С проблемой адаптации своих питомцев к холодам часто сталкиваются любители домашних животных, в том числе, конечно, собаководы. Однако у многих читателей возникает вопрос: а чего тут вообще рассуждать? Те, у кого шуба больше и толще, лучше переносят морозы. Все, однако, не так просто, и решение вопроса требует от читателя некоторого усилия, заставляющего его погрузиться в бурные, хотя и поверхностные слои теоретической биологии. Для начала зададим себе вопрос: зябнут ли холоднокровные животные? Ответ – нет. Будучи температурными оппортунистами, то есть существами, не пытающимися регулировать свою температуру вопреки внешним условиям, они хладнокровно принимают правила игры, навязываемые внешней средой, и остывают вместе с ней, а разогреваются только во время движений благодаря активности собственных мышц. Чем холоднее, тем животные менее активны – из-за замедления химических реакций в организме все меньше едят, все реже дышат и пульсируют сердцем, и в конце концов впадают в оцепенение (анабиоз). Но в таком состоянии они не сразу теряют контроль над собой. Например, многие наши ночные бабочки в холодные осенние ночи способны подниматься на крыло, но только перед этим им приходится некоторое время специально разогревать свои мышцы при помощи своеобразного тремора – другими словами, дрожи. Не испытывая по мере остывания физических и моральных страданий, хлоднокровные животные, конечно, в итоге все же гибнут от переохлаждения – если судьба выбросила им жребий быть застигнутыми аномальным похолоданием в тех местах, где они живут. Ибо распространение того или иного вида холоднокровных довольно четко ограничено изотермой низкой температуры, которую они способны пережить. Однако для разных существ этот температурный предел весьма различен. Наши лягушки, например, проводят зиму в оцепеневшем состоянии на дне водоемов, где вода не замерзает и имеет температуру +40*С. Они оказываются как бы в естественном термостате. Водная, хотя и далеко не согревающая, среда служит лягушкам надежной защитой от превращения жидкостей тела в лед. Но некоторые наземные животные выносят даже этот фазовый переход. Особенно жесткие условия в этом плане природа ставит беспозвоночным приливной (литоральной) зоны приполярных областей. К примеру, рачки балянусы зимой с каждым отливом замерзают, а с каждым приливом оттаивают и вновь – как могут – радуются жизни, несмотря на то, что за час перед этим могли иметь температуру – 30*С, при которой 90% воды в их теле было превращено в лед. Таких увлекательных приключений лишены теплокровные животные – птицы и млекопитающие, которые предпочли мерзнуть от холода, но сохранить внутри тела температуру около +38*С, при которой созданы идеальные условия для протекания химических реакций в организме, что обеспечивает последнему активную жизненную позицию. В конечном счете страдания от холода (или жары) являются прямой расплатой за приобретенную свободу действий в любую погоду. У каждой птицы и млекопитающего есть свой предпочтительный диапазон температур, в пределах которого они могут отдыхать с полным комфортом – сохраняя покой. Этот диапазон называется в науке термонейтральной зоной, а его нижний предел (ибо верхний нас в данном случае не интересует) – нижней критической температурой. Когда внешняя среда становится холоднее этой отметки, теплокровное животное уже не может отдыхать спокойно и вынуждено, чтобы не замерзнуть, что-то делать – например, дрожать и (или) двигаться, и тем активнее, чем холоднее. Естественно, главной защитой от холода является хорошая шуба – из перьев, волос или подкожного жира. Чем она толще, тем при более суровом морозе животное может находиться в состоянии покоя. Толщину шубы из перьев или волос ее обладатели способны регулировать: птицы в стужу нахохливаются, а многие вдобавок вжимают голову в плечи, уподобляясь шару. Другие птицы, например, утки, гуси и лебеди, чтобы не выставлять на мороз длинную шею, убирают голову под крыло. Это дает еще одно преимущество: птица дышит сквозь перья, вдыхаемый воздух под крылом нагревается, как в предбаннике, сенях или тамбуре, и попадает внутрь уже не таким