Я познаю мир. Тайны человека - Сергеев Б. Ф.. Страница 13
Есть водоросли, которые живут, размножаются и, по–видимому, прекрасно себя чувствуют в горячих источниках с температурой 70–90°С. Среди вечных полярных льдов тоже существует жизнь. Почему же, несмотря на большую тепло– и холодоустойчивость многих животных, их активная жизнедеятельность возможна лишь в относительно узком диапазоне?
Температура определяет скорость движения молекул любых веществ. Чем температура ниже, тем скорость движения молекул меньше и, следовательно, тем медленнее идут химические реакции, пока их скорость не понизится настолько, что активная жизнедеятельность станет невозможной. Это происходит при температуре образования льда. Основные химические реакции в организме идут в водных растворах.
Верхний предел переносимых температур зависит от устойчивости белков и жиров. Уже при нагревании выше 40°С они настолько изменяются, что клетки гибнут. Вот поэтому все животные стремятся к оптимальным для них температурным условиям. Достигают они этого разными способами.
Как известно, существуют так называемые холоднокровные животные, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. В холодную погоду им приходится прибегать к замысловатым способам, чтобы как–то обогреться. Самый простой способ – подыскать для себя местечко с подходящим микроклиматом. Когда становится холодно, они греются на солнце, прячутся в норах, закапываются в кучи лесного мусора, ищут убежище на дне глубоких водоемов.
Теплокровные животные обладают способностью сохранять постоянную температуру тела, не прибегая к помощи солнца и к другим внешним источникам тепла. В холодную погоду они сами вырабатывают много тепла, а в жаркую умеют отдавать его излишки в окружающую среду. Впрочем, к повышению температуры животные нашей планеты приспособлены хуже, чем к холоду.
Морозы многие животные переносят легко. Разница между температурой тела и температурой окружающей среды может превышать 80°С, а животные очень скрупулезно будут поддерживать постоянство своей температуры. Особенно много подобных животных среди представителей арктической и антарктической фауны. Например, температура тела белой куропатки равна +43°С; куропатка сохраняет ее и при сорокаградусном морозе.
Умение вырабатывать тепло – не главное условие поддержания постоянной температуры тела. Одежда, пожалуй, важнее. Многие наши северные животные к зиме одеваются так тепло, что в морозы им не нужно вырабатывать дополнительное тепло: сколько они вырабатывали его летом, столько вырабатывают и зимой. У песцов, например, такая теплая шубка что, пока температура воздуха не опустится ниже –50°С, они не мерзнут и не будут ощущать, что пора усилить производство тепла.
"Огонь в топках"
Теплокровные животные изобрели универсальный способ поддержания температуры своего тела, специально вырабатывая тепло. Впрочем, это делает любая клетка любого организма, когда активно участвует в обмене веществ. Например, маленькое одноклеточное существо амеба, хоть на миллионную долю градуса, но теплее окружающей среды. Естественнее что маленькие животные и тепла вырабатывают мало, и быстро отдают его в окружающую среду. Зато у крупных и тепла вырабатывается больше, и оно дольше сохраняется.
Маленькая форель, живущая в прохладной иоде горных ручьев, всего на 0,012°С теплее воды, а температура тела у крупного тунца или марлина на 6°С выше температуры воды.
Чтобы не замерзнуть, у теплокровных животных есть много приспособлений. Когда температура воздуха понижается, они умеют сделать свою одежду болле теплой, то есть усиливают теплоизоляцию своего тела. Для лтого они сжимают кожные кровеносные сосуды, при этом их кожа становится холодной, а это значит, что она меньше отдает тепла в окружающую среду. Шерсть и перья взъерошиваются, между шерстинками становится больше воздуха, а неподвижный воздух – отличный теплоизолятор. Кстати, эта милая привычка топорщить шерсть сохранилась и у человека. Когда мы мерзнем, у нас появляется гусиная кожа, причем остатки волос, те крохотные волоски, что еще сохранились на нашем теле, становятся дыбом. К сожалению, нам теплее от этого не бывает.
Если принятые меры не дали нужных результатов и охлаждение не прекратилось, возникает дрожь. Она совсем не бесполезна, как можно было бы думать. Любые мышечные сокращения сопровождаются выделением значительного количества тепла, поэтому с появлением дрожи выработка тепла возрастает.
К помощи мышц для увеличения производства тепла прибегают многие. Вот один из примеров. Самки некоторых видов крупных питонов, отложив яйца, не бросают их на произвол судьбы, а, обвившись кольцами вокруг них, несут караул до тех пор, пока не вылупятся змеята.
Конечно, на такого сторожа немногие рискнут напасть, слишком опасна наседка, но оказалось, что дело совсем не в этом. Самка питона охраняет свои яйца не столько от врагов, сколько от холода. Это может показаться неправдоподобным, ведь всем известно, что змеи – животные холоднокровные. Однако такое представление не совсем верно. Если змея немного побегает, то даже она может слегка согреться. Когда температура воздуха достаточно высока, питон лежит неподвижно, но как только станет прохладнее, у него начинает работать поперечная мускулатура тела, при этом оно то становится тонким, то опять утолщается. Со стороны кажется, что питон просто вздрагивает всем своим телом. В прохладную погоду наседка трудится со всей силой, на которую способна (а силой она обладает немаленькой), пока не согреется сама и не согреет яйца. Вот какие удивительные бывают наседки.
Человек даже в сильный мороз может легко согреться, занявшие*" тяжелой физической работой. Впрочем, он может согреться, подобно питонам, внешне не обнаруживая активной деятельности и даже не вздрагивая.
У теплокровных животных и человека при понижении температуры окружающей среды образование тепла заметно увеличивается. Это происходит за счет усиления обменных процессов. Иными словами, как бы за счет сжигания во внутриклеточных "печах" организма глюкозы. Это нормальный процесс поддержания температуры тела на необходимом уровне. А усиление выработки тепла за счет работы мышц, будь это дрожь, бег, переноска тяжестей или другая форма мышечной деятельности, – это аварийный способ предотвратить дальнейшее понижение температуры тела и согреться.
Трудно без холодильника
Охлаждение тела – нежелательно и очень опасно. Однако к холоду люди приспособились лучше, чем к жаре. Еще первобытный человек научился изготовлять одежду, пользоваться огнем, сооружать жилища – это позволило ему заселить север Европы и Азии и приспособиться к очень холодному климату. В Якутске морозы до –50°С – дело обыденное, а в Оймяконе – полюсе холода Северного полушария – случаются морозы за –70°С. Разница между температурой тела и температурой наружного воздуха больше 100°С! В приспособлении к холоду большое значение имела способность человека в случае необходимости значительно повышать выработку тепла в своем организме.
Гораздо хуже приспособился человек к жаре. На Земле не так много мест, где температура подолгу держится на уровне +50°С, но люди в таких районах, как правило, постоянно не живут. Нормальная температура человека в подмышечной впадине – 36,6°С. Казалось бы, приспособиться к разности температуры между телом и окружающей средой всего в 13,5–15°С нетрудно. Не тут–то было! Без вентиляторов, холодильных установок, кондиционеров жить при постоянной температуре воздуха, равной +50°С, невозможно. К счастью, в тех местах, где температура поднимается так высоко днем, ночью она понижается, и весьма значительно.