Ящірки тегу в період розмноження стають теплокровними

Ящірки тегу в період розмноження стають теплокровними

Як показали спостереження за обміном речовин у ящірок тегу, теплокровність може бути сезонною. У період розмноження температура тіла цих рептилій підтримується вище температури навколишнього середовища на цілих десять градусів, що для холоднокровних тварин раніше вважалось неможливим. Це відкриття дозволяє припустити, що теплокровність могла виникнути у предків птахів і ссавців як пристосування до високих енерговитрат в період розмноження.

Холоднокровні (або пойкілотермні) тварини не здатні підтримувати температуру тіла суттєво вищу від температури навколишнього середовища. Зазвичай вони лише на один-два градуси тепліші за повітря або воду, в яких мешкають. Тому, на відміну від теплокровних (гомойотермних), холоднокровним тваринам не потрібно витрачати багато енергії на активний обмін речовин, а також «винаходити» теплоізоляцію, яка завадила б їм швидко втрачати вироблене тепло. Але у холоднокровного способу життя є недоліки, адже тварина дуже залежить від умов середовища, і через занадто низькі температури вона може сильно сповільнитися або навіть впасти в анабіоз.

Є ситуації, коли таке вимушене гальмування особливо недоречне. Наприклад, полювання, коли необхідно або гнатися за жертвою (або, навпаки, рятуватися від хижака), або розмноження, яке завжди вимагає від організму великих витрат. Саме з цими видами активності пов'язані приклади локальної теплокровності у деяких холоднокровних тварин — коли високою підтримується температура тільки певних частин тіла. Наприклад, у деяких риб підігріваються м'язи, які обслуговують рухи хвоста (за рахунок яких риби пливуть), а м'язи пітонів, що висиджують яйця, нагріваються так сильно, що температура їх тіла наближається до температури теплокровних тварин такого ж розміру.

Висиджування яєць — не єдиний етап процесу розмноження, який вимагає багато енергії. Тваринам потрібно займатися пошуком пари і готуватися до бійок за територію, будувати укриття і гнізда. Самки, зрозуміло, вкладають багато ресурсів у розвиток яєць, але і самцям, принаймні деяких видів, виробництво статевих клітин обходиться недешево. Наприклад, різним видам ящірок в репродуктивний період доводиться витрачати на 23-57% більше енергії, ніж в інший час.

Таким чином, якщо холоднокровна тварина не вміє активно підвищувати температуру тіла, щоб посилити обмін речовин і отримати більше енергії, весь процес розмноження може опинитися під загрозою через несподіване похолодання або інші зміни умов середовища. Це, за однією з гіпотез, і могло призвести в процесі еволюції до виникнення сезонної теплокровності як засобу гарантувати успіх під час періоду розмноження. А вже після цього виявилось, що постійно високий рівень обміну речовин теж може бути вигідним, що призвело до появи теплокровних тварин.

Днями в журналі Science Advances вийшла стаття з описом цікавого прикладу, який говорить на користь цієї гіпотези: південноамериканські ящірки тегу Salvator merianae (плазуни з родини теїд) підтримують температуру тіла стабільно високою в період розмноження.

Щоб спостерігати за обміном речовин ящірок тегу, вчені імплантували тваринам датчики, які записували температуру їх тіла і ритми серцевих скорочень. За цими показниками стежили у ящірок, які жили в обгороджених вольєрах на природі, а також в лабораторних умовах з повністю контрольованими параметрами. Спостерігаючи за річними змінами температури тіла ящірок, які жили в природних умовах, вчені бачили, що протягом усього року вона майже не відрізняється від температури навколишнього середовища. Але під час періоду розмноження, що припадає на вересень-листопад, температура тіла ящірок була стабільно високою, приблизно на 10°C вищою за температуру навколишнього середовища. Температура зберігалась високою навіть пізно вночі, коли ящірки забираються в нори, і все тепло, яке вони накопичили за день, гріючись на сонці, повинно розсіюватися.

Потрібно було зрозуміти, звідки у ящірок тегу в період розмноження береться додаткове тепло. Спочатку вчені припустили, що джерело тепла зовнішнє — тобто тварини гріються на сонці, але через якісь перебудови в організмі, які відбуваються в період розмноження, вони отримують здатність зберігати накопичене тепло істотно довше, ніж зазвичай.