холодным. Хотя, думаю, что такой способ дыхания знаком многим из нас – во всяком случае тем, кого в дошкольном возрасте выпускали на улицу только после выполнения жесткого требования укутать лицо ненавистным шарфом. Но что труднее всего спрятать от мороза, так это ноги, на которых надо стоять – и это знает каждая «носительница» мини-юбка. У некоторых птиц высоких широт, таких, как белая куропатка и полярная сова (для сов это вообще характерно), лапы тоже покрыты перьями. Но далеко не все птицы могут позволять себе эту роскошь. Обладателям голых ног не остается ничего другого, как поджать и спрятать в перьях брюха хотя бы одну ногу – то левую, то правую. Особенно это актуально для длинноногих птиц или тех, у кого между пальцами есть плавательная перепонка. Дело в том, что контакт с замерзшим субстратом – или холодной водой – гораздо сильнее отбирает тепло, чем контакт с воздухом. Чтобы спастись от потери тепла через обнаженную ногу, птице приходится пожертвовать ее температурой – чего никак не способны сделать представительницы прекрасного пола Homo sapiens. У ряда птиц наблюдается удивительный феномен: теплокровное животное имеет, так сказать, холодно-кровную ногу – есть специальный механизм, позволяющий не выпускать туда горячую артериальную кровь. Точнее, кровь-то, конечно, в ногу течет, но уже охлажденная – благодаря тесному соседству артерий с венами, возвращающими холодную кровь из ноги в туловище и отбирающими ценное тепло у артерий где-то в области колена. Такой полезный механизм называют противоточным теплообменником. Естественно, необходимый минимум тепла ноге (чтобы совсем не замерзла) все же выделяется организмом. И тем не менее температура голой лапы, стоящей на льду, вполне может опускаться ниже -10*С, то есть точка замерзания жидкостей тела, и тогда прямой контакт со льдом угрожает страшный для теплокровного животного опасностью: любой кристаллик льда может положить начало мгновенному оледенению в ноге переохлажденных жидкостей по цепному принципу. Чтобы этого не произошло, необходимо изолировать эти жидкости ото льда, и для этого голые части ног птиц насквозь пропитаны жиром. Некоторые птицы (как, впрочем, и некоторые млекопитающие, о которых речь ниже) все же отказываются от борьбы с холодом и впадают в своеобразное оцепенение, а вернее говоря – спячку. Это предательство идеалов теплокровия совершают американские козодои, которые 2-2,5 месяца пребывают в какой-нибудь расщелине с температурой тела 18/19*С, замедленным дыханием и сердцебиением. Кратковременное оцепенение при резких падениях температуры воздуха замечены и у других козодоев, у стрижей и ласточек. Ночное оцепенение характерно для многих видов колибри, что и понятно: трудно противостоять холоду, имея размеры насекомого. Императорские пингвины – очень крупные птицы (до 40 кг), но и морозы, с которыми они встречаются, уходя зимой размножаться внутрь Антарктиды на сотню километров, столь суровы, что в одиночку с ними не справиться. Чтобы поменьше подставлять бока пронизывающему антарктическому ветру, они сотнями или даже тысячами сбиваются в плотную толпу – ученые называют это скучиванием. При этом пингвины голодают; особенно туго приходится самцам, когда они 2-3 месяца или еще дольше носят отложенные самкой яйцо на ногах и теряют в весе до 40% (самки в это время возвращаются в море отъедаться, чтобы затем пестовать малышей). Другие виды пингвинов на такой экстремальный семейный туризм не решаются, может быть – из-за более мелких размеров. Впрочем, зачем это делают императорские именно зимой-непонятно. В принципе все те же способы борьбы с холодом, что и птицы, используют млекопитающие. К скучиванию в мороз и ветер в Арктике прибегают копытные северные олени и овцебыки. У белого медведя для комфортной ходьбы по льду даже подошвы лап покрыты мехом, в отличие от более южных собратьев. Выделяется он и максимальным для семейства весом – до 1 т. Это уже само по себе помогает на холоде, как мелким теплокровным помогает скучивание. В 1847 году зоолог Бергман даже сформулировал правило, что теплокровные животные, обитающие в высоких широтах, обычно бывают крупнее своих