На свете немало уголков, где жизни, казалось бы, нет места. Горячие источники, ледники, безводные пустыни, пересолёные водоёмы, ядовитые подводные курильщики… Но выясняется, что и в них есть свои обитатели. Зачем же им жить в экстремальных условиях? Есть в таких местах своя притягательность, и состоит она в том, что желающих обживать их немного. А это означает низкую конкуренцию. При всём при том энергии и необходимых веществ тут, как правило, хватает, и, следовательно, всегда будет «заказ» от природы на освоение этих ресурсов. Стоит только как следует приспособиться. Но в этом-то и заключается самая большая сложность.
Есть ещё одна причина, почему некоторые живые организмы оказываются на самом неудобье, — их туда вытесняют более удачливые соперники. К примеру, многих обитателей подземных вод, пещер, колодцев причисляют к остаткам древней фауны. А на поверхности они не сохранились, потому что уступили место своим последователям.
Если кому и следует дать приз за выносливость, так это археям (Archaea) — самым старым организмам на планете, родственным бактериям. Они могут жить в кипятке, чистой кислоте, щёлочи, крутом рассоле. Этих микробов много в холодных полярных водах, а в самых глубоких впадинах океана археи составляют большинство живых организмов.
Страсть микробов к суровой жизни иногда имеет вполне логичное объяснение. Некоторые субстраты для получения энергии доступны им только в такой ситуации. В нормальных же условиях эти вещества самоокисляются или «портятся» каким-нибудь другим образом. К примеру, аммиак и водород, жизненно важные для некоторых микробов, могут быть получены, соответственно, лишь в щелочной либо кислой среде.
Самые стойкие археи выдерживают запредельную жару. Известно, что происходит с куриным белком в кипящей воде: он сворачивается. Казалось бы, ни одно живое существо не выживет при температуре выше 100°С. Но нет! Архея метанопирус (Methanopyrus kandleri) прекрасно растёт при 122°С, и это термический рекорд. Температура, при которой необратимо меняются нормальные белки (около 60°), только закаляет теплолюбивую архею. Её белки в такой среде претерпевают небольшие изменения без фатального исхода.
И ладно бы микробы, но и многоклеточные, как оказалось, могут благоденствовать в крутом кипятке. Помпейский червь (Alvinella pompejana) со дна океана преспокойно плавает в горячих извержениях гидротермальных источников. И самое поразительное, что ему безразличны резкие стоградусные перепады температуры, ведь буквально в метре от его жилища вода ледяная. Отправляясь на прогулку, этот стоик, как герой сказки Ершова, попеременно окунается то в ледяную воду, то в кипяток. В горячих вулканических источниках водятся и насекомые. Личинки некоторых мух — береговушек (Ephydridae) и львинок (Stratiomomyidae) благополучно развиваются в жидкости, разогретой до 65°С. В чуть более прохладной воде (45°С) способны жить круглые черви, улитки, рачки, тихоходки, водяные клещики.
Справедливости ради надо сказать, что толерантность к термическим условиям, какую демонстрирует помпейский червь, явление уникальное. Обычно экстремалы приспособлены к некоему температурному диапазону и комфортно себя чувствуют либо в жару, либо в холод. Живущие в кипятке микробы мёрзнут уже при 80°С, а приятная для нас водица, в какой купают младенцев, смертельно холодна для рачков термосбенов (Thermosbaenacea). Холодолюбивые насекомые, наоборот, при комнатной температуре гибнут от перегрева.
Вопреки распространённому мнению, отнюдь не все букашки любят тепло и с наступлением холодов впадают в оцепенение. Ледничники (Boreidae), относящиеся к скорпионовым мухам (Mecoptera), активны на снегу. Даже на вечно холодных антарктических островах, да и на самом снежном континенте, Антарктиде, обитают бескрылые комары-звонцы (Chironomidae). В занятых снегами высокогорьях тоже есть «моржи» среди насекомых, как, впрочем, и среди небольшого числа других беспозвоночных. Иные кольчатые черви-энхитреиды (Enchytraeidae) ползают прямо по снегу на ледниковых склонах.
