Зима: Секреты выживания растений и животных в самое суровое время года - читать онлайн книгу. Автор: Бернд Хайнрих cтр.№ 20

По столбцам из множества расположенных друг над другом суточных графиков исследовательница сразу вполне предсказуемо увидела, что летяги – ночные животные (конечно, если только у них нет возможности спокойно, ничего не опасаясь, сходить в молочное кафе за мороженым). Зверьки начинали бегать вскоре после наступления темноты и бегали до рассвета, кто спорадически, а кто почти постоянно (в зависимости от особи), а с рассветом полностью прекращали бегать до следующей ночи. Некоторые демонстрировали два периода активности: сразу после наступления темноты и незадолго до рассвета.

Этот результат, и теперь и, наверно, даже тогда вполне банальный, был лишь подготовкой к настоящему эксперименту, в ходе которого Де Курси поместила летяг в клетках в условия постоянной темноты. Будут ли летяги бегать в таких условиях постоянно или спорадически? Как оказалось, ни то ни другое. К удивлению исследовательницы, все летяги бегали в колесе примерно тогда же, что и раньше, в соответствии с суточным циклом смены дня и ночи. Иными словами, летяга знает, когда пора просыпаться, поскольку, очевидно, ориентируется по внутренним часам. Однако скептики предполагали, что животные могли реагировать на какой-то неизвестный внешний, или экзогенный, сигнал, связанный с наступлением вечера, а не придерживаться старого режима, опираясь на внутреннее, или эндогенное, чувство времени.

В конце концов Де Курси с ее летягами удалось доказать, что их режим имеет внутренний источник, и немалая ирония состоит в том, что самый веский довод вытекал как раз из небольших погрешностей во времени, которые допускали животные. Так, летяга номер 131 начинала бегать (в полной темноте) в среднем каждые 23 часа 58 минут плюс-минус 4 минуты, а другая в тех же условиях в том же помещении стартовала с запаздыванием на 21 минуту в день, то есть у нее цикл активности составлял 24 часа 21 минуту. Иными словами, при постоянной темноте у одного зверька сутки ежедневно сокращались на 2 минуты, а у другого на 21 минуту росли. Через десять дней бега «в свободном режиме» в полной темноте одна летяга просыпалась за 20 минут до того, как за стенами помещения наставал вечер, а другая опаздывала на 210 минут, то есть разошлась со внешним миром на 3,5 часа. Если бы оба животных ориентировались по экзогенным, или внешним, часам, они бы бегали как по общему сигналу – время у них бы совпадало.

Ход внутренних часов у летяги задают генетические механизмы, но, чтобы определить, когда будет считываться сигнал к началу активности, часы постоянно подстраиваются в соответствии с внешним стимулом. У летяг они синхронизируются со временем наступления темноты. Сегодня известно, что у дневных животных поступающий в глаза свет вызывает в шишковидной железе мозга снижение выработки мелатонина – регулирующего сон гормона, который обычно выделяется в соответствии с определенным ритмом, приблизительно (но не точно) по суточному графику. Поэтому таблетки с мелатонином и помогают перестроиться при смене часовых поясов. Летяге пришлось бы принимать таблетки по утрам. Когда Де Курси вновь ввела в условия содержания животных суточный цикл смены дня и ночи, сбившиеся зверьки, в темноте бегавшие «в свободном режиме», на следующий день вернулись к прежнему графику и стали бегать сразу после наступления темноты. Выходит, обычно летяги перестраивают внутренние часы под действием нормального цикла смены дня и ночи. Внешне кажется, что они просто реагируют непосредственно на темноту и свет, и без экспериментов ничего больше узнать об этом было бы нельзя. Де Курси, конечно, могла бы подождать и проводить наблюдения во время полных солнечных затмений. Но их было бы сложно повторить, так что не удалось бы быстро сделать выводы. Суть эксперимента в том, чтобы искусственно вызвать событие, а затем внимательно наблюдать за результатом.

