Оцепенение той или иной степени широко известно как стратегия сохранения энергии, к которой прибегают многие зимующие в Северной Америке птицы. Никакая другая птица в этом регионе не исследована в данном отношении так тщательно, как черношапочная гаичка (Parus atricapillus), которая к тому же очень хорошо знакома многим людям. Она весит от 10 до 12 граммов, всю зиму клюет подсолнечные семечки в кормушках, и ни одна прогулка в заснеженном зимнем лесу не будет полной, пока вы не столкнетесь с семейкой этих маленьких, любопытных ручных птичек в поисках пищи. Они в любой мороз сохраняют активность целый день. На Аляске пик работ по накоплению запасов у них приходится на ноябрь (Kessel, 1976), как и у других синицевых (Nakamura, Wako, 1988). То, как черношапочные гаички поддерживают энергетический баланс без пищи долгими холодными ночами, тем не менее оставалось загадкой, пока исследование на этих птицах не провела в начале 1970-х в Корнелльском университете Сьюзен Бадд Чаплин.
Чаплин изучала черношапочных гаичек в бассейне озера Кейюга в штате Нью-Йорк и сосредоточилась на самом остром периоде с точки зрения выживания на холоде: на зимних ночах. Сначала она измеряла расход энергии у птиц в дневное время, когда те, оставаясь активными, поддерживали нормальную температуру тела на уровне 42 °C при температуре воздуха 0 °C и 30 °C. Исследовательница регистрировала уровень расхода энергии (потребления кислорода), поместив птиц в герметичное помещение с постоянной температурой в лаборатории. Подобно всем остальным гомойотермным животным (поддерживающим постоянную высокую температуру тела), при низкой температуре воздуха гаички, как и следовало ожидать, демонстрировали быстрый метаболизм, призванный компенсировать высокую теплопотерю. Зная продолжительность ночи, Чаплин вычислила, сколько калорий птице нужно запасти, чтобы оставаться согретой в ночное время, а затем сравнила этот показатель с количеством калорий в жировых запасах в теле птиц.
Энергетическая ценность жира на единицу массы в два раза выше, чем у углеводов (таких как сахар и гликоген). Поэтому жир – хорошее топливо для длинных путешествий и других продолжительных нагрузок, например тех, которые испытывает птица, когда целую ночь дрожит во сне (Marsh, Dawson, 1982). Чтобы измерить запасы жира у гаичек, птиц собирали в лесу вечером (путем отстрела), а затем снова рано утром, химически выделяли жировое содержимое и смотрели, сколько энергии птицы потратили за ночь. Вечером жир составлял 7 % массы тела птицы, а ранним утром всего 3 %. Иными словами, за день гаички набирали его, а затем сжигали, чтобы выработать тепло и не замерзнуть ночью. Согласно исследованиям (Rising, Hudson, 1974), зимой у птиц высокий метаболизм и обычно в два раза больше жира в теле, чем осенью и весной. На самом деле накапливать значительное его количество чаще всего способны именно те виды, которым он нужен для перелетов или выживания в условиях холода и нехватки пищи. Если пища доступна птице без перебоев и та проживает в умеренном климате, она накапливает мало или вообще не накапливает жира (Blem, 1975), вероятно, потому, что за большое его количество тоже приходится платить, и когда нет веских причин его набирать, лучше оставаться худосочным.
