Чувства животных и человека
Шрифт:
Большая часть тепловых рецепторов находится в коже кончиков пальцев, носа и на сгибе локтя. Холодовые рецепторы в основном расположены в коже верхней губы, носа, подбородка, груди, лба и пальцев. Любопытно, что в глазах нет ни тепловых, ни холодовых рецепторов; это единственная часть тела, не чувствительная ни к теплу, ни к холоду.
Самой чувствительной к теплу системой нашего организма является своеобразный термостат, расположенный в гипоталамусе, рядом с гипофизом и местом разветвления главной артерии, несущей кровь от сердца к мозгу. Независимо от того, какая часть тела теряет или получает тепло, это изменение тут же ощущается. Даже выпитая чашка горячего чая или стакан холодной воды изменяют температуру крови, омывающей этот теплочувствительный центр, тогда как поставленный под язык клинический термометр может не показать разницы температуры. Только особо чувствительный
Наши знания о температуре тела обычно ограничиваются информацией, которую мы получаем от клинического термометра: норма 36,6–37 °C. Однако в среднем температура кожной поверхности близка к 27,2°. Кожа голого индейца находится в тепловом равновесии с окружающей средой, пока температура воздуха не падает ниже 26,7°. Обычно мы одеваемся теплее или, напротив, меняем одежду на более легкую, для того чтобы поддерживать температуру защищенной поверхности кожи на уровне чуть выше 27,2°. При этом мы учитываем, что непокрытые одеждой лицо и руки теряют больше тепла (а значит, и имеют более низкую температуру кожи).
Постоянство температуры тела — это для нас нечто само собой разумеющееся, и мы почти не замечаем, сколько энергии расходуем на то, чтобы не терять сил в холодную погоду или избежать перегрева в жару. Если появляются признаки падения температуры крови, организм увеличивает свою теплопродукцию; при этом только у млекопитающих и птиц повышается работа желез и мышечное напряжение до такой степени, что они начинают дрожать. Когда же телу угрожает повышение температуры крови, то есть теплопродукция превышает теплоотдачу, лишь теплокровные животные начинают потеть или усиленно и часто дышать, охлаждая свой организм за счет испарения воды.
Из-за неспособности поддерживать температуру тела на постоянном уровне при изменениях температуры окружающей среды холоднокровные животные вынуждены встать на путь компромисса. Они могут в полную силу наслаждаться жизнью только при такой теплой погоде, когда скорость биохимических реакций в их организме достаточно высока. Жаркая погода, от которой они никуда не могут укрыться, для них смертельна.
Холоднокровные животные часто ведут себя в воде таким образом, будто они могут судить о ее температуре. Водяная блоха Daphnia, которая плавает в верхних слоях большинства пресноводных водоемов мира, как бы танцуя и прыгая при помощи своей длинной антенны, может прожить почти 3 1/ 2месяца в холодной воде при температуре 7,8°. В теплой воде при 27,2° она погибает примерно вчетверо быстрее. При обеих этих температурах произведение частоты ударов ее сердца на продолжительность жизни почти одинаково. Но в холодной воде Daphniaне может давать потомство. При температуре 27,2° только что созревшие особи начинают усиленно размножаться, производя каждые четыре дня почти по 50 маленьких блошек, пока не появится потомство в 6 поколений. При этой температуре Daphniaначинает искать более холодную воду, то есть опускается глубже. Ей не надо измерять температуру воды в водоеме. Общий уровень ее жизнедеятельности обусловлен температурой, так как при повышении ее ускоряется и большинство химических реакций Daphnia.
Но почему животное является холоднокровным: потому ли, что его нервная система не способна различать тепло и холод, или потому, что оно не может изменять температуру своего тела в надлежащем диапазоне?
Чувствует ли рыба тепло или холод? Недавно в Гарвардском университете несколько золотых рыбок ответили на этот вопрос. В аквариуме, где они жили, был установлен рычаг. Стоило нажать на него, как в аквариум в течение одной секунды текла струйка холодной воды, понижавшая температуру примерно на 0,3°. После того как рыбок ознакомили со значением этого рычага и немного потренировали, они стали просовывать свои головы через отверстие в плексигласовой перегородке, доставать до рычага и нажимать на него, как только вода нагревалась до 33°. Отдельные золотые рыбки отличались от других; нажимая на рычаг, они поддерживали температуру своего водного мира между 35 и 38°, то есть на уровне гораздо более низком, чем 41° — температура, при которой они быстро погибали. Натренированные рыбки, выпущенные в воду при 41°, начинали неистово работать, спасая себя от тепловой смерти. Они непрерывно нажимали на рычаг до
Создается впечатление, что наземные животные гораздо быстрее водных могут отыскать необходимое им тепло. Днем муравьи помещают яйца и личинок под доски или плоские камни, нагретые солнцем, где они развиваются быстрее, чем в холодных помещениях глубоко под землей. Медведи обнаруживают муравьев, когда сдвигают эти предметы. Ночные охотники, такие, как скунсы и еноты, имеют меньше возможностей полакомиться муравьями таким же образом, поскольку эти насекомые с заходом солнца уносят своих подопечных вниз и не возвращаются оттуда вплоть до середины следующего утра.
