БИОЛОГИЯ Том 2 - руководство по общей биологии - 2004

19. ГОМЕОСТАЗ

19.5. Эндотермные животные

19.5.7. Адаптации к жизни при высоких температурах

Животные, обитающие в регионах, где температура воздуха превышает температуру кожи, поглощают тепло, и единственным способом избавиться от этого тепла служит испарение воды с поверхности тела. Однако жаркие регионы могут быть крайне засушливыми или, наоборот, очень влажными, что создает дополнительные трудности. В жарком сухом климате теплоотдача путем испарения требует адекватного восполнения теряемой организмом воды, которой там, по определению, мало. В условиях жаркого влажного климата воды вполне достаточно, но испаряется она плохо, поскольку воздух слишком насыщен ее парами. В этом случае решающую роль часто играют поведенческие механизмы терморегуляции, например поиск тени и продуваемых мест в лесных кронах и под их пологом.

Правило Бергмана

Как отмечалось в разд. 19.5.5, животные, обитающие в жарких областях, мельче своих сородичей из мест с более холодным климатом. Это можно объяснить тем, что количество тепла, получаемого из окружающей среды (как, впрочем, и отдаваемого ей), приблизительно пропорционально площади поверхности тела. Поэтому большинство эндотермных животных, живущих в пустынях, имеют небольшие размеры, как, например, кенгуровая крыса (Dipodomys), и испытывают меньше трудностей, чем такие крупные животные, как верблюд. К тому же мелкие животные могут жить в норах, вырытых в песке или почве, где микроклимат¹ более благоприятный. Адаптации кенгуровых крыс к сохранению в организме воды обсуждаются в разд. 20.3.1.

Верблюд - пример терморегуляции в жарком климате

Верблюд прекрасно переносит жаркий засушливый климат. Помогают ему в этом следующие механизмы.

1. В условиях сухого и жаркого климата, но при наличии свободного доступа к воде, верблюд может поддерживать температуру тела в пределах 36—38 °С за счет испарения воды с поверхности кожи.

2. Если вода недоступна, например во время многодневных переходов через пустыню, то по мере того, как он теряет воду, увеличивается разница в температуре тела в утренние и вечерние часы; при этом температура может колебаться от 34 °С ранним утром до 41 °С после полудня. Другими словами, в течение дня животное накапливает тепло, экономя воду, и не нуждается в том, чтобы отдавать его путем испарения. В серии исследований Шмидт-Нильсен установил, что верблюд массой 500 кг, способный переносить повышение температуры тела на 7 °С, запасает примерно 12 000 кДж тепловой энергии. Если бы верблюду необходимо было избавляться от такого количества тепла путем испарения, то на поддержание постоянной температуры тела ему приходилось бы терять 5 л воды. Вместо этого накопленные излишки тепла рассеиваются в ночное время за счет излучения, проведения и конвекции.

3. Дополнительное преимущество такой «временной эктотермности», наблюдаемой у верблюда в дневные часы, состоит в том, что благодаря ей уменьшается разность температур между горячим воздухом пустыни и телом верблюда, а поэтому уменьшается и приток тепла извне.

4. Шерсть верблюда представляет собой хороший теплоизоляционный материал, уменьшающий поглощение тепла и потерю воды. В одном из экспериментов было показано, что остриженный верблюд теряет на 50% больше воды, чем контрольное животное.

5. Наконец, еще одно важное преимущество верблюда состоит в том, что он может переносить сильное обезвоживание. Большинство млекопитающих не способно переносить потерю воды, при которой масса тела уменьшается более чем на 10—14%, тогда как верблюд может терять за счет воды до 30% своей массы, поддерживая при этом нормальный объем крови. Обычно смерть от перегрева при обезвоживании и является следствием уменьшения объема крови, поскольку кровеносная система оказывается неспособной быстро отводить тепло от внутренних областей тела к его поверхности, и ткани перегреваются².

6. Вопреки распространенному мнению, верблюд не может заранее запасать воду на случай ее дефицита. У некоторых исследователей вызывает также сомнение способность верблюда получать воду за счет метаболизма жира, хранящегося в горбу.

7. После периода сильного обезвоживания верблюд способен за короткий промежуток времени выпить огромное количество воды, чтобы регидрагировать сильно обезвоженные ткани. Наблюдали, например, как менее, чем за 10 мин, верблюд массой 325 кг выпил 30 л воды. Это приблизительно равноценно тому, как если бы человек среднего роста и массы выпил за такое же время около 7 л воды!

¹ Правило Бергмана распространяется на близкородственные таксоны, поэтому данное сравнение неудачно. Кроме того, мелкие формы преобладают в крайне жарких засушливых областях главным образом в связи с дефицитом там растительного корма, являющегося основой пищевых цепей. — Прим. перев.

² Снижение объема крови в любых климатических условиях опасно прежде всего ухудшением в таких условиях ее газообменной функции — от кислородного голодания ткани погибнут гораздо быстрее, чем от перегрева. — Прим. перев.