Зима. Секреты выживания растений и животных в самое суровое время года

Об оцепенении как возможном способе беречь энергию мало что было известно до 1950-х, когда Джон Стин (1958) исследовал в Норвегии метаболизм синицевых и пяти распространенных видов вьюрковых, которых отловил в одну и ту же зиму возле своей лаборатории в окрестностях Осло. Ночью птицы теряли меньше тепла, поскольку сидели нахохлившись, похожие на шарик, – для этого они засовывали головку в перья на спине, – но при этом они также вырабатывали меньше тепла благодаря пониженной температуре тела. Однако, если вокруг было много пищи, птицы поддерживали по ночам нормальную температуру, часто постоянно дрожа прямо во сне.

Оцепенение той или иной степени широко известно как стратегия сохранения энергии, к которой прибегают многие зимующие в Северной Америке птицы. Никакая другая птица в этом регионе не исследована в данном отношении так тщательно, как черношапочная гаичка (Parus atricapillus

), которая к тому же очень хорошо знакома многим людям. Она весит от 10 до 12 граммов, всю зиму клюет подсолнечные семечки в кормушках, и ни одна прогулка в заснеженном зимнем лесу не будет полной, пока вы не столкнетесь с семейкой этих маленьких, любопытных ручных птичек в поисках пищи. Они в любой мороз сохраняют активность целый день. На Аляске пик работ по накоплению запасов у них приходится на ноябрь (Kessel, 1976), как и у других синицевых (Nakamura, Wako, 1988). То, как черношапочные гаички поддерживают энергетический баланс без пищи долгими холодными ночами, тем не менее оставалось загадкой, пока исследование на этих птицах не провела в начале 1970-х в Корнелльском университете Сьюзен Бадд Чаплин.

Чаплин изучала черношапочных гаичек в бассейне озера Кейюга в штате Нью-Йорк и сосредоточилась на самом остром периоде с точки зрения выживания на холоде: на зимних ночах. Сначала она измеряла расход энергии у птиц в дневное время, когда те, оставаясь активными, поддерживали нормальную температуру тела на уровне 42 °C при температуре воздуха 0 °C и 30 °C. Исследовательница регистрировала уровень расхода энергии (потребления кислорода), поместив птиц в герметичное помещение с постоянной температурой в лаборатории. Подобно всем остальным гомойотермным животным (поддерживающим постоянную высокую температуру тела), при низкой температуре воздуха гаички, как и следовало ожидать, демонстрировали быстрый метаболизм, призванный компенсировать высокую теплопотерю. Зная продолжительность ночи, Чаплин вычислила, сколько калорий птице нужно запасти, чтобы оставаться согретой в ночное время, а затем сравнила этот показатель с количеством калорий в жировых запасах в теле птиц.

Энергетическая ценность жира на единицу массы в два раза выше, чем у углеводов (таких как сахар и гликоген). Поэтому жир – хорошее топливо для длинных путешествий и других продолжительных нагрузок, например тех, которые испытывает птица, когда целую ночь дрожит во сне (Marsh, Dawson, 1982). Чтобы измерить запасы жира у гаичек, птиц собирали в лесу вечером (путем отстрела), а затем снова рано утром, химически выделяли жировое содержимое и смотрели, сколько энергии птицы потратили за ночь. Вечером жир составлял 7 % массы тела птицы, а ранним утром всего 3 %. Иными словами, за день гаички набирали его, а затем сжигали, чтобы выработать тепло и не замерзнуть ночью. Согласно исследованиям (Rising, Hudson, 1974), зимой у птиц высокий метаболизм и обычно в два раза больше жира в теле, чем осенью и весной. На самом деле накапливать значительное его количество чаще всего способны именно те виды, которым он нужен для перелетов или выживания в условиях холода и нехватки пищи. Если пища доступна птице без перебоев и та проживает в умеренном климате, она накапливает мало или вообще не накапливает жира (Blem, 1975), вероятно, потому, что за большое его количество тоже приходится платить, и когда нет веских причин его набирать, лучше оставаться худосочным.