Судя по данным Сьюзен Чаплин, гаички живут на пределе потребления энергии уже при 0 °C, а это далеко не самая низкая температура, с которой они могут столкнуться зимней ночью. В отличие от некоторых питающихся семенами птиц, которым из пищи обычно доступно больше калорий и которые откладывают на ночь гораздо больше жира (Reinertsen, Haftorn, 1986), у гаичек Чаплин жировых запасов было недостаточно, чтобы пережить ночь при температуре 0 °C, если поддерживать такую же температуру тела, как днем. Однако оказалось, что, в отличие от птиц, питающихся семенами, гаички растягивали запасы жира, понижая температуру тела до 30–32 °C, что на 10–12 °C меньше их обычной дневной температуры в 42 °C. Этого было достаточно, чтобы запасов жира хватило на ночь, несмотря на то что бо́льшую часть времени птицы сильно дрожали, продолжая глубоко спать. Тем не менее даже с учетом экономии калорий благодаря снижению температуры тела оставшихся к утру запасов жира гаичке не хватило бы, чтобы прожить на них еще один день и одну ночь, как могло бы понадобиться в сильную метель. Чтобы пережить такие регулярно возникающие чрезвычайные ситуации или температуру гораздо ниже 0 °C, им нужно особое укрытие на ночь, где температура воздуха была бы выше, а охлаждение за счет конвекции – минимальным и можно было бы сэкономить значительное количество энергии (Buttemer et al., 1987).
Гаички не строят зимних укрытий для сна, но, как и другие синицевые, демонстрируют огромную гибкость в выборе места ночлега (Perrins, 1976; Pitts, 1976). Черношапочная гаичка может спать практически в любой узкой щели или ямке (что утром бывает заметно по ее погнутым хвостовым перьям), в густой растительности, например в виноградниках, на хвойных деревьях, а возможно, и в снегу. О сероголовых гаичках даже писали, что они выкапывают для ночлега норы в снегу длиной по 20 сантиметров (Zonov, 1967). В литературе нет сообщений о том, чтобы черношапочные гаички сбивались по ночам в группки или закапывались в снег, но многие их родственники так делают (Smith, 1991. P. 246).
Одно из замечательных приспособлений гаичек к зиме – это их оперение, более густое, чем у других птиц того же размера (Chaplin, 1982; Hill, Beaver, Veghte, 1980). Тепло уходит в основном через области вокруг глаз и клюва, а когда птицы распушают перья и надуваются, чтобы спать, то сокращают область потери тепла в этих местах, засовывая головку под лопаточные (плечевые) перья крыла.
Гаичка распушила перья в холодный зимний день. Перья хвоста погнуты после ночевки в тесном месте, где птица спасалась от холода (рисунок выполнен по фотографии Дэвида Эйдена)
Однако риск, которому подвергаются гаички даже при умеренной температуре воздуха зимой, делает выживание золотоголового королька лишь еще более загадочным. По размеру тела королек в два раза меньше гаички, при этом иногда ему приходится сталкиваться с температурой в два раза более низкой, чем испытали на себе птицы, исследованные Чаплин. Сколько жира запасает королек на ночь?
Единственные данные, которые могли бы помочь ответить на этот вопрос, предоставили Чарльз Блэм и Джон Пейджелс из Университета Содружества Виргинии. В январе – феврале 1983 года они собирали корольков в штате Виргиния на протяжении дня (путем отстрела). Как и у гаичек, у крошечных золотоголовых корольков запасы жира за день увеличивались – примерно от 0,25 грамма в 8 утра до 0,60 грамма в 17 часов. Хотя королек весит приблизительно вдвое меньше гаички, абсолютное количество жира у этих птиц почти совпадало. Таким образом, относительно размеров тела корольки набирают за день почти в два раза больше жира, чем гаички. Тем не менее даже этот запас северной зимней ночью, которая длится 15 часов, выглядит маленьким уже при умеренной температуре воздуха около 0 °C. Блэм и Пейджелс вычислили, что, чтобы пережить ночь при таких условиях, поддерживая ту же температуру тела, что и днем, когда птица активна, корольку потребовалось бы в два раза больше калорий, чем может дать его максимальный запас жира. Загадка, как королькам это удается, осталась неразгаданной до сих пор. Весьма вероятно, что температура тела у птиц падает, хотя в одном из исследований, где рассматривали такую возможность (у птиц в неволе), не было зарегистрировано снижение температуры. Я предполагаю, что в дикой природе при –30 °C и продолжительности ночи 15 часов птицы должны охлаждаться.
