Как полярные животные «научились» защищать свои лапы от обморожения

Представьте себе полярного медведя, идущего по арктическому льду при температуре окружающей среды минус сорок градусов, или пингвина, стоящего неподвижно на покрытой снегом скале на антарктическом побережье. Как эти животные умудряются не отмораживать лапы и не терять тепло через свои конечности, постоянно контактирующие с ледяной поверхностью? А секрет кроется в уникальной системе кровообращения, так называемой системе «противотока» или «чудесная сеть», которая появилась у полярных животных в процессе эволюции.

Полярным животным приходится жить в условиях отрицательных температур и все время находиться на льду и перемещаться по снегу. Их тело защищено мехом, накапливаемым жиром. А вот лапы, если присмотреться и сравнивать с телом, защищены от холода намного хуже. Вроде вполне логично, что для того, чтобы избежать обморожения лап и «утечки» тепла тела через лапы, необходимо «покрыть» их таким же плотным мехом, как и на туловище полярных животных. Но тогда плотная, густая и массивная «защитная» шерсть на лапах сковывала бы их движение, мешала бы передвигаться, охотиться, догонять, спасаться, убегать. И эволюция пошла другим путем.

Система «противотока»

Основной принцип защиты конечностей от холода, придуманный эволюцией, заключается в устройстве системы кровеносных сосудов полярных животных, которая позволяет максимально эффективно сохранять тепло, столь «дефицитное» в холодных условиях. Вот как это работает:

Артериальные и венозные сосуды располагаются максимально близко друг к другу. Теплая кровь, движущаяся от сердца к конечностям (артериальная), течет параллельно холодной крови, возвращающейся обратно от конечностей к сердцу (венозной). Благодаря «переплетению» и близкому расположению артериальных и венозных кровеносных сосудов тепло от артериальной крови передается венозной, что позволяет значительно снизить потери тепла.

В результате такого близкого расположения сосудов в конечностях поддерживается температура всего на несколько градусов выше критической, при которой можно получить обморожение. Конечности остаются достаточно теплыми, чтобы не «получить повреждение, но в то же время достаточно холодными, что позволяет организму не затрачивать много энергии на их обогрев и отдачу в холостую тепла организма через лапы в холодную окружающую среду.

В экстремальном холоде животные могут дополнительно сужать кровеносные сосуды в конечностях, еще больше снижая теплоотдачу в окружающую среду через лапы. А очень плотное переплетение артерий и вен создает довольно эффективный теплообменник.

Примеры «адаптации» к жизни в условиях низких температур

Белые медведи

У белых медведей система «противотока» настолько совершенна, что температура лап может быть всего на один градус выше температуры льда, по которому передвигается медведь. При этом «внутренняя» температура тела остается стабильной — около 37°C.

Пингвины

Антарктические пингвины имеют настолько эффективную систему «противотока», что могут стоять на льду часами, практически не теряя тепла. Их лапы настолько «адаптированы», что для пингвинов не проблематично продолжительное время и без движения стоять на поверхности, температура которой может достигать -60°C.

Северные олени

У северных оленей система «противотока» позволяет им не только сохранять тепло, но и практически моментально реагировать на изменения температуры окружающей среды, увеличивая или уменьшая поток «теплого» кровотока в определенное место тела.

Такая система кровообращения, как «противоток» у полярных животных — результат миллионов лет эволюции и естественного отбора. Животные, которые смогли «научиться» эффективно сохранять тепло в экстремальных условиях, получали преимущество в «гонке» на выживание.