Как выжить в мороз: лайфхаки от животных

Низкая температура для животного означает малое количество пищи и повышенные энергозатраты. Кроме того, холод может привести к замерзанию растворов солей и белков в клетках и разрушить клеточные мембраны. Многие живые организмы вынуждены приспосабливаться как к сезонным морозам, так и к постоянному холоду. Рассказываем, что помогает животным выжить при экстремальных температурах.

Размер имеет значение

Производство тепла у млекопитающих и птиц зависит от объема тела. Иными словами, в полярных широтах обитают более крупные животные, а в теплом климате — мелкие. Это правило сформулировал немецкий биолог Карл Бергман. К примеру, белый медведь, населяющий северные широты, гораздо крупнее очкового медведя, жителя горных лесов Южной Америки. Во многих случаях правило Бергмана подтверждалось, однако науке известно множество исключений — ведь помимо температуры окружающей среды на размеры животного влияют другие факторы.

Чтобы уменьшить теплоотдачу, площадь поверхности тела должна быть маленькой. Чтобы уменьшить теплоотдачу, животные съеживаются и сворачиваются в клубок. Американский биолог Джоэл Аллен показал, что короткие выступающие части тела — такие как ноги, хвосты и уши — уменьшают поверхность тела и способствуют экономии тепла. Песец, населяющий Арктику, более приземист, чем лисица фенек из Сахары с ее длинными лапами и огромными ушами.

Зимний сон

При наступлении холодного сезона многие крупные млекопитающие впадают в спячку. В этом состоянии у животного замедляются дыхание и сердцебиение, затормаживается нервная деятельность и понижается температура тела. Во время зимнего сна температура тела у бурого медведя падает на 6°C, но легко и быстро восстанавливается при пробуждении, в то время как у земляных белок температура тела в спячке может снижаться до −2°C. Спячка может длиться очень долго: к примеру, американский черный медведь способен проспать около 100 дней подряд без перерыва на обед.

Спячку часто путают с анабиозом. Организм в спячке способен на некоторое время ожить, чтобы сменить убежище, справить нужду или найти пищу. Анабиоз — это практически полное оцепенение. Самые выносливые существа на Земле, тихоходки, благодаря крайней форме анабиоза (криптобиозу) способны выжить в открытом космосе. В этом состоянии скорость метаболизма тихоходок уменьшается в 100 раз. Микробиологи из Японии сумели вернуть к жизни тихоходок, которые были заморожены в течение целых 30 лет.

Природный антифриз

Глицерин и его сложные эфиры, жиры − это природный антифриз. Благодаря глицерину и бетаину гусеница мотылька Gynaephora groenlandica, обитающего в Гренландии и Канаде, переносит температуру до -70° C. А печень сибирского углозуба синтезирует количество глицерина, равное 37 % массы его тела.

С наступлением холодов животные начинают питаться более калорийной пищей. В теплое время года белки поедают более ста видов кормов, зимой же питаются главным образом семенами хвойных, богатых жирами. Олени зимой едят лишайники, которые содержат белки, жиры и углеводы в большом количестве. Таким образом они накапливают большие запасы питательных веществ в виде бурого жира. У этого вида жировой ткани повышенная окислительная способность, благодаря которой организм вырабатывает и сохраняет больше тепла. Особое значение бурый жир имеет для водных млекопитающих, живущих при низких температурах. Толщина слоя жировой ткани под кожей кита может варьировать от трех до тридцати сантиметров.

Некоторых земноводных, а также черепах, рыб и змей от холодов спасают антифризные белки. Эти соединения предотвращают образование кристалликов льда в клетках животного и тем самым позволяют ему не замерзнуть насмерть. Антифризные белки снижают точку замерзания воды, «прилипая» к ледяным кристаллам и нарушая их нормальную структуру.

Впрочем, замерзание тканей не всегда означает смерть животного. Древесная лягушка Rana sylvatica зимует под опавшими листьями. Вся вода в ее теле превращается в лед и оттаивает лишь к весне. В течение 2−3 месяцев температура ее тела остается на уровне -6°С, она перестает дышать, а сердце не бьется. Оказывается, у этого земноводного перед спячкой печень увеличивается в полтора раза и начинает вырабатывать в три раза больше гликогена («животного крахмала»), чем в теплое время года. В период замораживания печень превращает гликоген в глюкозу, которая позволяет клеткам сохранить свою структуру.

Шуба

Главная защита млекопитающих в холода — шерсть. Покровные волосы создают воздушную прослойку, которая сохраняет тепло. У многих видов животных в холодное время года появляется подшерсток — короткие и тонкие волоски, создающие дополнительный слой воздуха. У таких видов, как северный олень и белый медведь, шерсть полая.

Запасайся впрок

Некоторых птиц и животных долгая зима заставляет делать солидные запасы пищи. Кедровка делает в укромных местах десятки тысяч закладок орехов по 10–20 штук и помнит о них несколько месяцев. Этими запасами питаются бурундуки и медведи.

Убежище

Зимой животные роют более глубокие норы. Некоторые утепляют убежища и гнезда пухом и сухими листьями и закрывают в них вход. Тетерева, рябчики, глухари и куропатки спасаются от холода в глубоком снегу. Вечером стая с деревьев камнями падает в сугроб и прячется в нем от ветра и мороза. В сильные морозы стая может провести в снегу весь день. Основная опасность − наст, ледяная корка, которая образовывается на снегу. Птицам, прячущимся в сугробе, может не хватить сил, чтобы пробить слой льда и выбраться наружу.

Дружеское тепло

​Многие думают, что пчелы зимой впадают в спячку, как бабочки, мухи или жуки. Однако это не так. Пчелы собираются в плотный клубок и согревают друг друга теплом. Также поступают птицы, которые остаются на зимовку в холодных широтах: они прижимаются друг к другу.