Природа включает режим энергосбережения: как дикие звери меняют химию крови в морозы

Зимой человеку достаточно надеть куртку или прибавить отопление, а дикой природе приходится выкручиваться иначе. Одни животные прячутся в "карманах" тепла под снегом, другие замедляют обмен веществ до минимума, третьи буквально создают систему обогрева.

Фото: https://unsplash.com by Michael Hoyt is licensed under Free

Природа зимой

Об этих необычных зимних тактиках — от пауков до птиц и бурундуков — рассказывается в материале National Geographic.

Тёплая жизнь под снегом: пауки и их "невидимый этаж"

Наземные пауки Северной Америки, включая пауков-волков, пережидают морозы в почве, под слоем опавших листьев или внутри гниющей древесины. На поверхности может быть ледяная корка, а на глубине всего нескольких сантиметров условия мягче — там сохраняется среда, которую биологи называют подснежной (subnivean). В таком укрытии многие мелкие беспозвоночные способны сохранять активность даже зимой.

"Разница в температуре между замёрзшей поверхностью снега или льда и тем, что находится всего на несколько дюймов ниже под укрытием, часто удивляет", — говорит поведенческий эколог, эксперт по паукам Джордж Уэц из Университета Цинциннати.

Пауки — холоднокровные животные: они не вырабатывают внутреннее тепло, поэтому при похолодании их метаболизм естественно замедляется. Но в оттепели их можно заметить и зимой — просто окно активности становится короче. У некоторых видов есть ещё один секрет: осенью они синтезируют вещества-криопротекторы ("антифриз"), которые мешают кристаллам льда формироваться внутри тела.

Отдельная стратегия — забота о потомстве. Пауки-кругопряды создают коконы с несколькими слоями шёлка, обеспечивая теплоизоляцию для яиц. У чёрно-жёлтых садовых пауков молодь появляется ещё осенью и проводит всю зиму группой внутри кокона, а весной выходит наружу.

Черепахи зимой: спячка, вода и дыхание "не как обычно"

У черепах холодный сезон выглядит как режим максимальной экономии. Одни виды, например восточные коробчатые черепахи, зарываются в землю и впадают в оцепенение — брумацию, переживая её за счёт жировых запасов. Другие, например расписные черепахи, проводят зиму на дне водоёма: даже если поверхность схватится льдом, под ним вода остаётся защитной "подушкой".

Главная хитрость — дыхание. Обычно черепахам нужен атмосферный воздух, но зимой они способны забирать кислород из воды и отдавать в неё углекислый газ. Газообмен идёт через специализированные сосуды у поверхности кожи, слизистую рта и даже через клоаку — полость, связанную и с выделением, и с размножением.

"Когда холоднокровным животным холодно, им нужно совсем немного кислорода. Того количества, которое они получают из воды, обычно хватает, чтобы пережить зиму", — отмечает биолог Джеки Лицгус из Лаврентийского университета.

Если кислорода в воде становится слишком мало, расписные и каймановые черепахи переходят на анаэробный режим обмена. Побочный эффект такого процесса — накопление молочной кислоты. Чтобы нейтрализовать эту "кислотную нагрузку", организм животного использует кальций, заимствованный из собственного панциря.

Пчёлы, бурундуки и птицы: три подхода к холоду

Европейские медоносные пчёлы не "выключаются" на зиму: они собираются в плотный клуб внутри улья и поддерживают тепло микродвижениями мышц. Рабочие пчёлы окружают матку и постоянно перестраивают "композицию" клуба, реагируя на колебания температуры.

"Это уникально: нет другого насекомого, которое зимует, активно поддерживая тепло своего тела. Их энергозатраты идут не на движение, а исключительно на выработку тепла", — объясняет биолог Корнеллского университета Томас Сили.

Бурундуки выбирают другой путь: они строят сложные норы с системой ходов и камер, где хранят запасы орехов и семян. Восточные бурундуки проводят зиму в торпоре (оцепенении): их сердцебиение падает с 350 ударов в минуту до нескольких единиц, а температура тела снижается почти до температуры норы — вплоть до 4,5°C. Они периодически просыпаются, чтобы поесть из своих кладовых и посетить "служебные" камеры.

Птицы же часто делают ставку на перемещение. По оценке Джилл Депп из Национального Одюбоновского общества (Audubon), более 70% "дворовых" птиц в США и Канаде мигрируют. Масштабы перелётов поражают: крошечные рубиногорлые колибри способны пересекать Мексиканский залив — это около 800 км (500 миль) за сутки.

"Они такие лёгкие, что кажется, будто они просто летят верхом на ветре", — говорит Джилл Депп.

В итоге у природы нет универсального ответа на зимние вызовы. Кому-то помогает укрытие, кому-то — замедление метаболизма, а кому-то — дорога в тысячи километров. Но выживает всегда тот, кто подготовился заранее.