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

Низкая температура воды для многих организмов благоприятна, потому что холодная вода поглощает и удерживает больше кислорода, чем теплая. Большинство активных водных животных получает кислород из воды через жабры. Жабры есть у водных личинок насекомых – разнокрылых и равнокрылых стрекоз, ручейников, веснянок, поденок, – а также у зимующих головастиков крикливой лягушки, лягушки-быка и некоторых других видов. Но ни у одной из немногочисленных подводных взрослых форм насекомых жабр нет, даже у тех, кто ведет полностью водный образ жизни. Вероятно, дело в том, что эти взрослые формы заселились в воду вторично, и у них остались старые органы дыхания, просто с новыми приспособлениями для жизни в воде. В эволюции за этими насекомыми во взрослом виде закрепилось дыхание воздухом.

Взрослые плавунцы и водные жуки берут воздух с собой под воду. Хищный плавунец Dytiscus, который ловит головастиков и мелких рыб (и чья личинка убила мою каймановую черепаху), несет пузырек воздуха под надкрыльями и может выставить их в воду так, чтобы под них проникал кислород. У некоторых других жуков, водолюбов (Hydrophilidae) и плавающего на спине клопа-гладыша (Notonecta

), передняя поверхность тела покрыта тонкой пленкой воздуха, отливающей в воде серебром. Как и воздушный пузырек у плавунца, эта пленка связана с сетью трахей насекомого, где движется воздух, и на место кислорода, который насекомое забрало из воздушной пленки на своем теле, пассивно, за счет перепада концентрации поступает кислород из воды. В результате насекомые могут сохранять активность даже подо льдом.

Вода подо льдом – идеальная среда, если животное может в ней дышать. Здесь оно надежно защищено от замерзания, сюда не могут проникнуть многие хищники. Люди веками думали, что подо льдом зимуют птицы. В далеком прошлом биология птиц и эволюционные ограничения были изучены мало, так что наблюдателям вполне могло казаться логичным, что ласточки, осенью скользящие над водной поверхностью, проводят зиму в иле замерзшего водоема – ведь взрослые лягушки, саламандры и бессчетное количество насекомых весной выбираются из воды, а затем улетают прочь и часто живут вдали от нее. Конечно, птицы не впадают в спячку в иле, и не потому, что на пути эволюционного развития такой способности стоит какой-то непреодолимый физический барьер. Скорее всего, основная проблема – это инертность эволюции. Нельзя просто переделать реактивный самолет в винтовой и наоборот, но каждый из них можно в некоторой степени усовершенствовать. Как и за взрослыми формами дышащих воздухом насекомых, за птицами закреплено дыхание воздухом. Нельзя просто сделать что-то, чтобы они стали дышать водой. А черепахи?

Некоторые виды современных черепах уже стали водными, то есть в результате эволюции оказались склонны или приспособлены к жизни в воде. Черепах и сегодня можно назвать лучшими ныряльщиками в мире, а зимняя спячка подо льдом – это затяжной нырок, который может занимать больше шести месяцев в году. Его длительность зависит от вида животных и от физических свойств конкретного места, которое они выбирают для зимовки.

Гордон Ультш и его коллеги провели исследование (Ultsch et al., 2000), где к географическим черепахам (Graptemys geographica

) присоединяли поисковые метки, испускавшие радиосигнал. Оказалось, что черепахи распределились не меньше чем на 12 километров вверх и вниз по реке Ламойл и в озере Шамплейн. Осенью, когда температура воды быстро падает от 22 °C в августе до 11 °C в сентябре и до 2 °C в ноябре, черепахи собираются в одном и том же месте примерно на 3 километра выше устья реки. Это место общественного зимовья географической черепахи (которым также пользовались колючие триониксы, Apalone spinifera) биологи исследовали с помощью водолазного оборудования. Они увидели, что черепахи лежат стопками друг на друге в большом углублении с незначительным течением. Черепахи остаются в одном и том же месте с ноября до конца марта. Когда лед тает и вода нагревается от 0,1 до 12 °C, черепахи снова покидают это место и на лето возвращаются в озеро Шамплейн (Graham et al., 2000).