Чим більше різниця між температурою навколишнього середовища і тілом тварини, тим швидше воно остигає, звичайно, якщо не здатне протиставити тепловтратам вироблення необхідної кількості тепла. Якщо різниця перевищує 20-30 градусів, остигання йде стрімко, поки вона не скоротиться до 2,0-0,5. Тепер подальше охолодження сповільнюється. Ось чому температура великих холоднокровних тварин, оскільки їх тіло складається з величезної кількості клітин, що беруть участь у метаболізмі і сумарно виробляють значну кількість тепла, може протягом тривалого часу перевищувати температуру навколишнього середовища.

Оскільки втрати тепла залежать від того, наскільки велика різниця між температурою остигаючого тіла і навколишнього середовища, ясно, що в холодну погоду теплокровних тварин легше підтримувати температуру свого тіла па постійному рівні, якщо вона нижче. Тому єхидно і качконіс, а також сумчастих боротися з охолодженням простіше, ніж іншим ссавцям або тим більше птахам. Які б переваги ні давала висока температура, для терморегуляції вона створює відомі труднощі й часом вимагає важко надолужуваних, а значить, і недостатньо виправданих енергетичних витрат. Не дивно, що у багатьох теплокровних тварин і у людини спостерігаються добові коливання температури тіла в межах 1-2 градусів. Вдень, в теплий час доби, вона буває вище, ніж вночі, коли на землю опускається прохолода.

Нічне зниження температури тіла, мабуть, не пов'язане із зменшенням м'язової активності в темний час доби. Деякі вчені схильні вважати, що не «м'язове" тепло призводить до підвищення температури, а нервові центри терморегуляції так керують виробленням і збереженням в організмі тепла, щоб створити днем найбільш сприятливі умови для м'язової активності та інших видів діяльності.

У більшості тварин коливання температури тіла збігаються за часом зі зміною дня і ночі. У північноамериканської вівсянки Тауі Абертей, що живе у змішаних лісах і чагарникових заростях і ведучою денний спосіб життя, у світлий час доби температура тіла підтримується на рівні 42-42,5, а з настанням темряви падає на цілих 3 градуси. Новозеландська нелітаючий птах - звичайний ківі, житель густих сирих лісів, навпаки, воліє вдень відпочивати, забившись куди-небудь в густу гущавину. Мабуть, не випадково вранці температура тіла ківі встановлюється на рівні 37, а коли на ліс опустяться сутінки, піднімається на 1,5 градуса.

Особливо великого розмаху досягають добові коливання температури тіла у примітивних ссавців: качкодзьоба, єхидні, сумчастих. Центральноамериканські буроліцие опосуми активні вночі. Температура їхнього тіла в цей період стабільно підтримується на рівні 36 градусів, а під час спокою може опускатися на 3-4 градуси. Коливання температури тіла до 6 градусів спостерігаються у вельми своєрідного лісового мешканця - тасманійського Фалангера.

У більшості тварин добові коливання температури тіла невеликі, але і вони дозволяють знизити темпи тепловтрат і тепловиробництва, а отже, і істотну економію енергоресурсів. Перевага, яку дає зниження температури тіла в неактивний період, коли вироблення м'язового, так сказати побічного тепла припиняється, змусило деяких тварин піти цим шляхом ще далі. Однак, як ми вже бачили, змінна температура вигідна тільки найдрібніших істот з високим рівнем обміну речовин і величезними тепловтратами.

Колібрі - найменші птахи. Вага різних видів цих крихіток коливається від 1,7 до 19,1 грама. Найменша з них - птах-муха, яка живе на Кубі. Розміри її тіла, якщо обскубти пір'ячко і не враховувати довгого дзьоба, ледве досягає 3 сантиметрів. Це чарівні істоти. Особливо красиві самці. Голова, горло, боки червоного кольору з золотим відливом. Все інше тіло зелене, але на спині пір'я переливаються синіми, а хвіст червоними тонами.

