Занимательная физиология - Сергеев Борис Федорович - Страница 31

Этот же способ используют насекомые. Они неспособны летать, пока не согреются. Бабочка ванесса в этом случае машет крыльями и даже в прохладную погоду, при температуре всего лишь в 10 градусов, за несколько минут умудряется согреться до 35, а во время полета ее температура достигает 37, совсем как у теплокровных.

При усиленной работе мышц выделяются значительные количества тепла, но одного дрожания теплокровным животным бывает недостаточно, и поэтому одновременно повышается обмен веществ, а следовательно, резко увеличивается химическая теплопродукция.

Пойкилотермные животные тоже иногда могут повышать свой обмен, но происходит это у них гораздо проще. Они начинают усиленно питаться, больше «сжигают» корма, создавая больше тепла. Самый разительный пример — пчелы. Каждая отдельная пчела, как и любое другое насекомое, не может поддерживать температуру своего тела. Но пчелиная семья, как целостный самостоятельный организм, теплокровна. Пчелы в отличие от остальных насекомых на зиму не засыпают. Брошенные в своих маленьких домиках на произвол снежных вьюг, они и в зимнюю стужу при −30 градусов остаются активными, а температура их «зимнего клуба» может в это время достигать +35.

«Клуб» создается с наступлением зимних холодов. Как только температура наружного воздуха понизится, пчелы собираются вокруг ползущей по сотам матки в большой плотный шар. Пчелы, находящиеся внутри, поближе к матке, усиленно питаются, «сжигая» много высококалорийного меда, и выделяют при этом массу тепла. Пчелы наружных слоев шара согреваются этим теплом и, сбившись в плотную массу, не дают остывать своим сестрам. Когда же мерзнуть им становится невмоготу, они расталкивают своих соплеменниц и пробираются внутрь, обнажая лежащий под ними пчелиный слой. В таком однообразном движении проводят они всю зиму, съедая за это время не один килограмм меда.

Особенно много тепла у пчел выделяют личинки. И не мудрено. Кормилицы кормят своих подопечных около 1300 раз в сутки. Однако в холодную погоду разбросанные по отдельным ячейкам личинки обогреть себя не в состоянии, и, чтобы расплод не погиб, а для его существования температура в гнезде должна равняться 35 градусам, рабочие пчелы плотным слоем собираются на сотах, собственными телами предохраняя личинок от холода. Если и этого недостаточно, наседки, тесно сгрудившись, начинают переминаться с ноги на ногу, взмахивают крыльями и дрожат, стараясь повысить температуру своих тел и спасти расплод.

Постоянную температуру пчелы поддерживают лишь в центре улья, где растет и развивается их потомство. На периферии она может быть значительно ниже. Но это ничего не значит. У теплокровных животных постоянной может быть тоже лишь температура в глубине организма. Температура кожи и особенно конечностей значительно ниже. В плавниках китов и тюленей, в конечностях горных козлов и северных оленей она может опускаться ниже 10 градусов. Интересно, что и при такой низкой температуре работоспособность мышц у этих животных не падает.

Вероятно, способность без вреда для здоровья переносить частичное охлаждение тела вырабатывается путем тренировки. Северяне даже в жестокие морозы не защищают кожу лица. Австралийские аборигены легко переносят охлаждение ног до 12–15 градусов. В холодные ночи они, как обычно, спят прямо на земле у слабо тлеющих костров, ничем не прикрывая свое тело от холода. При этом согревается лишь одна сторона тела, другая сторона и конечности остаются холодными. Европейцы, безусловно, так спать не могут. Мы обычно просыпаемся уже при очень незначительном понижении температуры нижних конечностей.

Охлаждение конечностей для водных животных — важная проблема. Тело китов и тюленей завернуто в толстый слой жира, в котором кровеносные сосуды развиты очень плохо. Через жир эти животные, обитающие обычно в очень холодной воде, почти не отдают тепло. Совсем другое дело плавники и ласты. Жиром они не защищены, а кровеносная система здесь развита очень сильно, ведь работающим мышцам необходим значительный приток крови. Горячая кровь, поступая в конечности, выносит через эти естественные прорехи большое количество тепла. Ластоногие не могли бы существовать, не будь у них одного замечательного приспособления.

