С микроскопическими созданиями вроде все понятно: никакой холод им не страшен.
А как же относятся к «морозу» в десятки градусов другие организмы: например, насекомые? Оказывается, в этой категории среди них тоже есть настоящие рекордсмены. Так, феноменальной приспособленностью к низким температурам отличаются личинки золотарниковой пестрокрылки Eurosta solidaginis, зимующие в галлах на стеблях золотарника при температуре -40 градусов Цельсия или даже -50 градусов Цельсия. В это время насекомые погружаются в состояние диапаузы, во время которой уровень обмена веществ значительно понижен. В то же время накануне холодов в теле личинок активно начинают синтезироваться глицерин и сорбит, совместное действие которых и позволяет этим тварям перезимовать.
Невероятную устойчивость к низким температурам демонстрирует один из видов ногохвосток - глетчерная «блоха» (Isotoma saltans). Обитая на поверхности ледников, она за ночь примерзает ко льду. Но с наступлением дня насекомое оживает. Причем температура около 15 градусов Цельсия для нее уже смертельна.
Одна из обитающих на Аляске жужелиц - Pterostichus brevicornis - в лабораторных условиях в течение пяти часов выдерживала температуру в 87 градусов ниже нуля. А те жуки, которых собрали зимой, длительное время выдерживали температуру -35 градусов Цельсия.
Некоторые виды комаров-дергунов также могут обитать и размножаться в таких условиях, которые, казалось бы, абсолютно непригодны для жизни. Эти насекомые живут в трещинах ледниковГималайских гор. А температура там нередко опускается ниже 16 градусов. Как особенности строения и физиологии позволяют комарам этого вида не только выживать, но и продолжать свой род при столь низких температурах? - пока ученым не ясно.
Жуки и мухи, освоившие холодные области Аляски, приспособились выдерживать температуры, достигающие -60 градусов Цельсия. Конечно же, при такой температуре эти насекомые замерзают, но их организм устроен так, что ледяные кристаллики образуются лишь снаружи их тела, не повреждая клеток, органов и тканей.
Муравьи вида Leptothorax acervorum, обитающие рядом с Северным полюсом, без особых проблем для здоровья выдерживают сорокаградусный мороз, а их личинки - еще и более низкие температуры .
Что же касается позвоночных, то хотя конкурировать с коловратками или тихоходками они не могут, но тем не менее тоже демонстрируют чудеса выживаемости при низких температурах.
Так, к понижению температуры немалую устойчивость проявляют некоторые рыбы. В частности, обитающая на Чукотке и Аляске рыбка даллия. В зимнее время морозы здесь достигают -45 градусов. Вода в болотах и речках превращается в сплошной лед. И в этом ледяном плену зимует и даллия. Однако весной, когда водоемы оттаивают, даллия тоже возвращается к жизни и за недолгое арктическое лето успевает даже отнереститься.
А некоторые виды земноводных - тритоны, лягушки, черепахи и змеи - могут без ущерба для жизни замерзать так, что их внутренние органы пронизываются кристаллами льда. Это поистине невероятно, поскольку лед, образовавшийся в кровеносных сосудах, должен их попросту разрушить, вызвав тем самым смерть животного. Но, чтобы воспрепятствовать повреждению льдом клеток и тканей, животные вырабатывают специальные вещества. Например, американская лесная лягушка при охлаждении наполняет свои ткани глюкозой. Весной же, когда возвращается тепло, амфибия оттаивает и, когда начинает активно двигаться, использует глюкозу в качестве горючего .
В июле 1972 года в Сибири из одиннадцатиметровой глубины был извлечен кусок льда, в котором находилось странное «включение». Кусок льда растаял, «включение» неожиданно . ожило. Оказалось, что это был углозуб - невзрачный четырехпалый тритон. Дальнейшие же исследования показали, что углозуб находился в ледяном плену около девяноста лет.
Что же касается птиц, то наиболее приспособлены к низким температурам. гуси и утки. Так, ученые установили, что эти птицы могут выжить даже при температуре 110 градусов ниже нуля.
Среди млекопитающих тоже есть виды, устойчивые к низким температурам. Например, длиннохвостый суслик. У этого животного во время зимней спячки температура тела нередко опускается ниже точки замерзания. Причем в клетках и тканях никаких кристаллов не образуется. Но какие механизмы этому способствуют? - пока неизвестно.