В крови хладнокровных животных при необходимости образуется антифриз, препятствующий промерзанию. Круг таких веществ довольно широк — это глицерин, различные сахара, спирты, аминокислоты, белки. Посредством антифризной добавки насекомые могут снизить температуру замерзания своего тела до –60°С и даже ниже! Белковые антифризы содержатся и в крови рыб, обитающих в полярных водах. Они снижают точку замерзания жидкости до –2°С, а ниже этой отметки температура воды в океане не опускается. Многие животные, включая рыб, амфибий и рептилий, легко переносят полное замерзание. После оттаивания они возвращаются к нормальной жизни как ни в чём не бывало. Некоторые могут регулировать процесс замерзания своих тканей так, чтобы образующиеся кристаллы льда не разрушали клетки. Бабочка махаон в этом деле мастер, её куколка в замороженном состоянии может вытерпеть две сотни градусов ниже нуля!
Самые холодоустойчивые деревья — берёзы и лиственницы — как и должно, произрастают на севере и выдерживают морозы в –70°С. Самая стойкая водоросль — фукус (Fucus spp.) терпит –60°С.
А где растут наиболее устойчивые к засухе растения? Думаете, в пустыне? Как раз наоборот, в море, а точнее в его приливно-отливной зоне. Это те же бурые водоросли фукусы, выдерживающие десятикратную потерю влаги. А всё потому, что живут они в чрезвычайно экстремальных условиях — одновременно в воде и на суше. Ведь затопляемый приливом берег можно расценивать и как обнажаемое при отливе дно. Такое место называется литоралью.
Тот, кто выбрал своим адресом литораль, взялся за нелёгкое дело, ему нужно научиться обходиться без воды. И рыбы живут здесь сплошь получают кислород из воздуха через кожу или ротовую полость. Ловко ползают на плавниках, а илистый прыгун (Periophthalmus spp.) может лазить по деревьям. Покрывающая тело слизь предотвращает высыхание, к тому же эти рыбы терпимы к обезвоживанию и не гибнут, потеряв из организма половину жидкости.
Вообще, есть одна общая проблема, которую приходится решать живым организмам в экстремальных условиях, — это потеря влаги. Справляются с ней по-разному, в зависимости от первоначальной причины. Но первый шаг обычно состоит в том, чтобы минимизировать испарение. А для этого нужно облачиться в водонепроницаемый «костюм». Вот его основные модели, разработанные в природном ателье: бронежилет, восковый по-кров, футляр из сухой плёнки и слизистый чехол.
Жизнь во временных водоёмах ещё более сложна, чем на литорали. Ожидание воды, длящееся не часы, а месяцы или даже годы, по силам вынести только самым живучим. В такой ситуации лучший способ уберечься от высыхания — это поддаться ему. Например, капельная влага, недолговечная по определению, имеет свой штат постоянных обитателей. Крохотные тихоходки (Tardigrada) из их числа. Находясь под вечной угрозой высыхания, они выработали против него замечательные приспособления. Когда условия меняются в худшую сторону, беспозвоночное покрывается восковой плёнкой, втягивает лапки внутрь и превращается в сухой комочек, в котором остаются только сотые доли первоначальной влаги. В таком состоянии, называемом ангидробиоз, тихоходки выдерживают самые невероятные испытания и воскресают через годы, десятилетия небытия, стоит лишь попасть в воду.
Учёные экспериментировали со спящими тихоходками, пытаясь выяснить пределы их выносливости. Бедных крох кипятили, замораживали при –200°С, помещали под колоссальное давление, оставляли в вакууме и ядовитом газе, облучали ультрафиолетом, отправляли в открытый космос. Во всех этих опытах хоть часть особей, да выжили, не потеряв при этом способности к размножению.
Мелкие бассейны в изобилии возникают после дождя, особенно в скалистой местности. Понятно, что они довольно быстро высыхают, а вместе с ними и их население. Но не все при этом погибают. Микроорганизмы и мельчайшие беспозвоночные прячутся в капсулах с толстыми стенками, называемых цистами. Насекомые и те, бывает, приспосабливаются к высыханию. Таковы личинки комаров-звонцов (Chironomidae), обитающих в горах. До следующего дождя они превращаются в сушёный мотыль, который без ущерба для своего здоровья может храниться практически при температуре абсолютного нуля (–273°С). Такими же стойкими становятся после высыхания и некоторые растения-экстремалы. Мхи и лишайники, к примеру, выдерживают нагрев до 100°С и такое же охлаждение.
