БИОЛОГИЯ Том 2 - руководство по общей биологии - 2004

19. ГОМЕОСТАЗ

19.5. Эндотермные животные

19.5.6. Адаптации к жизни в холодном климате

Состояние покоя

Все эктотермные и многие эндотермные животные не способны в холодное время года поддерживать такую температуру тела, которая позволила бы им сохранять нормальную активность, и при низкой температуре впадают в состояние покоя. Известны совершенно удивительные способы адаптации к холоду. Например, личинки перепончатокрылых рода Вrасоn, паразитирующие на канадском хлебном пилильщике, способны выдерживать температуру ниже -40 °С. Эта способность объясняется тем, что в гемолимфе личинки накапливают глицерол, который действует как антифриз, предотвращая образование кристаллов льда, повреждающих клеточные мембраны.

Теплообменники

У многих животных избыточной отдаче тепла через выступающие части тела препятствует распределение в них кровеносных сосудов по принципу противоточных теплообменников. Артерии, несущие кровь в эти выступающие части, окружены венами, по которым кровь течет обратно к телу. В результате более теплая артериальная кровь отдает часть своего тепла венозной, и холодная венозная кровь, оттекающая от выступающих частей, нагревается от теплой артериальной крови, притекающей к ним. Поскольку в выступающие части поступает уже охлажденная кровь, теплоотдача значительно уменьшается. Такие системы действуют, например, в плавниках китов, ластах тюленей, конечностях птиц и млекопитающих, а также в семенниках млекопитающих (рис. 19.18).

Принцип противоточного обмена используется у животных не только для передачи тепла, но и различных веществ, например дыхательных газов в жабрах рыб и ионов в петле Генле (соответственно разд. 9.4.5 и 20.5.6).

Рис. 19.18. Схема кровотока между туловищем эндотермного животного с постоянной температурой 35 °С и его конечностью, например ногой, при температуре окружающей среды 4 °С. Тепло всегда передается от более нагретого тела менее нагретому со скоростью, пропорциональной разнице температур между этими телами. В приведенном на рисунке примере противоточного теплообмена в капиллярную сеть поступает кровь с температурой 5 °С, а из сети собирается кровь с температурой 4 °С. Следовательно, теплоотдача в окружающую среду соответствует разности температур в 1 °С. Аналогичным образом кровь, возвращающаяся во внутренние области тела, также будет на 1 °С холоднее крови, оттекающей от них. Этот механизм предотвращает большие потери тепла и способствует поддержанию постоянной температуры тела на уровне 35 °С.

Гипотермия

Гипотермией называют понижение температуры внутренних областей эндотермных животных ниже 32 °С. Метод искусственной гипотермии используется в кардиохирургии, поскольку он позволяет проводить операции на сердце без риска вызвать у больного повреждение головного мозга. При понижении температуры тела до 15 °С метаболические потребности клеток мозга снижаются до такой степени, что снабжение его кровью может быть прервано без каких-либо вредных последствий на время до 1 часа. В случае более продолжительных операций на сердце наряду с гипотермией применяются аппараты искусственного кровообращения.