более теплолюбивых родичей (между прочем, у холоднокровных животных, скорее, наблюдается обратная картина). Особая, лишенная всякой политкорректности хитрость белого медведя заключается в том, что под белым маскировочным мехом у него скрывается черная кожа. Она может хорошо нагреваться даже скупыми лучами полярного солнца, которые легко пробиваются через почти прозрачный покров белых волос (некоторыми учеными даже была выдвинута смелая гипоза, что волосы направленно подводят солнечные лучи к коже, как световоды, во что, конечно, верится с трудом). Волосы, в свою очередь, не позволяют северному ветру обдувать нагретую кожу и остужать ее: действует принцип воздушной прослойки. Однако, когда белый медведь плавает, мех промокает, и его защищает уже подкожный жир. Рекордной морозоустойчивостью среди млекопитающих обладает песец, густая. 5-сантиметровая зимняя шуба которого позволяет ему комфортно отдыхать на морозе до -40*С (это рекордная нижняя критическая температура). При этом он сворачивается в снегу калачиком и накрывает свою мордочку роскошным хвостом и дышит сквозь него, спасая дыхательные пути от мороза тем же способом, как гусь, спрятавший голову под крыло. Вообще-то теплосберегающими свойствами хвоста пользуются все виды псовых, которых нелегкая судьба забросила в столь негостеприимные края. Удивительные способности полярных лаек комфортно ночевать во время самой жестокой стужи, свернувшись в клубок, описаны многими певцами арктической романтики – от Кервуда и Дж.Лондона, до нашего соотечественника Куваева. Надо заметить, что аборигенные северные лайки, как и их собратья по семейству, песцы, отличаются очень маленьким относительным размером ушей, что спасает животных от лишних теплопотерь, а уши – от обмораживания. У лисиц жаркого климата уши, наоборот, увеличины и действуют, как радиаторы, для сброса тепла; одна лисица так и называется – большеухая. По той причине большеухостью славятся и гиеновые собаки. Такое правило в развитии выступающих частей тела (не только ушей, но и ног) у теплокровных родственников разных широт было сформировано зоологом Алленом в 1877 году (ровно через 30 лет после правила Бергмана). Оно гласит, что чем севернее живет животное, тем меньше у него выступающие части тела. Но не только шуба эффективно согревает тело. При охлаждении у теплокровных возрастает и потребность в еде (напомним, что у холоднокровных животных аппетит по мере остывания, наоборот, падает. Почему – да потому, что пища дает дополнительную энергию, которую, во-первых, можно потратить на регулирование температуры и, во-вторых, на дополнительную мышечную активность. Следует заметить, что главным «калорифером» организма во время переработки энергии съеденной пищи в тепло, является печень, которую хотя бы поэтому не стоит разрушать другими народными согревающими средствами. Таким образом, при достаточно калорийном питании многие даже не отличающиеся достаточно густой и жаркой шубой породы собак отлично чувствуют себя на обычном для средних широт морозе в минус 10*-15*С. Известны случаи, когда голые мексиканские собаки, чей внешний облик (полное отсутствие шерсти и довольно большие уши-теплообменники) явно свидетельствуют об адаптации к куда более жаркому, нежели в России, климату, прекрасно выдерживали длительные прогулки по морозу – а все потому, что хорошо кушали высококалорийную пищу плотоядных – сырое мясо. Правда, владельцам короткошерстных, а тем более голых собак, все же не следует пытаться превратить своих питомцев в маламутов или хаски, пусть даже путем усиленного питания. Не имеющие шубы собаки способны проводить на морозе (при усиленном питании) время лишь тогда, когда активно двигаются. В случае их остановки тепловой энергии не хватает на согревание тела, а особенно (вспомним старика Аллена) выступающих конечностей. Большие уши-теплообменники (если они сохранились в некупированном виде) и стройные конечности обморозятся в первую очередь. Но, к счастью, на дворе весна и проблемы борьбы с холодом можно потихоньку забывать до следующего года. Александр Кузнецов Иван Затевахин
ЖИВЕМ КРАСИВО,ВКУСНО,ВЕСЕЛО. Присоединяйтесь!!!
