Биология. В 3-х томах. Т. 3

Рис. 18.16. Гомеостатический контроль температуры тела

При некоторых заболеваниях температура тела повышается в результате того, что "термостат" оказывается настроенным на более высокую температуру. Предполагается, что эту перенастройку вызывают определенные вещества, называемые пирогенами, к числу которых относятся токсины патогенных микробов и вещества, выделяемые нейтрофилами крови. Эти вещества повышают "заданный" уровень температуры, действуя, очевидно, непосредственно на гипоталамус. Повышение температуры тела стимулирует защитные реакции организма и способствует разрушению патогенных факторов. Жаропонижающие средства типа аспирина понижают "заданное значение" и снимают тягостные симптомы лихорадочного состояния, но при этом, по-видимому, замедляют нормальные защитные реакции. Однако в случаях чрезмерно высокой температуры эти лекарственные препараты оказываются необходимыми, так как позволяют предотвратить необратимые изменения головного мозга.

18.7. Развитие лихорадочного состояния часто сопровождается дрожью и ощущением холода (ознобом). Объясните эти симптомы на основе представлений о механизме терморегуляции.

18.4.5. Адаптация к экстремальным климатическим условиям

Размеры органов, а также физиологические и поведенческие адаптации у животных могут быть различными в разных частях географического ареала. У эндотермных животных общая теплопродукция зависит от объема метаболически активных тканей, а скорость теплоотдачи — от величины поверхности тела. Эти два параметра — поверхность и объем — не пропорциональны друг другу. В связи с этим животные, обитающие в холодных областях (например, полярные медведи и киты), имеют, как правило, крупные размеры, тогда как обитатели жарких стран (например, многие насекомоядные млекопитающие) обычно меньше по размерам. Это явление носит название правила Бергмана и наблюдается у многих видов, в том числе у тигров, размеры которых уменьшаются по мере удаления от полюсов. Существуют исключения из этого правила, но в этих случаях организмы обладают особыми адаптациями для выживания в данном районе. Например, мелкие млекопитающие умеренных или арктических широт отличаются большим аппетитом, позволяющим им поддерживать высокую интенсивность метаболизма. У них небольшие конечности (что уменьшает теплоотдачу), а зимой они вынуждены впадать в спячку. Крупные млекопитающие жарких стран, такие как слоны и бегемоты, сталкиваются с противоположными проблемами. Слонам помогают очень большие уши, которые хорошо снабжаются кровью. Хлопая ушами, слон увеличивает теплоотдачу путем излучения и конвекции. У бегемота нет потовых желез, и он использует такую же поведенческую стратегию, как крокодил, — перемещается то на сушу, то в воду, чтобы уменьшить влияние колебаний температуры. Размеры выступающих частей тела тоже варьируют в соответствии с температурой среды, так что у видов, живущих в более холодном климате, различные придатки меньше, чем у родственных видов из более теплых мест.

Это явление известно как правило Аллена, и его удобно наблюдать у близких видов, например у лисиц (рис. 18.17).

Рис. 18.17. Различия в длине ушей у трех видов лисиц, обитающих в разных географических областях. Пример, иллюстрирующий правило Аллена

18.4.6. Адаптация к жизни при низких температурах

Эктотермные и многие эндотермные животные неспособны поддерживать в холодное время года такую температуру тела, которая позволяла бы им сохранять нормальную активность, и при низкой температуре впадают в ту или иную форму спячки (разд. 21.10). Известны совершенно удивительные способы адаптации к холоду. Например, личинка насекомого Вrаcon, паразитирующего на канадском хлебном пилильщике, способна переносить температуру ниже — 40°С. Эта способность объясняется тем, что в гемолимфе личинки накапливается глицерол, который действует как антифриз и предотвращает образование кристаллов льда благодаря процессу переохлаждения.

У многих животных избыточной отдаче тепла через выступающие придатки тела препятствует распределение в них кровеносных сосудов. Артерии, несущие в эти придатки кровь, окружены венами, по которым кровь течет обратно к телу. Теплая артериальная кровь, поступающая от тела, охлаждается холодной венозной кровью, текущей к телу. В свою очередь холодная венозная кровь, оттекающая от придатков, нагревается от теплой артериальной крови, притекающей к ним. Поскольку в придатки поступает уже охлажденная кровь, теплоотдача значительно уменьшается. Такое устройство называется противоточным теплообменником; оно имеется в ластах тюленей и в хвостовых плавниках китов, в конечностях птиц и млекопитающих и в системе кровоснабжения семенников у млекопитающих (рис. 18.18).