Одни из самых засушливых регионов земного шара располагаются на Африканском континенте. Там в периодически пересыхающих водоёмах обитает самая, пожалуй, выносливая рыба — протоптер (Protopterus spp.). Остальные рыбы пережидают сухой сезон в крупных реках и озёрах, мигрируя туда по мере спада воды. Но верный своей «малой родине» протоптер не уплывает ни при каких обстоятельствах. Он уходит на полуметровую глубину в ил. Такое было бы невозможно, если бы двоякодышащие рыбы (Dipnoi), к каковым относится и протоптер, не умели дышать атмосферным воздухом. Когда воды остаётся чуть-чуть, эта чудо-рыба роет нору и сворачивается в клубочек. Благодаря тончайшему кокону из засохшей слизи, плотно покрывающему тело, кожа сохраняется увлажнённой. За время спячки рыба «съедает» около четверти своего мяса, а в тканях накапливается такое количество мочевины, которое в 2000 раз больше допустимого у любого другого животного. Трудно представить, что в «каменном» грунте, в который превращается дно высохшего водоёма, может находиться живая рыба.
Население пустынь целиком и полностью можно отнести к экстремалам. Оно приспособилось одновременно к низкой влажности, дефициту воды и высокой температуре. Главная стратегия выживания в пустыне — жесточайшая экономия воды. У рептилий она доведена до предела. Они не тратят драгоценную воду на выведение продуктов обмена как другие позвоночные, и мочевая кислота выделяется в виде кристаллов.
Потерю воды предотвращают очень жёсткие покровы. Крепчайший панцирь пустынных членистоногих, чешуя рептилий, толстый восковый слой на растительности — всё это приспособления против обезвоживания. Пустынные растения, кроме того, сократили до минимума поверхность листьев, через которые идёт испарение. Так, акация и саксаул превратили свои листья в зелёные чешуйки, а кактусы и им подобные «ёжики» — в колючки. Общая площадь колючек или чешуек несоизмеримо меньше, чем у обычной листвы. Желающих их есть немного, но не оттого, что они такие нестандартные. Воздух в пустыне очень сух и горяч, поэтому многие растительноядные насекомые переселились в почву и стали питаться корнями растений.
Обитатели засушливых мест обходятся мизерным количеством воды и умеют добыть её там, где не могут другие. Ящерица молох (Moloch horridus) извлекает пустынную росу даже из песка. Роса и туман служат основным источником влаги и для большинства растений. Другие, как например верблюжья колючка (Alhagi spp.), добираются до грунтовых вод своими длиннющими корнями. Грызуны довольствуются содержащейся в семенах жидкостью. Многие пустынные жители научились запасать воду. Растения хранят её в мясистых, сочных стеблях и крупных корнеплодах.
Наиболее засухоустойчивые создания, в частности жуки-чернотелки, вообще обходятся без жидкости, а точнее без каких-либо её внешних источников. Им хватает той воды, что образуется в организме в процессе жизнедеятельности из углеводов и жиров. Живут они даже в абсолютно сухих пустынях, где нет растительности и никогда не бывает дождей. Питаются приносимыми ветром сухими остатками растений. Эти насекомые настолько нетребовательны, что их используют в качестве моделей в длительных космических экспериментах. Некоторые чернотелки способны год продержаться в герметично запаянной колбе с кусочком сухого листика. Верблюды могут подолгу не пить, поскольку получают влагу при переработке складированного в горбах жира. Так же используют свои жировые запасы некоторые тушканчики, суслики, черепахи.
Соль сушит не меньше солнечного зноя, поэтому обитатели очень солёных вод и почв вынуждены постоянно бороться с обезвоживанием. Солеросы и солянки даже выглядят как типичные засухоустойчивые растения. Различные солевыносливые микроорганизмы «подсаливают» своё внутреннее содержимое, чтобы уравновесить его с окружающей средой. Они могут содержать в своём составе удерживающий влагу глицерин или иные вещества с подобными свойствами. Удивительно, но даже в таком месте, как Мёртвое море, где дно устлано кусками осаждённой соли, есть своя жизнь. Там водятся археи, микроскопические грибы, одноклеточные водоросли.
Нефть для живых существ — это форменная отрава, которая к тому же сильно разогревается на солнце. Тем не менее в ней могут обитать микроорганизмы, их даже пробуют как-то использовать. Микробы чем только не питаются, и найти их в нефти не такое уж диво. А вот то, что в нефтяных лужах преспокойно живут мухи, вызывает изумление. Личинки нефтяных мух (Diasemocera petrolei) водятся только в вышеозначенных «водоёмах» Калифорнии. Питаются они увязшими в нефти насекомыми, попутно глотая и её саму. Однако жизнь нефтемухе это никак не осложняет. За долгую свою историю она прекрасно приспособилась к такому бытию. Ведь разливы сырой нефти, смоляные ямы и прочие подобные образования существуют на Земле с незапамятных времён.
0
210.00
