Глава 4. Физиологические адаптации

Устойчивость к низким температурам холоднокровных животных полярных областей определяется несколькими механизмами. У обитателей этих районов в биологических жидкостях (крови и лимфе) присутствуют биологические антифризы - пептиды и гликопротеины, препятствующие замерзанию воды в клетках. Кроме того, устойчивость к холоду обеспечивают многоатомные спирты - глицерин и сорбит. Если пептиды и гликопротеины останавливают рост микрокристаллов льда в клетках, то глицерин заменяет воду, которая при понижении температуры выводится во внеклеточную среду, где лед менее опасен. Глицерин, в частности, способствует стабилизации структуры белков и биологических мембран. У большинства морских животных в снижении температуры замерзания жидкостей участвуют присутствующие в крови глюкоза, аминокислоты и соли (прежде всего NaCl). Чем больше этих молекул в растворе, тем меньше у воды возможностей формировать кристаллы льда. Такой механизм называется коллигативным (заместительным).

Пептиды - биологические антифризы

Гликопротеины - биологические антифризы

 

Высокомолекулярные антифризы адсорбируются на образовавшихся мельчайших (и поэтому не опасных) внутриклеточных кристаллах льда, не давая им расти. Это очень эффективные криопротекторы: так, гликопротеины тормозят замерзание жидкостей в 200 - 300 раз сильнее, чем вещества, обладающие коллигативным механизмом действия. Высокомолекулярные антифризы составляют значительную часть от веса всех жидкостей, и в их присутствии температура замерзания раствора ниже, чем температура таяния. Антифризы образуются в зависимости от сезонных колебаний температуры окружающей среды (фенотипическая адаптация). Синтез антифризов регулируется как экзогенно (при участии температуры среды и длительности светового дня), так и эндогенно (контролируется гипофизом).

Эти антифризы содержатся в крови большинства арктических рыб, таких как арктический голец и обыкновенный таймень.

 

Голец арктический

Таймень обыкновенный

 

Также очень холодостойким видом является сибирский углозуб, активный при температурах около 0ºС. Высокое содержание в тканях глицериноподобного вещества – криопротектора позволяет ему переносить температуры до -20ºС.

Углозубы очень живучи. В 1972 году в вечной мерзлоте, в районе реки Большой Кэмпэрлейм был найден замороженный экземпляр сибирского углозуба, который после оттаивания вернулся к нормальной жизни. Секрет их живучести пока что не открыт.

Сибирский углозуб	Замороженный сибирский углозуб

Глава 5. Поведенческие адаптации

Перелёты птиц

Большинство птиц, даже несмотря на то, что они живут в Арктике, не имеют плотного тёплого оперения. Поэтому им приходится улетать на зиму в более тёплые края. Так, например, делают кобчик и пискулька.

Кобчик	Пискулька

Отсутствие спячки

Животных, впадающих в зимнюю спячку, в Арктике нет. Это следует поставить в связь в первую очередь, видимо, с коротким летом, в течение которого им трудно накопить достаточное количество жира на долгую зиму.

Обычно рыбы к зиме собираются в стаи зимовать. Они опускаются в глубину рек и озер. Их тело покрывается слизью как шубой. Зиму рыбы проводят глубоко на дне. На дне вода не замерзает даже в самые лютые морозы. Обычно к зиме рыба становится неподвижной, вялой. Но рыбы, живущие в арктических водах, часто продолжают вести активный образ жизни. Как и любому животному, рыбе для зимовки необходимо накопить жиры. Но, как говорилось ранее, этого жира недостаточно из-за короткого лета. Поэтому в арктических водах рыбы не могут вести малоподвижный образ жизни. Так, например, упомянутые ранее арктический голец и обыкновенный таймень ведут себя активно всё время.

На крайнем севере также живут насекомые. Но они зимуют в состоянии бездействия или диапаузы (состояние физиологического торможения обмена веществ и остановки формообразовательных процессов). Эти процессы можно наблюдать у перламутровки тритонии и шмеля Шренка.

Шмель Шренка

Перламутровка тритония

Особенности питания

Некоторые травоядные животные севера иногда поедают других животных. Например, северные олени нередко поедают леммингов. Это связано с относительно малым наличием растительной пищи. Ведь растения очень теплолюбивы, и в зонах арктического и субарктичского климатических поясов они вырастают небольших размеров и в малых количествах. Поэтому, зимой такому крупному животному, как северный олень, будет недостаточно растительной пищи.