Кстати, ученые установили, что раз в неделю, как по команде, суслики просыпаются. И, конечно же, в это время температура их тела увеличивается. Причем до целых 37 градусов! Если подсчитать, то окажется, что на эти пробуждения животное тратит около 80 % запасенной энергии. Безусловно, - это ужасное расточительство. К чему оно?
Чтобы ответить на этот вопрос, биологи из Огайо провели наблюдение над этими зверюшками, взяв в качестве подопытных экземпляров 31 суслика, каждому из которых прикрепили миниатюрные температурные датчики. Когда измученные животные впали в зимнюю спячку, им ввели один из углеводов, который повышает температуру тела у бодрствующих зверьков. Но это никак на спящих сусликов не подействовало. Однако, когда они начали просыпаться, температура их тела тут же повысилась, словно им ввели инъекцию накануне.
В связи с этими результатами напрашивался единственный вывод: когда животное спит, его иммунная система полностью отключается и не реагирует на раздражители. Но такая ситуация чревата для суслика серьезными последствиями: в его организме во время сна могут проявиться болезнетворные паразиты. Поэтому, чтобы избежать этого, суслик просыпается и «включает» свой иммунитет.
Любители кипяткаНевероятно, но факт! Многощетинковые помпейские черви из семейства Alvinellidae строят свои тонкие кожистые белые трубки на «каминных трубах» черных курильщиков, в которых температура воды превышает. 100 градусов!
А однажды исследователи, которые вели наблюдение за черными курильщиками из подводного аппарата, видели, как помпейский червь выкарабкался из трубки, какое-то время рядышком с ней поплавал, а затем опять забрался в свое убежище. Температура же воды, судя по показаниям термометра, в этом месте равнялась 105 градусам.
Конечно, поверить в то, что живой организм «не сварился» при такой температуре, ученым было сложно.
Черный курильщик и помпейский червь
Поэтому у них появилось предположение, что у помпейских червей имеется некий теплозащитный механизм. Однако дальнейшие исследования эту версию биологов не подтвердили.
Чтобы разобраться в этом вопросе, ученые специальными датчиками провели замеры температуры трубок помпейских червей от основания до самого хвоста. Причем температуру отмечали каждые две секунды в течение трех часов.
В результате измерений были получены следующие данные: температура воды у наружного отверстия трубки составляла 20-24 градуса, а у хвоста червя - в среднем 62-74 градуса, хотя она иногда подскакивала и до 81! Таким образом, разница в температуре между головой и хвостом червя при его средней длине 6-8 сантиметров достигала 60 градусов. Но эти данные были получены, когда червь находился внутри трубок.
Но так как помпейский червь периодически покидает свое убежище, удаляясь от него на расстояние около метра, биологи смогли измерить температуру и в пустых трубках. Но разницы между температурой живых червей и пустых трубок не обнаружили. А это могло означать только одно: никакой теплоизоляции у червей нет, как и нет системы охлаждения тела циркулирующей наружной водой.
Выходит, что помпейский червь - один из самых устойчивых к высокой температуре многоклеточных организмов.
Но помпейский червь демонстрирует не только феноменальную устойчивость к высоким температурам. Ведь поднимающийся из земных недр поток жидкости содержит очень высокие концентрации ядовитого сероводорода и тяжелых металлов. Но эти яды червь тоже игнорирует.
Впрочем, столь уникальная устойчивость к высоким температурам свойственна и тем организмам, которые живут с ним в симбиозе: а именно, сероводородным нитчатым бактериям, густой бахромой покрывающих всю спину червя. Эти два организма находятся в довольно тесном сотрудничестве. Червь предоставляет бактериям субстрат и свежую воду, сам же поглощает выделяемые ими органические продукты. И это, возможно, единственный источник пищи помпейских червей.
А вот какие биохимические приспособления позволяют симбиотической ассоциации червя и бактерий существовать в столь необычной и неблагоприятной для жизни среде? - ученые пока не знают.
Хотя их и немного, но к высоким температурам приспособились и некоторые другие животные. Например, в исландских термальных источниках, где температура воды практически никогда не падает ниже +55 градусов, живут личинки мушки рода Scatella. А места с температурой 53 градуса жары освоила водяная улитка Bithynia thermalis. Один из видов креветок живет в горячих источниках с температурой выше 40 градусов.
