Животные и континенты (Популярная зоогеография) - Томаш Уминьский

И это прямое влияние климатических условий. По размеру и по внешнему виду холоднокровные животные тропических районов Америки, Африки и Азии схожи, хотя виды их на разных континентах обычно различные.

Вот еще несколько примеров той же закономерности. В Европе встречается несколько видов скорпионов, но длина особей любого из этих видов почти никогда не превышает трех сантиметров. В низких широтах обитает больше видов скорпионов, при этом безусловное первенство среди них по размеру принадлежит императорскому скорпиону (Pandinus imperator), покрытому черными латами и достигающему 18 сантиметров длины от переднего края панциря до ядовитого шипа на конце брюшка. Такие «императоры» живут в Западной Африке.

Замечательные примеры гигантизма дают тропические бабочки и жуки. Достаточно вспомнить бразильских бабочек, у многих из которых размах крыльев больше 20 сантиметров, жука-геркулеса (Dynastes hercules) длиной 15 сантиметров или огромных клопов из семейства Belostoma, внешне немного похожих на водяного скорпиона (Nepa), обитающего в наших европейских водоемах, но длиннее его на 10 сантиметров. Не менее яркое впечатление, чем жук-геркулес, производит и западноафриканский жук голиаф (Goliathus giganteus), хотя он и достигает в длину всего лишь 10 сантиметров. Зато он обладает страшными клещами размером в треть длины тела, образованными из двух рогов: одного — на голове, а другого — на первом сегменте головогруди.

В тропиках встречаются крупные брюхоногие моллюски из семейства Achatina, имеющие раковины до 17 сантиметров длиной и весом более 500 граммов.

Не менее ярки и обильны примеры и среди холоднокровных. Вспомним крокодилов, населяющих главным образом тропические водоемы, огромных змей — питонов, удавов и анаконду. В тропиках нередко встречаются очень крупные ядовитые змеи: например, очковые змеи — кобры (Naja) в Азии или страшно опасные африканские гадюки (Bitis arietans и Bitis gabonica).

Большими размерами отличаются американские игуаны (семейство Iguanidae), напоминающие наших ящериц, и вараны (семейство Varanidae), населяющие Африку и жаркие области Азии. Длина тела многих видов варанов и игуан нередко превышает полтора метра. Самый же крупный ныне живущий варан — комодский варан (Varanus komodoensis), населяющий два небольших островка в Индонезии между островами Сумбава и Флорес; это настоящие чудовища трехметровой длины с грузным телом и мощными конечностями.

Теплокровные животные. Только птицы и млекопитающие имеют теплую кровь. Сложные физиологические механизмы позволяют им поддерживать постоянную и достаточно высокую температуру тела. У различных видов птиц и млекопитающих температура тела неодинакова, но всегда в основном в пределах от 30 °C до 44 °C. У здорового животного колебания температуры обычно не превышают полуградуса. Исключение составляют австралийские утконос и ехидны, нормальная температура тела которых ниже, чем у всех прочих млекопитающих, и равна всего лишь 3 °C. Ко многим чертам примитивности, свойственным этим древним млекопитающим, добавляется еще некоторая зависимость температуры их тела от температуры окружающей среды, что выражается в более широком диапазоне колебаний температуры, достигающем 4 °C как выше, так и ниже средней нормы, и что роднит их с пресмыкающимися.

Для поддержания высокой и постоянной температуры тела организм животного затрачивает большое количество энергии, которая, кроме того, расходуется на тепловое излучение. Следовательно, теплокровные животные должны обладать интенсивным обменом веществ и вести активный образ жизни, то есть потреблять достаточно много пищи и быстро ее усваивать, а этим процессам в свою очередь способствует высокая температура тела.

Теплокровность — бесценное свойство животных, приобретенное в процессе органической эволюции, открывшее им для освоения огромные жизненные пространства умеренных и полярных широт и высокогорий, не доступных для большинства видов холоднокровных животных. Полярные окраины материков, острова Заполярья и даже плавающие льдины служат ареной активной жизни для птиц и млекопитающих.

В умеренных зонах в обоих полушариях Земли снежные и холодные зимы, и в этот суровый для животных сезон здесь буквально царят теплокровные. Они ведут активную жизнь, а некоторые виды, как, например, наши клесты, даже размножаются и способны выкормить птенцов, в то время как холоднокровные животные переживают период низких температур, находясь в неактивном или даже анабиотическом состоянии. Именно поэтому в составе фауны областей с холодным климатом птицы и млекопитающие составляют относительно более высокий процент по числу видов, чем в тропиках.

