Зимняя спячка — широко распространенное явление в природе, несмотря на то, что ее проявления различны у представителей отдельных групп животных, будь то животные с непостоянной температурой тела (пойкилотермные), называемые еще и холоднокровными, у которых температура тела зависит от окружающей температуры, или животные с постоянной температурой, называемые теплокровными. Из числа животных с непостоянной температурой тела в состояние зимней спячки впадают различные виды моллюсков, ракообразных, паукообразных, насекомых, рыб, земноводных и пресмыкающихся, а из животных с постоянной температурой тела — несколько видов птиц и многие виды млекопитающих. в этой главе я постарался собрать наиболее интересные факты, существующие в природе, как живые существа приспосабливаются к неблагоприятным условиям и какие защитные механизмы они при этом используют. Заглянем в бюро патентов природы.
Зимняя спячка земноводных
Холодная кровь не греет.
Кому не дано поддерживать температуру тела, зимой остается одно — замереть, заснуть, оцепенеть, чтоб переждать неблагоприятные условия жизни. Таки поступают все холоднокровные: моллюски, ракообразные, пауки, насекомые, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. При наступлении зимы они впадают в спячку, именуемую холодовым оцепенением. Самое большое, на что они способны, — позаботиться об убежище, где температура не опускалась бы ниже 0 °C. в противном случае клетки тканей необратимо травмируются образующимися при замерзании кристаллами льда. Раки, совершенно не ведая о том, какую бурную реакцию у людей вызывают их мирные зимние лежбища, зарываются в ил на дне водоемов. Самцы обычно зимуют группами в глубоких ямах на дне, а самки — поодиночке в норках. Правда, одиночеством это не назовешь, потому что к своим коротким ножкам самки приклеивают от 50 до 500 штук оплодотворенных яиц, из которых в начале лета вылупляются рачки величиной с муравья. Если ил промерзает, раки не гибнут и при оттаивании оживают. Не боятся они и длительного пребывания без воды, постепенно заменяя ее в жабрах на воздух с характерным звуком (вот почему говорят, что вынутые из воды раки шепчутся, словно прощаясь друг с другом). Там же в иле проводят зиму водяные улитки-прудовики. Сухопутные улитки после накопления необходимых питательных веществ выкапывают норки, где сразу несколько зимовщиков могли бы вместе «вздремнуть» глубоко под землей при температуре 7–8 °C. Хорошо закупорив убежище, они спускаются на дно и залегают отверстием раковины вверх, которая, впрочем, тоже затягивается слизистым веществом. При значительном похолодании улитки зарываются еще глубже, образуя новые пленки и воздушные камеры, играющие роль прекрасного изолятора. Все обменные процессы резко, в течение месяца, затухают, чтобы достигнуть того минимума, при котором животное впадает почти в состояние анабиоза с едва уловимыми жизненными функциями. и так с октября до начала апреля.
Насекомых наступление зимнего сезона застает на разных стадиях их развития: в виде яиц, личинок, куколок или уже взрослыми. Каждый вид выработал свой подход — на какой стадии лучше «отоспаться». Например, божья коровка и малярийный комар зимуют только во взрослом состоянии, а тля — в яичной скорлупе. Но есть и такие, которым любые формы для спячки хороши. Вот хотя бы домашние мухи — они зимуют и в форме личинок, и в виде куколок (в теплых навозных кучах), и во взрослом состоянии. Продолжительность сна тоже разная: бабочка павлиний глаз пребывает в состоянии анабиоза пять с половиной месяцев при температуре около 6 °C, а тутовому шелкопряду необходимо на месяц больше при 8,6 °C.
Еще с появлением первых признаков похолодания насекомые находят удобные убежища под камнями, корой деревьев, опавшей листвой, в почве, где после снегопада сохраняется умеренно низкая и равномерная температура. При 0 °C обмен веществ у них сильно замедляется: дыхание подавляется, скорость окислительных процессов уменьшается в 10–15 раз. Чтобы пережить такое, зимовке предшествует определенная подготовка: аккумулируются запасы жира (они доходят до 18 % веса тела), организм как можно больше обезвоживается (у личинки галицы содержание воды падает с 65 до 20 %). Некоторые виды насекомых способны переносить очень низкие температуры, как например, гусеницы лугового мотылька, которые сохраняют искру жизни до минус 30 °C! Но это скорее исключение, и далеко не каждому такое по плечу. Пчелы, например, не впадаю в продолжительную спячку, запас накопленного жира не превышает 1,5–2 %. Но все же при температуре от 0 до 6 °C оцепеневают и в этом состоянии могут находиться 7–8 дней. При более низкой температуре они погибают. к несчастью для многих низших животных, природа не снабдила их отслеживающим механизмом, и при неудачном выборе места зимовки оцепенение нередко переходит в свое логическое продолжение.
