Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли - Андрей Журавлев

Если когда-нибудь удастся в деталях разобраться, как звери спят по нескольку месяцев в полуживом состоянии и просыпаются как ни в чем не бывало, это было бы существенным подспорьем в осуществлении длительных космических экспедиций: уснул на орбите Земли — продрал глаза на орбите Марса, а не разбудили вовремя — так и Плутона. Особенно интересна спячка таких крупных млекопитающих, как медведь. Он-то еще покрупнее человека будет (до 600 килограммов). Правда, специалисты по зимнеспящим сон медведя за настоящую спячку не признают: температура тела меняется мало, обмен веществ практически не замедляется; хотя медведь и теряет до четверти массы, но исключительно за счет жировых накоплений — мускульная масса не уменьшается, кости не рассасываются. Не спячка — а дрема.

Так же точно «дремал» и вымерший пещерный медведь, достигавший сопоставимой с бурым массы. Палеонтологи Кристиан Ласку и Раду Пушкаш из Бухарестского спелеологического института считают, что пещерные медведи заваливались спать в глубине пещер по нескольку особей в одной совместно вырытой яме-берлоге (следы больших когтей на стенках таких ям действительно хорошо различимы). А Даниэль Фернандес-Москера из Университета Ла-Коруньи обнаружил в костях пещерного медведя необычно высокое содержание тяжелого изотопа азота ¹⁵N, словно они были сверххищниками. В то же время характер изнашивания зубов и углеродная изотопия указывают на их вегетарианство (ну, может быть, всеядность — в некоторых популяциях), что значительно ближе к истине. Дело в том, что необычное соотношение изотопов азота — это результат обмена веществ пещерных косолапых во время спячки: под себя в это время мишки не ходят (бурые тоже), и моча вновь и вновь подвергается гидролизу — распадается на азотные основания, которые всасываются в стенки мочевого пузыря и опять включаются в круговорот веществ внутри медведя для синтеза аминокислот. Доля более тяжелого изотопа азота при этом постоянно растет и тем больше, чем холоднее было место обитания популяции (спали-то медведи при низких температурах дольше).

Крошечные белозубки в спячку не впадают, но при недостатке пищи цепенеют на некоторое время, а температура тела у них понижается. Зоолог Август Дехнель, работавший в Университете имени Кюри-Склодовской в Люблине, обнаружил у этих животных удивительное явление — сезонные изменения в размерах и конфигурации черепа: с началом зимы черепная коробка уплощается, а весной возвращается к исходным размерам, что сопровождается увеличением массы и объема головного мозга. Это явление теперь называют «эффектом Дехнеля». Благодаря уменьшению объема и массы тела (почти на 20 процентов), как показал биолог Ян Тайлор из Белостокского университета, белозубки и снижают расход энергии в зимнее время.

Так выглядел животный мир Берингии, включавший север Якутии и Чукотку, 20 тысяч лет назад. Крапом показаны животные, обитающие здесь и ныне: росомаха, заяц-беляк, волк, северный олень, лошадь (хотя и одомашненная), горный баран, зимняк и стерх; темной заливкой — млекопитающие, выжившие на других территориях: бизон, овцебык, сайгак; светлым — полностью вымершая мегафауна: мамонт, шерстистый носорог и пещерный лев. Художник Алина Коноваленко

Было множество приспособлений к морозным условиям и у млекопитающих мамонтовой фауны (пещерного льва, первобытного бизона, шерстистого носорога и самого мамонта). В первую очередь — покровный слой шкуры из крепких остевых волос с утолщенным корковым слоем и густой волнистый подшерсток, что обнаружили при микроскопических исследованиях волос палеонтолог Ирина Кириллова и ее коллеги. Ведь не столько важно выработать тепло, сколько его сохранить. Иначе никакие энергозатраты не окупятся. Сравнительно небольшие уши и хвосты этих животных, а также относительно короткие конечности в сравнении с их тропическими родственниками также служили целям уменьшения потери тепла благодаря сокращению поверхности теплоотделения.

Полярная ночь животным, в отличие от растений, целиком зависящих от солнечного света, не так страшна. Главное — хорошо наесться впрок. Это не шутка, а научный факт: изучение впадающих на зиму в спячку бурундуков, сусликов и сурков, проведенное группой биохимика Крейга Фрэнка из Фордэмского университета, показало, что продолжительность сна у них зависит от потребления растительности с высоким содержанием ненасыщенных линолевых кислот, количество которых переходит в качество — толстый подкожный слой бурого жира. То же, видимо, было верно и для мамонтов с шерстистыми носорогами, у которых запасы ячеистого бурого жира даже образовывали горбики на холке. Именно такой жир служил хорошим теплоизолятором и источником дополнительной энергии при низких температурах. Такой же жир, хотя и в меньшем объеме, обнаружен у мумий первобытного бизона, а ведь ни у современных представителей этого рода, ни у других жвачных такой жир не образуется. Мамонтовый гемоглобин, как уже говорилось, обладал повышенным сродством к кислороду при низких температурах, чем тот же белок у индийского слона. Возможно, такой гемоглобин был и у других крупных млекопитающих полярной степи. Не исключено, что, подобно современным северным лошадям, крупные млекопитающие ледникового периода обладали гипометаболизмом: снижали частоту сердечных сокращений и темпы обмена веществ.

Северные растения также используют целый ряд «наработок» животных, чтобы не замерзнуть. Не случайно заполярный Кольский полуостров является одним из очагов разнообразия растений. Кое в чем местные растения с животными могут и посоперничать. В этом легко убедиться, стоит пройти несколько километров по приятно пружинящему ковру горной тундры, с которого открывается вид на бесчисленные озера, похожие на морские заливы, и морские заливы, напоминающие озера. На листьях многих северных растений, например у ивы разных видов, заметна густая опушка. Волоски, наполненные воздухом и покрытые прочной оболочкой, устроены точно так же, как волоски в меху того же зайца или мамонта. И цвет у них беловатый. А куропаточья трава, которая по весне украшает тундру большими белыми цветами, и арктоус альпийский, что по осени покрывает гольцы пурпурной мантией, не сбрасывают отмершие листочки. Они остаются на побеге и, укрывая его, словно шубка, защищают от холода.

Многие травы и кустарнички растут скученно: верхушки побегов у них сближены и образуют единую выпуклую поверхность, похожую на подушку, а воздух внутри «подушки» на 1–6 °C теплее, чем снаружи, даже в холода. Тепло — его можно ощутить, поднеся ладонь к куртинке, — вырабатывается за счет химических реакций, происходящих в клетках растения, а также при гниении листового опада, накопившегося в кустике. Особенно красивые подушки образуют смолевка бесстебельная и луазелеурия лежачая: они словно вышиты красновато-розовым мелким крестиком. Многие животные, устраиваясь на ночлег, поджимают ноги и сворачиваются поплотнее, кто может — клубком. Так потери на теплоотдачу сокращаются в два-три раза. Приобретая форму подушки, растения добиваются того же эффекта.