Крупные артерии, по которым у китов и тюленей в плавники и ласты течет горячая кровь, оплетены густой сетью мелких вен, по которым охлажденная на периферии кровь возвращается обратно в сердце. Благодаря этому артериальная кровь, еще до того как попадет в мышцы, отдает венозной большую часть своего тепла и в дальнейшем почти не охлаждается, а нагретая венозная кровь возвращается в общее русло и не охлаждает организм. Удивительный теплообменник, сконструированный самой природой, позволяет крови, уходящей на периферию тела, оставлять весь излишек тепла на пороге жирового барьера. Аналогичные приспособления есть в подмышечных впадинах пингвина, которые препятствуют утечке тепла через его ласты.

Другой прорехой в теле теплокровных животных, через которую в организм проникает холод, служат легкие. Холодный воздух соприкасается там непосредственно с кровью. Внутренняя поверхность легких очень велика (у человека среднего роста она приблизительно равна 90 квадратным метрам, а это почти в 50 раз больше всей поверхности кожи), и можно было бы ожидать, что кровь в них сильно охладится и ее температура станет ниже температуры тела, что, в свою очередь, неизбежно вызовет охлаждение всего организма. Но этого не происходит. При высоких температурах окружающей среды температура оттекающей от легких крови становится ниже, чем притекающей, а на холоде, наоборот, выше. Правда, изменения очень незначительны, не более 0,03 градуса, но этого оказывается достаточно, чтобы зимой и летом поддерживать постоянную температуру тела.

Почему оттекающая от легких кровь в жаркую погоду оказывается охлажденной, понятно: тепло расходуется на испарение. Каким образом она в холодную погоду подогревается, удалось понять сравнительно недавно. О том, что воздух, проходя через дыхательные пути, еще в носовых пазухах, гортани, трахее и бронхах частично подогревается и смешивается с имеющимся в них теплым воздухом, благодаря чему происходит значительное сглаживание разности температур, знали давно. И все-таки приходящий зимой в легкие воздух даже после этого остается значительно холоднее крови и должен ее охлаждать. Наблюдающийся же в действительности подогрев объясняется тем, что легкие у человека и теплокровных животных выполняют функцию теплопродукции, являясь одним из основных источников тепла в организме. В легочной ткани много высококалорийных жиров. В холодную погоду (только в холодную!) они «сгорают», выделяя большое количество тепла, и создают защитный тепловой барьер, препятствующий охлаждению организма. Таким образом, и эта прореха организма надежно прикрыта.

Человек охлаждается, испаряя воду в легких и с кожи. Многим животным охлаждаться сложнее. У грызунов нет потовых желез. Когда жарко, грызуны начинают учащенно дышать, все больше и больше испаряя из легких воды. Аналогичным образом охлаждают себя собаки и коровы.

Если учащение дыхания не спасает грызунов от перегревания, они начинают увлажнять свою шерстку слюной. Так же поступают опоссумы и австралийские сумчатые — жители жарких пустынь.

Пчелы используют и испарение и вентиляцию. Когда температура в улье угрожающе поднимается, одни из них разбрызгивают по сотам воду. В это время другие, выстроившись рядами у летка, усиленно машут крыльями, устраивая ураган внутри своего дома и ускоряя испарение.

Не легко охлаждаться водным животным. Хотя вода в 20–27 раз теплопроводнее воздуха, тело китов и тюленей одето в такое толстое одеяло из жира, что практически не охлаждается. Если бы не было специальных приспособлений, кит мог бы, видимо, закипеть, ведь при движении со скоростью 36 километров в час в его теле вырабатывается столько тепла, что каждые 5 минут температура должна была бы возрастать на 1 градус. Охлаждаются киты и тюлени благодаря сосудистым сплетениям кожи. Пока киту холодно, артерии, проходящие к коже через слой жира, сжаты и сплетения запустевают. Во время движения температура тела повышается, тогда горячая кровь выносится в кожу для охлаждения.