Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Животное может также повышать температуру своего тела, повышая собственную теплопродукцию (т. е. интенсивность метаболизма). Известно, что к этому способу прибегают самки некоторых змей в период, когда они согревают яйца. В частности, это наблюдали в нью-йоркском зоопарке, где самка питона длиной 2,7 м высиживала кладку из 23 яиц. Поскольку при этом она свернулась вокруг яиц, термопару для измерения температуры помещали между плотно прижатыми друг к другу кольцами змеиного тела. После снижения температуры воздуха с 33 до 25 °С у змеи возросло потребление кислорода, а температура тела оставалась на 4—5° выше температуры среды (рис. 8.32). Повышенное потребление O2 было, по-видимому, обусловлено сильными сокращениями мускулатуры, напоминающими дрожь у млекопитающих. При температуре воздуха 25,50C змея, согревавшая кладку яиц, поглощала в 9,3 раза больше кислорода, чем обычно. При дальнейшем снижении температуры до 21 °С животное уже не могло дополнительно повысить интенсивность обмена: темпе-
\,Охла
жЬение
у
д
/\
\согр
евание
/
Согр
BOHL
э- VOJT
1Є Ь
паж>е-Ь те
Температура тела у «холоднокровных» животных 405
ратура тела падала, потребление кислорода снижалось. После 30-дневного согревания кладки вес змеи уменьшился с 14,3 до 10,3 кг, т. е. почти на 30%, — видимо, в результате расходования резервного «топлива» на выработку тепла (Hutchison et al., 1966).
35
зо
I
D
І 25
о O
0O
° /
/
° / /
/
/
<!
о
о
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
20
25 ЗО
Температура воздуха, °С
35
Рис. 8.32. Когда самка питона, выводя потомство, согревает кладку яиц, ее температура поднимается выше температуры окружающей среды благодаря сильным мышечным сокращениям, напоминающим дрожь у млекопитающих. Проведенная на рисунке диагональ соответствует равенству температур тела змеи и воздуха. (Vinegar et al., 1970.)
ЛЕТАЮЩИЕ НАСЕКОМЫЕ
Большинство насекомых при низких температурах становятся вялыми и не могут летать. Однако некоторые из них способны разогревать свои летательные мышцы и сохранять активность в условиях очень холодного воздуха. Летательные мышцы насекомых, расположенные в ,грудном отделе, могут вырабатывать большое количество тепла в результате процесса, сходного с дрожью у позвоночных. Такое разогревание мышц перед взлетом свойственно в основном крупным насекомым, таким, как саранча, крупные ночные бабочки и шмели, а также осам и пчелам, способным к быстрому и длительному полету.
Шмель может полететь только в том случае, если температура его груди (торакса) достигает по меньшей мере 29—300C (Hein-
406 Глава 8. Терморегуляция
rich, 1972). При меньшей температуре скорость сокращения мышц недостаточна для полета, при котором крылья должны совершать 130 взмахов в секунду.
Благодаря способности поддерживать высокую торакальную-температуру шмель собирает нектар даже при 5°С. Однако он не может постоянно поддерживать высокую температуру, если не потребляет пищу по меньшей мере с такой же скоростью, с какой он расходует свои энергетические ресурсы. Шмель, весящий 0,5 г, может поглощать до 50 мл кислорода в час (100 л O2 на 1 кг веса тела віч), что соответствует использованию 60 мг сахара. Расход такого количества топлива, по-видимому, оправдывает себя, так как в холодную погоду (когда большинство насекомых теряет активность) конкуренция со стороны других потребителей нектара невелика.
Благодаря малым размерам тела насекомые по сравнению с-млекопитающими имеют то преимущество, что могут не только-очень быстро согреться, но и быстро подвергнуться охлаждению.. Поэтому им легко привести температуру своего тела в соответствие с энергетическими ресурсами, и насекомое может поддерживать высокую температуру тела только тогда, когда приход энергии покрывает ее расход; иными словами, у насекомых есть-большая свобода выбирать, когда им быть «теплокровными».
Шмели повышают температуру своего тела также при обогреве расплода. В >этом случае матка держит брюшко тесно прижатым к соту, и поскольку температура брюшка поддерживается на уровне 31—35 °С, расплод находится в тепле. Даже при температуре наружного воздуха 50C шмелиные матки сохраняют температуру в сотах на уровне около 2O0C (Heinrich, 1974). При этом потребление кислорода шмелиной маткой возрастает пропорционально снижению температуры воздуха, так что метаболическая кривая (рис. 8.33) сходна с соответствующей кривой для млекопитающих (см., например, рис. 8.7).
Процессы терморегуляции были тщательно изучены еще у одного насекомого — у бабочки-бражника Manduca sexta (его личинка— табачная гусеница, имеющая рог). Бражники довольно' крупные: они весят 2—3 г; питаются нектаром, который сосут, повисая в воздухе перед цветком, подобно колибри. Ведя ночной образ жизни, бражники нередко летают при очень низких температурах воздуха; такой полет был бы невозможен, если бы они. не могли разогревать себя. Для «зависания» в воздухе температура летательных мышц должна быть не ниже 35°С; бражники же летают и кормятся на цветках даже при понижении температуры воздуха до 1O0C Дело в том, что перед полетом они разогревают свою грудь. Чем ниже начальная температура, тем медленнее происходит разогрев (рис. 8.34). Во время разогрева бражник, по-видимому, дрожит, так как у него слегка вибрируют крылья.