Никто не будет спорить с тем, что погода зимой действительно может быть ужасной, но куртка, вязаная шляпа, шерстяные носки, утепленные сапоги и, возможно, разведенный костер позволяют людям жить в холодном климате. Но как же дикая природа? Разве они не замерзают?
Любой, кто выгуливал собаку при низких температурах, знает, что собаки будут дрожать, а их лапы замерзнут, что отчасти объясняет бум в индустрии одежды для домашних животных. Но вот бурундуки и кардиналы не покупают модные пальто и ботинки.
На самом деле, дикие животные могут страдать от обморожения и переохлаждения, как люди или домашние животные. Например, голые хвосты опоссумов - обычная жертва холода. Или же время от времени резкое похолодание приводит к тому, что игуаны падают с деревьев, а ламантины умирают от стресса из-за холода.
Избегание холода важно для сохранения жизни или конечностей (или, в случае опоссума, хвоста) и возможности размножения. Обитатели дикой природы должны чувствовать холод, чтобы попытаться избежать разрушительных последствий. У некоторых видов животных есть свой собственный эквивалент того, что испытывает человек, - это неприятное ощущение укуса или будто укол иглой, которое побуждает нас либо поскорее согреться, либо страдать от последствий. Фактически, механизмы нервной системы, позволяющие чувствовать диапазон температур, одинаковы у всех позвоночных животных.
Одна из зимних задач для теплокровных животных как их научно называют, заключается в поддержании температуры их внутреннего тела в холодных условиях. Интересно, однако, что пороговые значения температуры могут варьироваться в зависимости от физиологии. Например, хладнокровная лягушка будет чувствовать холод, начиная с более низкой температуры по сравнению с мышью. Недавние исследования показывают, что впадающие в спячку млекопитающие, такие как суслики, не чувствуют холода до тех пор, пока их температура не опустится ниже, чем у теплокровных, которые не впадают в спячку.
Так что животные знают, когда холодно, только при переменной температуре. Когда ртутный столб стремительно падает, страдает ли дикая природа или просто идет по ледяному течению?
Притормози немного
Многие теплокровные в холодном климате проявляют оцепенение: состояние пониженной активности. Они выглядят так, будто спят. В суровых условиях такая гибкость дает преимущество более низкой температуры тела, которая не совместима со многими физиологическими функциями. В результате снижается скорость метаболизма, а, следовательно, уменьшается потребность в энергии и продуктах питания. Спячка - это длительный вариант оцепенения.
Оцепенение дает энергосберегающие преимущества небольшим животным, в частности, летучим мышам, певчим птицам и грызунам. Они естественным образом быстрее теряют тепло, потому что площадь поверхности их тела велика по сравнению с их общими размерами. Чтобы поддерживать температуру своего тела в пределах нормы, они должны тратить больше энергии по сравнению с более крупным телом животного. Это особенно актуально для птиц, которые поддерживают более высокую среднюю температуру тела по сравнению с млекопитающими.
К сожалению, оцепенение не является идеальным решением для выживания в холодных условиях, поскольку оно сопровождается компромиссами, такими как повышенный риск стать обедом другого животного.
Адаптация, которая помогает
Неудивительно, что у животных появились и другие приспособления для выживания во время зимних месяцев.
Животные северных широт, как правило, имеют более крупное телосложение с меньшими придатками, чем их близкие сородичи, обитающие ближе к тропикам. Многие животные эволюционировали, чтобы справиться с холодами: стадность, жизнь в берлогах, норах или других углублениях - все это является хорошей защитой. И некоторые животные испытывают физиологические изменения по мере приближения зимы, запасая жир, выращивая густой мех и улавливая изолирующий слой воздуха против кожи под мехом или перьями.
Природа придумала другие и трюки, чтобы помочь различным животным справиться с условиями, которые человек, например, не смог бы выдержать.
Вы когда-нибудь задумывались над тем, как гуси или могут так запросто стоять на льду, хотя их конечности ничем не покрыты? Секрет заключается в непосредственной близости артерий и вен в их конечностях, что создает градиент тепла и охлаждения. По мере того, как кровь из сердца движется к пальцам ног, тепло из артерии переходит в вену, несущую холодную кровь с пальцев ног обратно в сердце. Этот теплообмен позволяет телу оставаться теплым, ограничивая потери тепла. Эта эффективная система используется многими наземными и водными птицами и млекопитающими и даже объясняет, как происходит кислородный обмен в жабрах рыб.
Кстати о рыбах. Как они не замерзают в ледяной воде? К счастью, лед плавает, потому что вода наиболее плотна в виде жидкости, что позволяет рыбе свободно перемещаться при не совсем морозных температурах под затвердевшей поверхностью. Кроме того, у рыбы может отсутствовать рецептор холодоснабжения, свойственный другими позвоночными. Тем не менее, у них есть уникальные ферменты, которые позволяют физиологическим функциям продолжаться при более низких температурах. В полярных регионах рыбы даже имеют специальные "антифризы", которые связываются с кристаллами льда в их крови для предотвращения кристаллизации.
Еще одним секретным оружием у млекопитающих и птиц во время длительного воздействия холода является коричневая жировая ткань или "коричневый жир", богатый митохондриями. Даже у людей эти клеточные структуры могут высвобождать энергию в виде тепла, создавая его без мышечных сокращений, в отличие от той же дрожи (кстати, еще одного способа, которым организм пытается нагреться).
Конечно, одним из вариантов может стать миграция. Но для животных это слишком энергозатратно, а для людей, желающих перебраться поближе к экватору, - попросту дорого.
Как вид, человек способен акклиматизироваться в какой-то степени - кто-то из нас больше, кто-то меньше, - но мы не особенно адаптированы к холоду. Может быть, поэтому в холодный день трудно смотреть в окно и не жалеть белку, сбившуюся с ног, когда холодный ветер пробивается сквозь ее мех. Наверное, о реальном опыте дикий животных мы никогда не узнаем, ведь мы не можем просто спросить их. Но у них есть целый ряд стратегий, которые улучшают их способность противостоять холоду, обеспечивая им выживания до следующей весны.