КАК ГРЕЮТСЯ ЖИВОТНЫЕ
С проблемой адаптации своих питомцев к холодам часто сталкиваются любители домашних животных, в том числе, конечно, собаководы. Однако у многих читателей возникает вопрос: а чего тут вообще рассуждать? Те, у кого шуба больше и толще, лучше переносят морозы. Все, однако, не так просто, и решение вопроса требует от читателя некоторого усилия, заставляющего его погрузиться в бурные, хотя и поверхностные слои теоретической биологии.
Для начала зададим себе вопрос: зябнут ли холоднокровные животные? Ответ – нет.
Будучи температурными оппортунистами, то есть существами, не пытающимися регулировать свою температуру вопреки внешним условиям, они хладнокровно принимают правила игры, навязываемые внешней средой, и остывают вместе с ней, а разогреваются только во время движений благодаря активности собственных мышц. Чем холоднее, тем животные менее активны – из-за замедления химических реакций в организме все меньше едят, все реже дышат и пульсируют сердцем, и в конце концов впадают в оцепенение (анабиоз). Но в таком состоянии они не сразу теряют контроль над собой. Например, многие наши ночные бабочки в холодные осенние ночи способны подниматься на крыло, но только перед этим им приходится некоторое время специально разогревать свои мышцы при помощи своеобразного тремора – другими словами, дрожи.
Не испытывая по мере остывания физических и моральных страданий, хлоднокровные животные, конечно, в итоге все же гибнут от переохлаждения – если судьба выбросила им жребий быть застигнутыми аномальным похолоданием в тех местах, где они живут. Ибо распространение того или иного вида холоднокровных довольно четко ограничено изотермой низкой температуры, которую они способны пережить. Однако для разных существ этот температурный предел весьма различен. Наши лягушки, например, проводят зиму в оцепеневшем состоянии на дне водоемов, где вода не замерзает и имеет температуру +40*С. Они оказываются как бы в естественном термостате.
Водная, хотя и далеко не согревающая, среда служит лягушкам надежной защитой от превращения жидкостей тела в лед. Но некоторые наземные животные выносят даже этот фазовый переход. Особенно жесткие условия в этом плане природа ставит беспозвоночным приливной (литоральной) зоны приполярных областей. К примеру, рачки балянусы зимой с каждым отливом замерзают, а с каждым приливом оттаивают и вновь – как могут – радуются жизни, несмотря на то, что за час перед этим могли иметь температуру – 30*С, при которой 90% воды в их теле было превращено в лед.
Таких увлекательных приключений лишены теплокровные животные – птицы и млекопитающие, которые предпочли мерзнуть от холода, но сохранить внутри тела температуру около +38*С, при которой созданы идеальные условия для протекания химических реакций в организме, что обеспечивает последнему активную жизненную позицию. В конечном счете страдания от холода (или жары) являются прямой расплатой за приобретенную свободу действий в любую погоду.
У каждой птицы и млекопитающего есть свой предпочтительный диапазон температур, в пределах которого они могут отдыхать с полным комфортом – сохраняя покой. Этот диапазон называется в науке термонейтральной зоной, а его нижний предел (ибо верхний нас в данном случае не интересует) – нижней критической температурой. Когда внешняя среда становится холоднее этой отметки, теплокровное животное уже не может отдыхать спокойно и вынуждено, чтобы не замерзнуть, что-то делать – например, дрожать и (или) двигаться, и тем активнее, чем холоднее.
Естественно, главной защитой от холода является хорошая шуба – из перьев, волос или подкожного жира. Чем она толще, тем при более суровом морозе животное может находиться в состоянии покоя. Толщину шубы из перьев или волос ее обладатели способны регулировать: птицы в стужу нахохливаются, а многие вдобавок вжимают голову в плечи, уподобляясь шару. Другие птицы, например, утки, гуси и лебеди, чтобы не выставлять на мороз длинную шею, убирают голову под крыло. Это дает еще одно преимущество: птица дышит сквозь перья, вдыхаемый воздух под крылом нагревается, как в предбаннике, сенях или тамбуре, и попадает внутрь уже не таким холодным. Хотя, думаю, что такой способ дыхания знаком многим из нас – во всяком случае тем, кого в дошкольном возрасте выпускали на улицу только после выполнения жесткого требования укутать лицо ненавистным шарфом.
