и
слизистые начинается у верблюда лишь при достижении температуры тела в
40,7 °C, что близко к пределу тепловой выносливости. Вечером, когда
температура воздуха падает ниже этой величины, верблюд освобождается от
накопившегося избыточного тепла путем прямого излучения. Эти адаптации позволяют
животному экономить до 5 л воды, которые потребовались бы для поддержания его
средней температуры в пределах 37–38 °C.
Противоположный пример ежесуточного остывания на 5–6 °C в условиях
суровых зим на северо-востоке России дают птицы кедровки (рис. 20). За
короткий световой день птицы не успевают собрать достаточно пищи, чтобы
противостоять низким (иногда до -40 °C) ночным температурам. К утру температура их тела снижается до 34–35 °C, что позволяет выжить, экономя энергию.
Рис. 20. Птицы северных широт, не улетающие на
юг: 1– клест; 2 – кедровка; 3 – щур; 4
– глухарь
Рис. 21. Суслик (1) и соня-полчок (2)
во время зимней спячки
Гетеротермностъ – особая адаптивная стратегия среди птиц и
млекопитающих, при которой закономерно сочетается использование выгод как
постоянства, так и перемены температуры тела. Основные формы проявления
гетеротермности – способность впадать в спячку или торпидное
состояние (оцепенение).
Зимняя спячка характерна для ряда млекопитающих, распространена у
однопроходных, насекомоядных, грызунов и летучих мышей. Впадая в спячку,
животные прекращают борьбу за поддержание высокой температуры тела, снижая ее
всего до нескольких градусов выше нуля. Это сберегает энергетические ресурсы
организма. Животные проводят в спячке часто долгие месяцы, иногда до полугода
при резко пониженном уровне обмена веществ, постепенно расходуя накопленные
резервы (рис. 21). У европейского суслика, например, частота сердцебиений
падает с 400 в мин всего до 4–7, у хомяка обыкновенного – с 200 до 12–15, у
сони-полчка – с 450 до 35. Потребление кислорода уменьшается в 20-100 раз
(рис. 22). Однако состояние спячки не соответствует оцепенению
пойкилотермных. Спячка – это хорошо регулируемое физиологическое состояние, при
котором терморегуляторная система организма переключается на более низкий
уровень. Когда температура в укрытии приближается к 0 °C, животные (хомяки, сурки, сони) начинают генерировать дополнительное тепло, поддерживая
температуру тела на уровне не менее 2–3 °C За время спячки крылатые кожаны
теряют 30–35 % веса, а суслики – до 50 %. Некоторые виды в зимний
период неоднократно пробуждаются и подкармливаются запасами. Суслики до
7 % времени находятся в период спячки в бодрствующем состоянии.
Пробуждение млекопитающих происходит путем самосогревания и требует затрат
энергии. Возрастает частота сокращений сердца, учащается ритм дыхания. Для выхода
из спячки сусликам требуется около 3 часов. Летучие мыши согреваются быстрее и
через 15–30 минут уже готовы к полету.
Рис. 22. Изменение числа сердцебиений у сурка вовремя
спячки при температуре тела (сверху вниз) 25, 17 и 16 °C. Одно деление шкалы равно 0,2 с (по Эндрес и др., 1930)
Торпидное состояние, или оцепенелость, сопровождает зимнюю спячку
животных, но возникает и в других условиях как самостоятельная адаптация. Ряд
мелких видов птиц и млекопитающих понижает уровень обмена и температуру тела
при неблагоприятных погодных изменениях или регулярно в суточных циклах. У
колибри, например, с наступлением ночи температура тела падает с 36–40 °C
до 18 °C, птицы садятся на ветки и оцепеневают. Летучие мыши, наоборот,
активны в сумеречное и ночное время и впадают в торпидное состояние днем.
Переход к оцепенению стимулируется также недостатком пищи. При одних и тех же
температурных условиях обеспеченные кормом животные могут продолжать активный
образ жизни и генерировать тепло на терморегуляцию, а при нехватке пищи
оцепеневают. Кратковременное торпидное состояние, как и
спячка, – также регулируемый процесс, но температура тела при этом не
падает столь низко и обычно остается на уровне, близком к 20 °C.
Между кратковременным оцепенением гетеротермных животных и длительной
зимней спячкой существует вся гамма переходов. Зимний сон медведей, например,
не называют спячкой, так как температура этих зверей понижается всего на
3–6 °C, а снижение уровня метаболизма не столь значительно. Мышечная
активность обычно подавлена, но большинство физиологических функций сохраняется
на прежнем уровне. Роды и выкармливание медвежат молоком у медведиц, например,
приходятся на время зимнего сна. Медведи способны относительно легко
пробуждаться и переходить в активное состояние.
В пустынях ряд мелких млекопитающих (мышевидные грызуны, сони, некоторые
суслики, насекомоядные тенреки и др.) впадают не только в зимнюю, но и в летнюю
спячку, которая называется эстивацией (от лат. aestes– лето).
Температура их тела падает при этом не столь значительно – до 25–27 °C, но
соответственное понижение уровня обмена веществ позволяет экономить не только
энергию, но и воду.
Таким образом, широкое распространение гетеротермности позволяет
предполагать фундаментальное значение этого явления для выживания животных в
неблагоприятных условия.
|