Щоб перевірити, чи потрібні ящіркам для підвищення температури зовнішні джерела тепла, вчені провели контрольні експерименти в лабораторних умовах. Ящірок утримували при постійній температурі 18°C, так що у них не було спеціальної теплої пори доби, коли вони могли б погрітися і потім зберігати це тепло. Освітлення в однієї групи ящірок імітувало зміну дня і ночі (12 годин було світло, 12 — темно), в іншої — постійно відсутнє (24 години було темно). Якщо температура середовища і освітлення залишались постійними (було завжди темно), температура тіла ящірок зберігалась стабільно підвищеною. А якщо при постійній температурі запускали цикли освітленості, що імітують зміну дня і ночі, то в температурі тіла ящірок простежувалась періодичність: вона падала з настанням штучного ранку — коли ставало світліше, але не тепліше (оскільки температура в експерименті підтримувалась постійною). Ймовірно, це пов'язано з тим, що периферичні судини ящірок розширювалися, готуючись поглинати тепло, коли тварина грітиметься на сонці. Але, оскільки тепліше не стає, ящірка вранці, навпаки, починала втрачати більше тепла через розширення судин. Але при цьому вона все одно залишалась істотно теплішою за навколишнє середовище.

Виходить, що підвищена температура тіла тегу в період розмноження не пов'язана зі збереженням тепла, отриманого з зовнішнього джерела. Ключ до розгадки могло дати ще одне спостереження вчених. Вони помітили, що, хоча більшу частину року частота серцевих скорочень ящірок залежить від температури, в період розмноження ця частота підвищувалась рано вранці, ще до того як тварина вийде з нори і почне грітися. Оскільки частота серцевих скорочень тісно пов'язана зі швидкістю метаболізму, виходило, що під час розмноження метаболізм тварин посилюється і без зовнішніх джерел енергії. Цікаво, що і теплопровідність ящірок в період розмноження теж дещо знижувалась. Про це свідчили відмінності в показаннях датчиків, які вимірювали температуру всередині тіла ящірки і температуру її шкіри: різниця показань була набагато істотнішою, ніж в інший час року. Значить, в період розмноження тепло тіла не так вільно передавалось шкірі, що говорить про появу термозахисних підшкірних шарів або інших механізмів, які виконують ту ж функцію. Які саме фізіологічні зміни допомагають ящіркам тегу тимчасово стати теплокровними, ще належить з'ясувати. Ймовірно, і зміни в обміні речовин, що призводять до підвищеної температури тіла, і зміни в теплопровідності тіла ящірки в період розмноження запускаються гормонами.

Знаючи частоту серцевих скорочень, вчені вирахували інтенсивність метаболізму ящірок тегу. Виявилось, що тегу напрочуд ефективно використовують енергію, яка виділилась в результаті посилення метаболізму, і це незважаючи на їх невеликі розміри. Аргентинські чорно-білі тегу — відносно невеликі тварини з масою близько 2 кг. У маленьких тварин на одиницю об'єму тіла припадає більша площа поверхні, ніж у великих. Через це невеликим тваринам складніше зберігати високу температуру тіла навіть при високому метаболізмі, оскільки з поверхні тіла вони втрачають велику частку тепла. У інших рептилій тих же розмірів збільшення швидкості метаболізму в 4-10 разів підвищує температуру тіла всього на 0,5-1,5°C. У тегу в період розмноження швидкість метаболізму в порівнянні зі звичайними значеннями зростає приблизно в 5 разів, а температура тіла підвищується на 10°C.

Раніше вважалось, що холоднокровні тварини можуть підтримувати температуру тіла значно (на 10°C і більше) вище від температури навколишнього середовища тільки якщо досягають досить великих розмірів (маса тіла при цьому повинна скласти не менше 100 кг). Така теплокровність називається інерційною. На думку деяких дослідників, схожий тип пасивної теплокровності був характерний для динозаврів. Але відкриття сезонної теплокровності, або ендотермії у невеликих ящірок говорить про те, що велике тіло — не єдина можливість для рептилій підтримувати підвищену температуру.

Нові дані особливо цікаві тому, що предки ссавців, за сучасними даними, були невеликими тваринами. Цікаво, що для примітивних ссавців — єхидн і тенреків — теж характерне підвищення температури тіла під час репродуктивного періоду. Ці тварини, як і ящірки тегу, проводять багато часу в норах. Все це дозволяє припустити, що сезонна теплокровність могла виникнути у стародавніх холоднокровних тварин невеликого розміру для гарантії активності під час періоду розмноження. Життя в норах могло сприяти такому переходу, тому що під землею тварина захищена від вітру і втрачає менше тепла.

X

Вхід

Завантажую...