Но что труднее всего спрятать от мороза, так это ноги, на которых надо стоять – и это знает каждая «носительница» мини-юбка. У некоторых птиц высоких широт, таких, как белая куропатка и полярная сова (для сов это вообще характерно), лапы тоже покрыты перьями. Но далеко не все птицы могут позволять себе эту роскошь. Обладателям голых ног не остается ничего другого, как поджать и спрятать в перьях брюха хотя бы одну ногу – то левую, то правую. Особенно это актуально для длинноногих птиц или тех, у кого между пальцами есть плавательная перепонка. Дело в том, что контакт с замерзшим субстратом – или холодной водой – гораздо сильнее отбирает тепло, чем контакт с воздухом. Чтобы спастись от потери тепла через обнаженную ногу, птице приходится пожертвовать ее температурой – чего никак не способны сделать представительницы прекрасного пола Homo sapiens. У ряда птиц наблюдается удивительный феномен: теплокровное животное имеет, так сказать, холодно-кровную ногу – есть специальный механизм, позволяющий не выпускать туда горячую артериальную кровь. Точнее, кровь-то, конечно, в ногу течет, но уже охлажденная – благодаря тесному соседству артерий с венами, возвращающими холодную кровь из ноги в туловище и отбирающими ценное тепло у артерий где-то в области колена. Такой полезный механизм называют противоточным теплообменником. Естественно, необходимый минимум тепла ноге (чтобы совсем не замерзла) все же выделяется организмом.
И тем не менее температура голой лапы, стоящей на льду, вполне может опускаться ниже -10*С, то есть точка замерзания жидкостей тела, и тогда прямой контакт со льдом угрожает страшный для теплокровного животного опасностью: любой кристаллик льда может положить начало мгновенному оледенению в ноге переохлажденных жидкостей по цепному принципу. Чтобы этого не произошло, необходимо изолировать эти жидкости ото льда, и для этого голые части ног птиц насквозь пропитаны жиром.
Некоторые птицы (как, впрочем, и некоторые млекопитающие, о которых речь ниже) все же отказываются от борьбы с холодом и впадают в своеобразное оцепенение, а вернее говоря – спячку. Это предательство идеалов теплокровия совершают американские козодои, которые 2-2,5 месяца пребывают в какой-нибудь расщелине с температурой тела 18/19*С, замедленным дыханием и сердцебиением. Кратковременное оцепенение при резких падениях температуры воздуха замечены и у других козодоев, у стрижей и ласточек. Ночное оцепенение характерно для многих видов колибри, что и понятно: трудно противостоять холоду, имея размеры насекомого.
Императорские пингвины – очень крупные птицы (до 40 кг), но и морозы, с которыми они встречаются, уходя зимой размножаться внутрь Антарктиды на сотню километров, столь суровы, что в одиночку с ними не справиться. Чтобы поменьше подставлять бока пронизывающему антарктическому ветру, они сотнями или даже тысячами сбиваются в плотную толпу – ученые называют это скучиванием. При этом пингвины голодают; особенно туго приходится самцам, когда они 2-3 месяца или еще дольше носят отложенные самкой яйцо на ногах и теряют в весе до 40% (самки в это время возвращаются в море отъедаться, чтобы затем пестовать малышей). Другие виды пингвинов на такой экстремальный семейный туризм не решаются, может быть – из-за более мелких размеров. Впрочем, зачем это делают императорские именно зимой-непонятно.