Харчуються малятка пилком і нектаром квітів і найдрібнішими, мало рухливими комахами. Як і годиться колібрі, вони під час їжі не сідають на гілки дерев, а, енергійно працюючи крилами, зависають у повітрі і, засунувши кінчик дзьоба в квітка або в колонію попелиць, висмоктують чергову порцію їжі. Такий спосіб харчування вимагає серйозних енергетичних витрат, а ріденький квітковий нектар містить так мало поживних речовин, що птахи все світлий час дня змушені займатися пошуками і видобутком їжі. Про цих пташок не скажеш: вони їдять, щоб жити. Складається враження, що вони живуть, щоб їсти.

При настільки мізерному харчуванні і таких високих витратах енергії неможливо зробити запаси хоча б на одну ніч - період вимушеної бездіяльності. Сівши на гілку перепочити, муха навіть в кубинську тридцятиградусну спеку мерзне. Адже нормальна температура її тіла 40 градусів, і її потрібно підтримувати, "спалюючи" масу "палива".

На довгі прохолодні ночі, особливо кубинської взимку, "дров" не вистачає. І колібрі винайшли відмінний спосіб боротьби з "енергетичними труднощами". Вони впадають в заціпеніння і різко зменшують вироблення тепла. Тепер в їх "печах" ледь жевріє полум'я, температура тіла падає більше ніж наполовину, знижуючись до 20 або до 17 градусів. У цей період обмін речовин навіть у великих колібрі, на зразок гігантського і сінегорлого, скорочується в 50-60 разів, а у дрібних в 100! Це дозволяє їм розтягнути свої енергетичні запаси до ранку і не загинути від виснаження.

Одна незручність, в такому стані колібрі абсолютно безпорадні і не здатні злетіти, так що стають легкою здобиччю будь хижака. З першими променями ранкового сонця тіло крихти починає тремтіти дрібним тремтінням, так пташки зігрівають себе і, відновивши рухливість, відправляються за першим сніданком.

Можуть впадати в заціпеніння і інші птахи. У їх числі справжні Дрімлюги, що живуть в Європі, і що відносяться до того ж сімейства північноамериканські сплячі Дрімлюги. Ці птахи ведуть сутінковий спосіб життя, а вдень лежать небудь у затишному куточку в тіні кущів або високого пня. Вони значно більші колібрі. Вага тіла більшості видів коливається від 30 до 50 грамів.

Птахи ці відносяться до комахоїдних. Свою здобич вони ловлять у темряві. Мабуть, сутінкові полювання справджуються в теплі ночі, коли в повітрі кишить комарів та інші дрібні комахи. Але на Півночі та в горах ночі часто бувають холодними, і над дрімлюг завжди висить небезпека повернуться на днювання з напівпорожнім шлунком. Мабуть, нічний спосіб життя і спосіб харчування змусили їх навчитися переводити температуру свого тіла на більш низький рівень. Це не дає такого вражаючого ефекту, як у колібрі, але все-таки дозволяє дрімлюг знижувати обмін речовин в 13 - 18 разів.

Комахоїдні кажани, повернувшись з нічного полювання, приводять себе в порядок і, вгніздився зручніше, швидко знижують температуру тіла і впадають в заціпеніння. Цим однаково широко користуються як види, що прилітають до нас влітку на Північ, так і типові мешканці тропіків. Там подібних фахівців навіть більше, ніж у зоні помірного клімату. І, судячи з усього, цей винахід зроблено тваринами жарких країн.

Вдаються до допомоги заціпеніння деякі гризуни і сумчасті. Бразильський карликовий опосум близько третини доби проводить в цьому стані. Карликові хом'ячки, що живуть в густій траві по лісових узліссях і полян, важать близько 7-8 грамів. Позбавлені їжі, вони швидко впадають в заціпеніння, знижуючи температуру тіла на 10-12 градусів. Ці спостереження підтверджують, що в основі перекладу терморегуляції на знижений режим лежать не кліматичні умови середовища, а, головним чином, доступність їжі, наявність енергетичних ресурсів.

