Низька температура для тваринного означає малу кількість їжі і підвищені енерговитрати. Крім того, холод може привести до замерзання розчинів солей і білків в клітинах і зруйнувати клітинні мембрани. Багато живі організми змушені пристосовуватися як до сезонних морозам, так і до постійного холоду. Розповідаємо, що допомагає тваринам вижити при екстремальних температурах.
Виробництво тепла у ссавців і птахів залежить від обсягу тіла. Іншими словами, в полярних широтах живуть більші тварини, а в теплому кліматі - дрібні. Це правило сформулював німецький біолог Карл Бергман. Наприклад, білий ведмідь, що населяє північні широти, набагато більші очкового ведмедя, жителя гірських лісів Південної Америки. У багатьох випадках правило Бергмана підтверджувалося, проте науці відомо безліч винятків - адже крім температури навколишнього середовища на розміри тварини впливають інші чинники.
Щоб зменшити тепловіддачу, площа поверхні тіла повинна бути маленькою. Щоб зменшити тепловіддачу, тварини зіщулюються і згортаються в клубок. Американський біолог Джоел Аллен показав, що короткі виступаючі частини тіла - такі як ноги, хвости і вуха - зменшують поверхню тіла і сприяють економії тепла. Песець, що населяє Арктику, більш приземкуватий, ніж лисиця фенек з Сахари з її довгими лапами і величезними вухами.
При настанні холодного сезону багато великі ссавці впадають в сплячку. У цьому стані у тварини сповільнюються дихання і серцебиття, загальмовується нервова діяльність і знижується температура тіла. Під час зимового сну температура тіла у бурого ведмедя падає на 6 ° C, але легко і швидко відновлюється при пробудженні, в той час як у земляних білок температура тіла в сплячці може знижуватися до -2 ° C. Сплячка може тривати дуже довго: наприклад, американський чорний ведмідь здатний проспати близько 100 днів поспіль без перерви на обід.
Сплячку часто плутають з анабіозом. Організм в сплячці здатний на деякий час ожити, щоб змінити притулок, справити нужду або знайти їжу. Анабіоз - це практично повна заціпеніння. Найвитриваліші істоти на Землі, тихоходки, завдяки крайній формі анабіозу (криптобиоза) здатні вижити у відкритому космосі. У цьому стані швидкість метаболізму тихоходок зменшується в 100 разів. Мікробіологи з Японії зуміли повернути до життя тихоходок, які були заморожені протягом цілих 30 років.
Гліцерин і його складні ефіри, жири - це природний антифриз. Завдяки гліцерину і бетаїну гусениця метелика Gynaephora groenlandica, що мешкає в Гренландії і Канаді, переносить температуру до -70 ° C. А печінку сибірського углозуба синтезує кількість гліцерину, рівне 37% маси його тіла.
З настанням холодів тварини починають харчуватися більш калорійною їжею. У теплу пору року білки поїдають більше ста видів кормів, взимку ж харчуються головним чином насінням хвойних, багатих жирами. Олені взимку їдять лишайники, які містять білки, жири і вуглеводи у великій кількості. Таким чином вони накопичують великі запаси поживних речовин у вигляді бурого жиру. У цього виду жирової тканини підвищена окислювальна здатність, завдяки якій організм виробляє і зберігає більше тепла. Особливе значення бурий жир має для водних ссавців, що живуть при низьких температурах. Товщина шару жирової тканини під шкірою кита може варіювати від трьох до тридцяти сантиметрів.
Деяких земноводних, а також черепах, риб і змій від холодів рятують антифризні білки. Ці сполуки запобігають утворенню кристалів льоду в клітинах тваринного і тим самим дозволяють йому не замерзнути на смерть. Антифризні білки знижують точку замерзання води, «прилипаючи» до крижаних кристалів і порушуючи їх нормальну структуру.
Втім, замерзання тканин не завжди означає загибель тварини. Деревна жаба Rana sylvatica зимує під опалим листям. Вся вода в її тілі перетворюється в лід і відтає лише до весни. Протягом 2-3 місяців температура її тіла залишається на рівні -6 ° С, вона перестає дихати, а серце не б'ється. Виявляється, у цього земноводного перед сплячкою печінка збільшується в півтора рази і починає виробляти втричі більше глікогену ( «тваринного крохмалю»), ніж в теплу пору року. У період заморожування печінка перетворює глікоген у глюкозу, яка дозволяє клітинам зберегти свою структуру.
Головний захист ссавців в холоди - шерсть. Покривні волосся створюють повітряний прошарок, яка зберігає тепло. У багатьох видів тварин в холодну пору року з'являється підшерсток - короткі і тонкі волоски, що створюють додатковий шар повітря. У таких видів, як північний олень і білий ведмідь, шерсть порожниста.
Деяких птахів і тварин довга зима змушує робити солідні запаси їжі. Кедрівка робить в затишних місцях десятки тисяч закладок горіхів по 10-20 штук і пам'ятає про них декілька місяців. Цими запасами харчуються бурундуки і ведмеді.
Взимку тварини риють більш глибокі нори. Деякі утеплюють притулку і гнізда пухом і сухими листям і закривають в них вхід. Тетерева, рябчики, глухарі та куріпки рятуються від холоду в глибокому снігу. Увечері зграя з дерев камінням падає в замет і ховається в ньому від вітру і морозу. У сильні морози зграя може провести в снігу весь день. Основна небезпека - наст, крижана кірка, яка утворюється на снігу. Птахам, що ховається в заметі, може не вистачити сил, щоб пробити шар льоду і вибратися назовні.
Багато хто думає, що бджоли взимку впадають в сплячку, як метелики, мухи або жуки. Однак це не так. Бджоли збираються в щільний клубок і зігрівають один одного теплом. Також надходять птиці, які залишаються на зимівлю в холодних широтах: вони туляться один до одного.