Подземная жизнь требует экономии
|
Подземный образ жизни спасает обыкновенную слепушонку от хищников, но требует огромных расходов энергии на передвижение. Оказалось, что зверек компенсирует эти расходы благодаря строгой экономии во всём остальном. У слепушонки резко понижены общий уровень обмена веществ, способность к терморегуляции, реакция на стресс, скорость роста и размножения, а также иммунная защита.
Ресурсы, находящиеся в распоряжении любого живого существа, всегда ограничены. Для выживания в каждой конкретной экологической нише очень важно оптимальным образом распределить эти ресурсы между всеми функциями организма: поддержанием жизнедеятельности, передвижением, ростом, размножением, иммунной защитой, терморегуляцией и т. д. (о «теории жизненных стратегий» см. также: Размножаться лучше на сытый желудок, «Элементы», 30.03.2006).
Обыкновенная слепушонка (Ellobius talpinus), подобно другим грызунам, перешедшим к подземному образу жизни, представляет собой интересный объект для изучения жизненных стратегий. Передвижение под землей требует в 500–1000 раз больше энергии, чем по поверхности. Ни одно животное не пошло бы на такие расходы, если бы они не компенсировались какими-то важными приобретениями, которые позволили бы сэкономить на других важных функциях. Для подземных грызунов такими приобретениями являются, в первую очередь, защищенность от хищников (это позволяет сэкономить на скорости роста и размножения) и сглаженность температурных колебаний (благодаря этому можно тратить меньше энергии на поддержание постоянной температуры тела). Кроме того, подземная жизнь создает предпосылки для формирования сплоченных семейных коллективов и уменьшения контактов с чужаками — это снижает риск заражения всевозможными паразитами и позволяет сэкономить также и на иммунной защите организма.
Отдельные фактические данные, подтверждающие эти теоретические ожидания, были ранее получены для некоторых роющих грызунов из высокоспециализированных семейств гоферовых (Geomyidae) и землекоповых (Bathyergidae). Однако остается неясным, насколько универсальной является подобная «экономическая» стратегия для роющих грызунов, и в какой мере в нее вовлечены разные функции организма.
Для ответа на эти вопросы Е. А. Новиков из Института систематики и экологии животных СО РАН в течение 11 лет, с 1994-го по 2004 год, отлавливал обыкновенных слепушонок, проживающих в Новосибирской области (всего было поймано 1180 зверьков), а также, для сравнения, их наземных родственников с той же территории — лесных полевок (слепушонка тоже относится к семейству полевок — Microtidae) и мохноногих хомячков. Животные содержались в неволе и подвергались всестороннему изучению. При помощи специальных приборов и вычислений оценивалась двигательная активность, потребление кислорода и уровень обмена веществ; проверялась способность поддерживать температуру тела при охлаждении.
«Затраты» на размножение определялись по многим параметрам: учитывалось количество и размеры выводков, концентрация половых гормонов в крови, масса репродуктивных органов, для самцов — уровень агрессивности и интенсивность запаховой маркировки (чтобы эффективно метить территорию, самцы грызунов выделяют с мочой особые белки, функция которых состоит в связывании и постепенном высвобождении пахучих веществ; по количеству этих белков в моче можно судить о затратах самца на запаховую маркировку). Затраты на иммунную защиту определялись по количеству антителообразующих клеток в селезенке после инъекции стандартного тестового «антигена» (обычно для таких тестов животным вводят эритроциты барана).
Стресс-реактивность (сила реакции на стресс) оценивалась по тому, насколько возрастает концентрация «гормонов стресса» (глюкокортикоидов) в крови животных после стрессирующего воздействия. В качестве модельных стрессоров использовались: 1) резкое охлаждение, 2) лишение возможности двигаться (иммобилизация), 3) социальный конфликт (помещение в одну клетку с чужаком), 4) инъекция тех же бараньих эритроцитов.
Выяснилось, что слепушонка, по сравнению со своими наземными родичами, действительно тратит гораздо больше энергии на передвижение, причем не только в толще грунта, но и на поверхности (потому что ноги у нее коротенькие, приспособленные для рытья). При этом общий уровень обмена у нее существенно ниже, и она почти не может поддерживать температуру тела при охлаждении. Правда, ослабление способности к терморегуляции у слепушонки наблюдается только летом. Полевые наблюдения показали, что летом амплитуда спонтанных колебаний температуры тела у слепушонки достигает 8 градусов, а в холодное время года — не более 4 градусов.
Затраты на размножение у слепушонки по всем основным параметрам оказались намного ниже, чем у наземных грызунов (низкая концентрация половых гормонов в крови, малый вес репродуктивных органов, малое число и размер выводков, позднее половое созревание и т. д.). То же самое справедливо и для иммунной защиты: если у хомяков и полевок в ответ на введение бараньих эритроцитов резко повышалось количество антителообразующих лимфоцитов в селезенке, то у слепушонки этого не наблюдалось. Наконец, слепушонка гораздо слабее реагировала на все виды стрессирующих факторов: уровень «гормонов стресса» у нее повышался во всех случаях далеко не так сильно, как у наземных грызунов.
Таким образом, у слепушонки выявлен целый ряд уникальных физиологических особенностей, сближающих ее с самыми специализированными роющими грызунами — землекопами (см.: Ленивые землекопы совершают подвиги в дождливую погоду, «Элементы», 10.04.2006). Однако в отличие от тропических подземных грызунов низкий уровень обмена и терморегуляции у слепушонки отмечается только в теплое время года, а в холодное слепушонка по этим параметрам не отличается от живущих на той же территории полевок и хомяков.
Источник: Е. А. Новиков. Экономия ресурсов как основа адаптации обыкновенной слепушонки (Ellobius talpinus: Rodentia) к подземному образу жизни // Журнал общей биологии. 2007. Т. 68. № 4. С. 268–277.
Александр Марков
