Замерзших птиц зимой я находил, может быть, три-четыре раза в жизни. И при этом конечно же не был уверен, что причиной их гибели стал мороз, а не какое-либо заболевание. Не знаю, как вас, а меня всегда поражал тот факт, что в большинстве случаев даже самые маленькие наши птахи каким-то загадочным образом умеют пережить смертельную в том числе и для человека стужу. Посмотришь на крохотную синичку-гаичку, снующую с кормушки на ближайший куст и обратно, да покачаешь с недоумением головой: как же она в такой «шубке на рыбьем меху» пережила прошлую ночь, когда температура опускалась ниже минус двадцати пяти?! Будь на мне одежда из подобного оперения, я бы точно околел!
Будучи биологом, я знаю, что у птиц температура тела выше, чем у человека, и колеблется от 38 до 43,5ᴼС. Только что это меняет? Выстудить пару лишних градусов морозу и ветру – пара пустяков.
Какой же защитой от замерзания природа наделила пернатое племя? Мне это было любопытно, и я постарался разобраться. Оказалось, что природа не поскупилась, не стала рассчитывать на что-то одно, а обеспечила птиц целой системой теплосбережения.
Один из приемов этой системы известен каждому. Все, я полагаю, замечали, что в мороз птицы как бы увеличиваются в размерах – распушают свои пух и перья. Смысл этого более чем понятен. В конструкции разнообразных утеплителей используется тот же принцип – воздушная прослойка между слоями или волокнами препятствует перемещению холода с внешней стороны утеплителя на внутреннюю. Как показали многочисленные эксперименты, чем больше слоев и соответственно воздушных прослоек, тем труднее холоду проникнуть вовнутрь.
Еще совсем недавно этим в основном и исчерпывалось объяснение морозоустойчивости пернатых. Но что-то в нем не состыковывалось… Ведь мы все прекрасно знаем, что даже вакуум в стенках термоса не способен долго сопротивляться действию низких температур, и в конце концов чай или кофе внутри его зеркальной колбы остывает. А если бы воздух между стенками термоса не откачивали, охлаждение происходило бы в разы быстрее! И это не могло не наталкивать на мысль, что распушенными перьями не ограничивается способность птиц противостоять морозу.
Тогда за дело взялись ученые, и в результате целого ряда экспериментов выяснили, что во многом умение поддерживать высокую температуру тела обеспечивает птицам особенный состав их крови. Шведские исследователи обнаружили в клетках их крови зимой повышенное количество биологических аккумуляторов энергии – митохондрий. Оказалось, что в холодный период года этих микроскопически маленьких генераторов тепла не только становится больше, но и работают они с утроенной силой. Во всяком случае днем. А вот в морозные ночи у птиц замедляются обменные процессы, температура тела понижается, и они впадают в состояние спячки на всю долгую зимнюю ночь.
Знаете, как бывает в детективах: вот лежит буквально на поверхности какая-то улика, указывающая на преступника, и сыщик ее видит, ходит вокруг, а связать с преступлением не догадывается. Так и с перьями, и с митохондриями – что-то не сходится, что-то не срастается! Но что?
Так вот же эта самая улика – лапы птиц! Ведь у большинства пернатых они покрыты вовсе не перьями, а своеобразными чешуйками, которые совсем не производят впечатления надежных термоизоляторов. Как же ученые могут объяснить тот факт, что лапы у птиц не отмерзают?
Оказалось, что могут, разобрались худо-бедно специалисты и с этим вопросом. Фокус в том, что мышцы, работа которых требует высокой температуры, заканчиваются у птиц в бедре (которое покрыто пухом и перышками), а вот голень и стопа лишены мышц. В них работают только кровеносные сосуды и сухожилия. Поэтому нижнюю часть ног птиц совершенно не беспокоит температура окружающего воздуха – они не чувствуют холода. Более того, температура крови в сосудах птичьих лап может опускаться до 2-3ᴼС, что их обладателям не причиняет вреда.
Другой вопрос, как при этом согласуется 40 градусов в сосудах крови тельца птицы и 2 градуса в сосудах ног?
Принципиально кровеносная система птиц ничем не отличается от таковой у всех теплокровных – по артериям кровь бежит из центра на периферию, то есть к конечностям, а возвращается обратно по венам. Температура артериальной крови – порядка 40ᴼС, по мере достижения конечностей она остывает и по венам бежит уже холодная. Разумеется, возвращение такой холодной крови в тело могло бы привести к быстрому замерзанию этого самого тела. Чтобы подобного не произошло, природа создала механизмы защиты от термического шока. У человека, например, он работает не самым, на мой взгляд, лучшим образом – происходит спазм сосудов в конечностях, в результате чего холодная кровь в основном остается в руках и ногах, а по телу циркулирует горячая. Да конечности мерзнут, становятся плохо управляемыми, но тело продолжает довольно долго сохранять тепло и сопротивляться коварному действию холода.
У птиц, как я уже сказал, перепад между температурой артериальной и венозной крови колоссальный – порядка 40 градусов! Представьте себе, что бы произошло, если бы холоднющая венозная кровь быстро вернулась в тело птички! А скорость движения крови в организме птиц очень большая, их сердце совершает 5-8 ударов в секунду! Скорее всего птица мгновенно окоченела бы, не будь у нее специфического механизма подогрева венозной крови. Механизм этот до восхищения прост – артериальные и венозные сосуды в ногах птиц тесно переплетены друг с другом, благодаря чему холодная кровь успевает нагреться прежде, чем вернется к сердцу.
Ну и заключительный вопрос: откуда же берется энергия в теле птиц для того, чтобы поддерживать такую высокую его температуру? Думаю, что всем понятно, из какого «топлива» в результате биохимических и биофизических реакций птичья кровь нагревается до 40 с лишком градусов Цельсия. Увы, птицы в отличие от растений, не научились эффективно распоряжаться доступной всем нам солнечной энергией, и поддерживать обменные процессы им приходится тривиально - за счет питания. А, как вы знаете, самой богатой на калории пищей являются богатые растительными маслами семена. Много лет (если точнее, то много осеней, зим и весен) я кладу в кормушку нежареные семечки подсолнуха. Совсем не обязательно разнообразить корм – семечки и свиное сало кусочками оказываются прекрасной «незамерзайкой» для птиц в холодное время года. Теплосбережением природа наделила птиц, а вот теплоснабжением может обеспечить их каждый из нас.