Де Курси продемонстрировала действие внутренних часов просто, элегантно и неопровержимо. Своей работой она поставила точку в дискуссии о том, есть ли у млекопитающих циркадные часы, и открыла новую область в исследовании клеточных механизмов. Со времен экспериментов Де Курси 1950-х годов о циркадных часах многое стало известно, и эта информация постепенно приобретает все большее значение в медицине. Так, эффективная дозировка многих лекарств сильно зависит от времени приема относительно циркадного ритма пациента. Последние исследования позволили выявить ряд генов, которые стоят за молекулярными механизмами этого явления, а в качестве подопытных здесь теперь чаще всего выступают уже не летяги, а мыши и дрозофилы.

В организме у циркадных часов может быть множество применений. Например, они позволяют впадающим в зимнюю спячку наземным беличьим определять долготу дня, по которой животное узнает о смене времен года. Правильно реагировать на смену времен года очень важно для выживания зимой. На самом деле циркадные часы необходимы всем существам, которые каким-либо образом готовятся к зиме – окукливаются (насекомые), мигрируют (насекомые, птицы, некоторые виды млекопитающих) или залегают в спячку и готовятся физиологически (большинство северных организмов).

Планирующий полет с дерева на дерево – очень эффективный способ перемещения, но переход на ночной образ жизни оборачивается для летяг большими затратами энергии на обогрев. Полет позволяет экономить энергию, но не дает запасать в теле жир, как делают родственники этих животных – лесные сурки и другие наземные беличьи, которые к осени тучнеют. Кроме того, в отличие от наземных беличьих, северные летяги не могут воспользоваться огромными энергетическими выгодами, которые дает оцепенение, потому что у них нет энергетического резерва в виде жировых запасов в теле или кладовых с пищей, а их мех не меняется зимой на более теплый. Похоже, в плане зимнего энергетического баланса многое играет против летяг. Любопытно узнать, какими приспособлениями они компенсируют многочисленные предполагаемые недостатки своего организма для выживания зимой.

Я высматриваю беличьи гнезда, пытаясь выяснить, где ночуют корольки, и привычно стучу по каждому дереву, на котором есть гнездо, чтобы посмотреть, не вылетит ли из укрытия птица. Все гнезда летяг, которые я видел, находились в густых зарослях елей и пихт. Выманить королька мне до сих пор не удалось, но иногда в награду мне из гнезда высовываются одна или две летяги и, спрыгнув, планируют на соседнее дерево. Если учесть, что зимой летяги не меньше половины времени проводят в гнезде, его теплоизоляция должна быть очень важна для энергетического баланса животного. В декабре 2000 года я рассматривал недостроенное гнездо из сетки сухих еловых веточек без выстилки. Оно было зажато между несколькими растущими вверх ветками, и, вероятно, его бросили неоконченным, потому что здесь было слишком мало места. В любом случае по нему было видно, что белка начинает постройку с того, что собирает клубок сухих веточек, а затем уже выстилает гнездо. В том декабре я нашел еще шесть гнезд, которые своим каркасом из мелких сухих палочек напоминали сорочьи, но уже были закончены (одно кто-то разворотил, вытащив выстилку).

Выстилка в разных гнездах была разной. В одном я нашел смесь из мха, лишайника, травы и измельченной березовой коры. Два гнезда были выстланы почти исключительно мелко накрошенной корой березы. В четвертом выстилка практически полностью состояла из мха. В пятом была только измельченная кора туи, а в шестом измельченная кора березы и туи лежала двумя отдельными слоями (в этих лесах часто можно увидеть, что с туи кто-то недавно снимал внешний слой коры – вероятно, белки, хотя медведи тоже ее собирают). Хорошо высушенное, это последнее гнездо размером с футбольный мяч весило 480 граммов, из которых 340 составляла выстилка: в оболочке из плотно утрамбованного лишайника уснеи (в виде «бороды») весом 227 граммов находился слой из 113 граммов мягкой измельченной коры туи. Хороший выбор: северо-западные индейцы измельченную кору туи использовали вместо подгузников для младенцев.