Странности черной рыбы.
Своеобразно реагируют на внезапное понижение температуры воды некоторые виды рыб — они впадают в шоковое состояние. После краткой фазы возбуждения перестают дышать, плавать и выглядят как мертвые. Достаточно, правда, чтобы вода потеплела, и они быстро оживают. Губительным для рыб оказалось охлаждение, приводящее к образованию в крови и тканях кристалликов льда, повреждающих стенки кровеносных сосудов. Вернуться к жизни они могут лишь в том случае, если замораживание распространялось только на поверхностные ткани. При этом рыба некоторое время живет за счет запасов кислорода в плавательном пузыре (предположение о том, что замерзшие рыбы дышат жабрами, оказалось несостоятельным).
Одна из самых приспособленных к холоду рыб — так называемая черная рыба — обитает в реках, озерах и торфяных болотах Чукотки и Аляски. Суровый климат позволяет ей оживляться лишь на короткий летний период, который она использует для размножения. В остальное врем года рыбы зарываются и вмерзают в ил. Если температура жидкостей в теле не падает ниже — 0,3 °C, то при медленном размораживании они оживают. Если же кровь замерзает — рыбы погибают. Местное население использует эту рыбу как корм для собак. Рассказывают, что если собака проглотит замороженную рыбу целиком, то вскоре после этого она в желудке размораживается и начинает сильно раздражать его стенки. в таких случаях собака обычно отрыгивает рыбу, и если та попадает в воду, то тут же невозмутимо уплывает.
Из пресноводных рыб еще в ноябре в зимнюю спячку впадают карп, ерш, окунь, сом и другие. Когда температура воды падает ниже 8-10 °C, эти рыбы переходят в более глубокие части водоема, в так называемые зимовочные ямы, зарываются большими группами в ил и остаются в состоянии оцепенения на протяжении всей зимы. в это время у карпа сердцебиение замедляется вместо нормальных 25–30 ударов в минуту до 2–3, а дыхание — до 3–4 вздохов в минуту. Интересное приспособление имеется у осетра, стерляди и белуги — их тело при наступлении сильных холодов обволакивается слизью, предохраняющей от неблагоприятного воздействия окружающей среды, и они впадают в зимнюю спячку. Некоторые виды растительноядных рыб (белый амур, толстолобик) тоже зимуют группами, покрытые толстым слоем слизи. Часть морских рыб тоже переносит сильные холода в сонном состоянии. Сельдь уже осенью приближается к побережью Ледовитого океана, чтобы заснуть на дне какого-нибудь небольшого заливчика. Даже черноморская хамса перемещается к южным районам — берегам Грузии и соседнему берегу Малой Азии, в это время рыба слабо активна и пищу не употребляет.
Углозуб из вечных льдов.
Земноводные к зиме готовятся заранее, еще летом накапливая запасы питательных веществ. А осенью при понижении дневной температуры до 8-12 °C, а ночной до 3–5 °C отправляются к местам будущей зимовки, преодолевая иногда несколько километров. Одна часть из них зимует под водой, другая — на суше. Под водой зимуют озерная, травяная, прыткая, длинноногая лягушки. Собираются группами по 10–20 штук (иногда до 100) различного пола и возраста, а иногда и различного вида, и зарываются в ил или подводные впадины. При такой групповой зимовке уровень обмена веществ у лягушек почти на 40 % ниже, чем у зимующих в одиночку. Во время зимней спячки лягушки дышат только через кожу, пульс замедляется, но все же, хотя и исключительно медленно, земноводные растут и их половые клетки созревают. Причем сон у них неглубокий, и при неблагоприятных условиях они могут переместиться в другое место в том же водоеме. Главное, чтобы это произошло вовремя, ведь самая значительная опасность для них таится в недостатке кислорода. При очень суровых зимах случается даже массовая гибель земноводных, особенно когда водоемы, в которых они зимуют, промерзают до самого дна. Поэтому они предпочитают быстротекущие реки и ручьи, протоки, каналы и озера с вливающимися в них реками, то есть выбирают водоемы, богатые кислородом. в период зимней спячки у земноводных резко увеличивается диаметр кровеносных сосудов в коже, через которую они дышат.