Обеспечивая своему потомству помещения с температурными условиями, необходимыми для его нормального развития, некоторые насекомые идут гораздо дальше простого «приспособленчества». В пустынных и полупустынных горных районах Австралии, Азии, Африки, Южной и центральной Америки термиты строят твердые, как цемент, гнезда над землей, где солнечное тепло может ускорить процесс развития находящихся внутри насекомых. В то же время эти тонкокожие существа с неяркой окраской хорошо защищены от чрезмерного сухого воздуха. Некоторые из их сооружений насчитывают свыше 3,5 метра в диаметре и 6 метров в высоту. Гнезда термитов в северной Австралии известны тем, что имеют форму тонкого крыла, плоскости которого обращены точно к востоку и западу. Вероятно, эти сооружения поглощают меньше солнечного тепла в полдень, но увеличивают продолжительность теплового дня для находящихся в них личинок, собирая излучаемое тепло от восхода солнца и до самого его захода.
Человек в своих попытках создать искусственный климат преуспел несколько больше, чем муравьи и термиты. Однако наши друзья — медоносные пчелы, руководствуясь скрытым где-то внутри них чувством температуры, ухитряются очень простым путем нагревать и охлаждать улей. В жаркие дни почти все рабочие пчелы покидают улей и отдыхают в тени возле него, чтобы своим присутствием не поднимать еще выше температуру в улье, где находятся недавно родившиеся пчелки и запасы меда. Некоторые пчелы располагаются около летка и, непрерывно работая крыльями, как веерами, гонят воздух внутрь улья. Другие пчелы приносят воду и отрыгивают ее на верхние части сотов. Стекая по вертикальной поверхности, вода испаряется и способствует охлаждению улья. Зимой, наоборот, пчелы собираются на сотах в клубок. Энергичными движениями тел они вырабатывают тепло. Для продолжения этой мышечной работы им приходится частенько наведываться на свои медовые склады, чтобы получить новые порции пищи, обеспечивающие их энергией.
Когда начинаешь размышлять обо всем этом, уже не можешь быть уверенным, что правильно понимаешь, какое значение имеют для пчел медовые запасы. Насколько важными являются также запасы концентрированного нектара в те месяцы, когда вскармливаются новые поколения пчел? Период созревания их совпадает с тем временем года, когда распустившиеся цветы в полях полны нектара. Для того чтобы прокормить подрастающее поколение в ненастную погоду — в дождь и туман, когда рабочие пчелы вынуждены отсиживаться в улье, достаточно было бы весьма незначительного количества меда. Большая часть запасов меда или какого-то его дешевого заменителя, которым пчеловод дополняет наполненные соты после сбора урожая, используется пчелами как источник питания во время усиленной зимней работы, для того чтобы поддерживать температуру в улье выше 18°, даже когда на улице мороз доходит до –40°. Стоило ли человеку разводить пчел, а Вергилию воспевать их неустанный труд, если бы они первыми не научились искусственным образом поддерживать тепло в своих зимних квартирах, руководствуясь при этом температурным чувством?
Улей играет двойную роль — он служит пчелам и домом для колонии, и питомником, где воспитывается потомство матки. Этим он весьма существенно отличается от птичьего гнезда, которое представляет собой только инкубатор, используемый потом как колыбель. Птицы-родители не прилетают «домой» в гнездо, чтобы поспать там или спрятаться от дождя, если в нем нет птенцов, о которых нужно заботиться. Фактически только немногие птицы выработали «поточные» методы для производства потомства, которые отдаленно напоминают систему, применяемую в пчелином улье. Эти птицы эффективно используют подобные методы отчасти потому, что вылупившиеся из яйца птенцы не требуют никакой заботы, а отчасти потому, что клюв самца превратился в необычайно чувствительный термометр.