Цікаво, що як зниження температури тіла, так і подальший розігрів після виходу із заціпеніння протікають, можна сказати, стрімко. Колібрі охолоджуються за лічені секунди. Майже так само швидко впадають в заціпеніння кажани. Розігрів тіла у цих дрібних тварин не вимагає значних витрат енергії. Колібрі, що важить 4 грами, для цього потрібно всього 57 калорій, а Козодой з вагою тіла 40 грамів - 570 калорій.

Хоча колібрі і Дрімлюги систематично вдаються до допомоги короткочасної консервації, до перекладу своєї "опалювальної" системи на знижений режим роботи, не можна сказати, що все що відбуваються при цьому процеси добре відрегульовані. Маніпуляції з температурою тіла - річ вельми небезпечна. Поки птахи знаходяться в заціпенінні, зовнішня температура може опуститися значно нижче температури їх тіла. У цей період боротися з холодом птахи не в змозі і можуть загинути. Вони переносять тільки короткочасне падіння температури тіла: колібрі до +8, а Дрімлюги навіть до +5 градусів, але вийти із заціпеніння, маючи таку низьку температуру, не здатні. Якщо в найближчі години температура повітря підніметься до 15-17 градусів і зігріє їх, птиці врятовані. Тепер вони здатні на подальший розігрів.

Зовсім інакше поводяться кажани. Якщо в період заціпеніння температура тіла нічниці опускається до 3-5 градусів, звірок автоматично прокинеться і за 40 - 60 хвилин може підняти свою температуру до нормального рівня. Це дає йому можливість врятуватися, підшукавши притулок тепліше.

Відсутність надійної техніки безпеки - один з доказів того, що заціпеніння винайдено мешканцями тропіків, де температура навколишнього середовища ніколи не падає до небезпечно низького рівня. Лісовим мешканцям зони холодного і помірного клімату більше підходить зимова сплячка. Вона властива тваринам, які чудово вміють підтримувати температуру тіла на постійному рівні і здатні забезпечити себе паливом на неактивний період, на довгі холодні ночі або на не менш прохолодні днювання. Однак восени, коли середньодобова температура навколишнього середовища значно знижується, та й добувати корм стає все складніше, тварини впадають в сплячку, як би стають на тривалу консервацію, що дозволяє їм пережити зиму.

До послуг тривалої консервації вдаються багато сіверяни. У їх числі бурундуки, соні, мишовки, а з комахоїдних - їжаки.

Кажани, що залишаються на зимівлю на Півночі, весь цей тривалий період у 6-7 і навіть 7,5 місяці сплять міцним сном. З птахів здатний впадати в тривалу сплячку лише сплячий дрімлюга. Як бачите, все дрібнота.

Тільки один виняток відомо для великих тварин - ведмеді. Деякі представники цього сімейства на зиму влаштовують барліг або забираються в дупла і сплять непробудним сном до весни. І що особливо цікаво, зовсім не ті ведмеді, що живуть в особливо суворих кліматичних умовах, а їхні родичі з більш південних районів, яким взимку важко добувати їжу. Втім, справа з ведмедями не зовсім ясне. Багато зоологи не вважають, що ці звірі впадають у справжню сплячку, так як температура їх тіла в цей період знижується всього до 31 градуса.

Від короткочасного заціпеніння зимова сплячка відрізняється не тільки значно більшою тривалістю, а й тим, що вимагає серйозної підготовки. По-перше, готуючись до сплячки, тварини накопичують жировий запас, при цьому істотно збільшується частка бурого жиру. І перш ніж остаточно зануритися в глибокий сон, проводять грунтовну тренування, здійснюючи багаторазові "пробні" зниження температури тіла. Тільки повправлявшись протягом декількох днів, лісова соня або кажан нарешті засинає всерйоз. Температура в цьому випадку падає повільно зі швидкістю 2-4 градуси на годину, і, щоб зменшити її на 10 градусів, потрібно 2,5-5 годин. І ще одна особливість: на період "консервації" тварини підшукують собі не тільки безпечні, але і теплі квартири, оскільки всерйоз боротися з морозами вони не в змозі.