В принципе все те же способы борьбы с холодом, что и птицы, используют млекопитающие. К скучиванию в мороз и ветер в Арктике прибегают копытные северные олени и овцебыки. У белого медведя для комфортной ходьбы по льду даже подошвы лап покрыты мехом, в отличие от более южных собратьев. Выделяется он и максимальным для семейства весом – до 1 т. Это уже само по себе помогает на холоде, как мелким теплокровным помогает скучивание. В 1847 году зоолог Бергман даже сформулировал правило, что теплокровные животные, обитающие в высоких широтах, обычно бывают крупнее своих более теплолюбивых родичей (между прочем, у холоднокровных животных, скорее, наблюдается обратная картина). Особая, лишенная всякой политкорректности хитрость белого медведя заключается в том, что под белым маскировочным мехом у него скрывается черная кожа. Она может хорошо нагреваться даже скупыми лучами полярного солнца, которые легко пробиваются через почти прозрачный покров белых волос (некоторыми учеными даже была выдвинута смелая гипоза, что волосы направленно подводят солнечные лучи к коже, как световоды, во что, конечно, верится с трудом). Волосы, в свою очередь, не позволяют северному ветру обдувать нагретую кожу и остужать ее: действует принцип воздушной прослойки. Однако, когда белый медведь плавает, мех промокает, и его защищает уже подкожный жир.
Рекордной морозоустойчивостью среди млекопитающих обладает песец, густая. 5-сантиметровая зимняя шуба которого позволяет ему комфортно отдыхать на морозе до -40*С (это рекордная нижняя критическая температура). При этом он сворачивается в снегу калачиком и накрывает свою мордочку роскошным хвостом и дышит сквозь него, спасая дыхательные пути от мороза тем же способом, как гусь, спрятавший голову под крыло.
Вообще-то теплосберегающими свойствами хвоста пользуются все виды псовых, которых нелегкая судьба забросила в столь негостеприимные края. Удивительные способности полярных лаек комфортно ночевать во время самой жестокой стужи, свернувшись в клубок, описаны многими певцами арктической романтики – от Кервуда и Дж.Лондона, до нашего соотечественника Куваева. Надо заметить, что аборигенные северные лайки, как и их собратья по семейству, песцы, отличаются очень маленьким относительным размером ушей, что спасает животных от лишних теплопотерь, а уши – от обмораживания. У лисиц жаркого климата уши, наоборот, увеличины и действуют, как радиаторы, для сброса тепла; одна лисица так и называется – большеухая. По той причине большеухостью славятся и гиеновые собаки.
Такое правило в развитии выступающих частей тела (не только ушей, но и ног) у теплокровных родственников разных широт было сформировано зоологом Алленом в 1877 году (ровно через 30 лет после правила Бергмана). Оно гласит, что чем севернее живет животное, тем меньше у него выступающие части тела.
Но не только шуба эффективно согревает тело. При охлаждении у теплокровных возрастает и потребность в еде (напомним, что у холоднокровных животных аппетит по мере остывания, наоборот, падает. Почему – да потому, что пища дает дополнительную энергию, которую, во-первых, можно потратить на регулирование температуры и, во-вторых, на дополнительную мышечную активность. Следует заметить, что главным «калорифером» организма во время переработки энергии съеденной пищи в тепло, является печень, которую хотя бы поэтому не стоит разрушать другими народными согревающими средствами.
Таким образом, при достаточно калорийном питании многие даже не отличающиеся достаточно густой и жаркой шубой породы собак отлично чувствуют себя на обычном для средних широт морозе в минус 10*-15*С. Известны случаи, когда голые мексиканские собаки, чей внешний облик (полное отсутствие шерсти и довольно большие уши-теплообменники) явно свидетельствуют об адаптации к куда более жаркому, нежели в России, климату, прекрасно выдерживали длительные прогулки по морозу – а все потому, что хорошо кушали высококалорийную пищу плотоядных – сырое мясо. Правда, владельцам короткошерстных, а тем более голых собак, все же не следует пытаться превратить своих питомцев в маламутов или хаски, пусть даже путем усиленного питания. Не имеющие шубы собаки способны проводить на морозе (при усиленном питании) время лишь тогда, когда активно двигаются. В случае их остановки тепловой энергии не хватает на согревание тела, а особенно (вспомним старика Аллена) выступающих конечностей. Большие уши-теплообменники (если они сохранились в некупированном виде) и стройные конечности обморозятся в первую очередь. Но, к счастью, на дворе весна и проблемы борьбы с холодом можно потихоньку забывать до следующего года.
Александр Кузнецов
Иван Затевахин