Однако зима и для теплокровных животных оказывается трудным временем года. Подумайте, ведь разница температуры тела животного и окружающей среды даже в Средней и Восточной Европе, например в Польше, может иногда достигать 75 °C. Это вызывает огромную потерю тепла у живых организмов и превращается в проблему «быть или не быть».

В системе терморегуляторных механизмов организма теплокровных животных важное место принадлежит наружным покровам тела, несущим теплоизоляционную функцию. В этом легко убедиться воочию. У птиц, обитающих в холодных районах, под кроющими перьями слой теплого нежного пуха гораздо более значительный, чем у обитателей юга. Кроме того, на севере нашего полушария не встретишь птиц с оголенными головами и шеями, таких, как грифы, сипы и казуары. Шерстный покров млекопитающих также состоит из двух слоев: остевых волос и густой подпушки под ними. Густота и теплоизоляционные свойства подпушки непосредственно связаны с особенностями среды и жизни. И вот пример, который можно увидеть в зоопарке. Приглядитесь к гималайскому (Helarctos tibetanus) и малайскому (Helarctos malayanus) медведям. Это родственные виды. Они похожи и внешне. Но гималайский медведь выглядит как «стог из шерсти», поскольку он житель холодных высокогорий, а у малайского — гладкая низкая бархатистая шерсть, как у многих зверей тропиков.

Разница в особенностях шерстного покрова хорошо бывает выражена и в пределах одного вида. Уссурийскому тигру приходится бродить в глубоком снегу, и все тело его покрыто длинной и пушистой шерстью, которая особенно длинна на загривке и на груди. А бенгальский тигр оброс короткой гладкой шерстью, почти совсем без подпушки.

Известно, что даже на стоимости мехов (например, лисиц и скунсов) сказывается то, из какого района они добыты: шкурка тем дороже, чем севернее она добыта.

Только в тропической зоне в условиях теплого климата встречаются звери, покрытые реденькой шерстью или вообще безволосые: гиппопотамы, носороги, слоны, некоторые виды буйволов.

Закон Бергмана. Шерстный покров млекопитающих, особенно густой и пышный в высоких широтах, и оперенье и теплый пух птиц защищают организм животного от переохлаждения. Однако проблема терморегуляции не решается полностью лишь с помощью различных приспособлений покровных тканей.

В 1847 году в Гёттингене было издано исследование немецкого зоолога Карла Бергмана «О связи экономии тепла у животных с их размером». Карл Бергман обратил внимание на то, что животные — обитатели областей холодного климата — по размеру обычно крупнее, чем особи тех же видов, обитающие в более теплом климате. Это не случайность, а итог жизненно важного приспособления животных, основанного на простой математической закономерности. Ведь потеря тепла происходит через поверхность тела, и, чем эта поверхность больше относительно объема тела, тем потеря тепла больше. А более крупные по объему организмы обладают относительно меньшей поверхностью на единицу веса (массы).

Если для примера взять куб со стороной в 1 сантиметр, сделанный из вещества с удельным весом 1 г куб. см, то общая площадь поверхности всех шести граней составит 6 квадратных сантиметров, а объем — 1 кубический сантиметр, то есть массу в 1 грамм. При исчислении поверхности куба на единицу массы получаем 6 квадратных сантиметров/грамм.

Если затем взять куб со стороной в 2 сантиметра, то есть вдвое большей, то поверхность шести граней составит 24 квадратных сантиметра, а объем — 8 кубических сантиметров и соответственно масса — 8 граммов. При расчете величины поверхности, приходящейся на единицу объема или массы, получается 3 квадратных сантиметра/грамм. Итак, у куба, который вдвое больше по объему, относительная поверхность оказалась вдвое меньшей.

На языке биолога эта закономерность означает, что животное с размерами вдвое большими отдает тепла вдвое меньше на единицу массы тела (естественно, при прочих равных условиях). Следовательно, более крупное животное, отдавая относительно меньше тепла на единицу веса, может потреблять относительно меньше корма, чем животное малого размера. Это означает, что при ограниченности кормовой базы легче выживает более крупное животное, чем небольшое по размеру.