Під час сплячки температура тваринного лише на 1 - 2 градуси вище температури навколишнього середовища. Хом'яки, соні, кажани здатні, не прокидаючись, підтримувати свою температуру на рівні +2 градусів, навіть якщо повітря охолоне до нуля. Ось чому їм так необхідні теплі притулку. Глибока гіпотермія призводить до різкого зниження потреб організму в енергетичних ресурсах і, природно, до їх економії. Вона вельми велика, так як обмін речовин може зменшитися в 20-100 разів. Це означає, що енергетичних ресурсів, запарених на два дні активного життя, тепер вистачить на 40-200 днів.

Одночасно з падінням температури тіла різко зменшується число дихальних рухів. Серце скорочується в 20-50 разів рідше і при кожному скороченні викидає в кровоносну мережу менше крові, ніж у стані бадьорості. В результаті хвилинний об'єм крові скорочується в 60-76 разів.

Економна життя дозволяє тваринам час від часу користуватися такою дорогою процедурою, як розігрів свого тіла. Одні "розморожуються" кожні 8-11 днів, інші, мабуть, чи не дотримуються певного порядку. Навіщо це робиться, поки невідомо. Може бути, в періоди короткочасного неспання відбувається перевірка працездатності всіх систем організму та їх профілактичний ремонт. А може бути, причина в тому, що у тварин немає будильника, здатного розбудити їх в потрібний момент. Та й погодні умови рік від року сильно різняться. Ось і доводиться контролювати обстановку, періодично прокидаючись, щоб перевірити, чи не настала вже весна.

У період сплячки організм колишнього теплокровної тварини функціонує в абсолютно незвичайних для нього умовах. При настільки глибокому охолодженні м'язи, нервові клітини і нервові волокна теплокровних зазвичай повністю припиняють свою діяльність. А у зимоспящих тварин тривають скорочення серцевого і дихальних м'язів, нервові волокна передають команди до працюючих органам, і, що особливо важливо, продовжують функціонувати нервові клітини проміжного мозку, що здійснюють необхідне керівництво життєдіяльністю організму і інтеграцією його функцій.

Це пояснюється спеціальною підготовкою організму до умов гіпотермії, перебудовою оболонок нервових клітин і нервових волокон. У мембранах, побудованих з двох шарів молекул жироподібних речовин, тугоплавкі ліпіди, загусає при низьких температурах, замінюються більш легкоплавкими і рідкими. Аналогічні перебудови відбуваються і в ендокринних органах.

Вихід із зимової сплячки і розігрів організму відбувається за рахунок форсованого виробництва тепла в м'язах і посиленого використання бурого жиру. Він окислюється так інтенсивно, що найтеплішим місцем організму відразу ж стають скупчення жирової тканини. Для пробуждающегося тваринного важливо в першу чергу привести в робочий стан серце і мозок. Тому спочатку кровообіг відновлюється лише в грудному відділі тіла і в голові. Судини, що несуть кров до задньої частини тіла і до кінцівок, стискаються. Коли серце набере силу і буде в змозі забезпечувати швидко зростаючі потреби організму, тепло починає поширюватися більш рівномірно.

Температура тіла може іноді підвищуватися зі швидкістю 1 градус в хвилину, тобто значно швидше, ніж її попереднє падіння. Зазвичай кажан вже через 15 хвилин здатна до польоту. Тваринам буває достатньо 1-2 годин, щоб всі функції організму привести в норму.

Зимова сплячка - пристосування, що дозволяє виживати в суворих кліматичних умовах. Це не обов'язково холод. Такий же ефект викликає спека, відсутність води і, звичайно, їжі. Саме в неможливості заповнювати енергетичні витрати на поточну життєдіяльність - головна причина появи зимової сплячки. Однак сигналом до неї звичайно є не саме погіршення харчування і тим більше не падіння температури середовища, а особливості зміни світлового режиму, тривалості дня і ночі. Це дозволяє завчасно підготуватися до тривалої консервації і приступити до неї задовго до настання важких часів.

Читайте також: Пересування на нартах

Цікавий факт

Ацтеки щорічно приносили в жертву богу Сонця до 15000 чоловік