Физиология подводной гибернации у черепах наиболее изучена на расписной черепахе, Chrysemys picta (Ultsch et al., 1999). Как и другие исследованные водяные черепахи, этот вид не проявлял признаков стресса в искусственных условиях подводной спячки в лаборатории при 3 °C в обычной, то есть ненасыщенной воздухом воде. Иными словами, у черепах сравнительно мало повышается содержание молочной кислоты и не меняется количество глюкозы в крови. Это говорит о том, что им также достаточно газообмена, который происходит через кожу, – по крайней мере, так было бы, если бы они лежали примерно при 3 °C на дне водоема. Однако обычно эти черепахи проводят спячку, закопавшись в ил, где кислорода почти нет, так что, очевидно, они лишают себя возможности дышать даже через кожу.
Чтобы понять, как расписные черепахи реагируют на нехватку кислорода, исследователи (Ultsch et al., 1999) поместили их в лаборатории в воду, через которую пропустили азот, чтобы выместить весь растворенный кислород. Тогда черепахи, почти полностью лишенные кислорода, продержались при температуре 3 °C «всего» около четырех месяцев. Содержание молочной кислоты у них в крови на протяжении всего времени погружения постепенно росло. Показатель pH понизился от слабоосновного, 8,0, до почти смертельных 7,1. Закисление крови (до почти нейтрального pH) отчасти компенсировал рост концентрации положительно заряженных ионов (магния, кальция и калия), которые участвуют в буферных системах, регулирующих кислотно-щелочной баланс.
У представителей южных популяций расписной черепахи показатель pH крови достиг почти смертельного уровня всего за 30 дней, а у западных черепах на это ушло в четыре-пять раз больше времени. Восточные популяции оказались где-то посередине. Итак, подводная гибернация отличается от обычного нырка, и разные популяции черепах данного вида приспособились к тому, чтобы выдерживать определенную силу стресса, с которым они сталкиваются во время зимовки в естественной среде.
Как уже было сказано, географические черепахи проводят зиму в углублениях на дне реки, где поток теплой воды из речного бассейна в свое время точно сообщит им о приходе весны. Населяющие маленькие водоемы расписные и каймановые черепахи, напротив, зимуют в иле в мелких стоячих водах близко от берега (Ultsch, Lee, 1983), хотя находиться в этой почти лишенной кислорода среде нелегко. Ультш и его сотрудники (Ultsch et al., 1985) предположили, что эти виды черепах выбирают для зимовки мелкие стоячие воды в силу какого-то еще неизвестного преимущества данной среды. Может быть, такая вода весной быстро прогревается и сообщает животным, что пора всплывать, позволяя сократить время гибернации. На севере черепахи за сравнительно короткий сезон должны восполнить потери энергии, спариться, вырасти, отложить яйца так, чтобы те могли вызреть. Однако у гибернации на мелководье, которая позволяет пораньше вернуться к делам весной, есть большой недостаток: сюда могут проникнуть хищники, например еноты. Вероятно, черепахи выбирают физиологически более тяжелый способ проводить зиму в лишенном кислорода иле, потому что это помогает уберечься от хищников, особенно осенью и в начале весны, когда рептилии неповоротливы.
Буферная система крови с участием ионов калия и кальция, которая препятствует закислению крови молочной кислотой, в существенной степени помогает черепахе выжить зимой подо льдом. Но пожалуй, вся суть поистине удивительных свойств черепахи не сводится только к данному решению. Оно не объясняет неизбывной выносливости и стойкости этих животных.
Молодая расписная черепаха
На проселочной дороге возле моего дома и расписных, и каймановых черепах часто переезжают машины, когда животные перемещаются к местам гнездования и обратно. Как-то теплым июньским днем я остановился подобрать, как мне показалось, сбитую насмерть каймановую черепаху размером с таз – возможно, ту, с которой мы встречались раньше в более приятных обстоятельствах, – и тут мне пришлось задуматься, что такое жизнь и смерть для черепахи. Вокруг раздавленной самки рассыпалась дюжина яиц размером с мячик для пинг-понга. Я прикоснулся к ее хвосту, и она втянула лапы. Думая, что несчастная черепаха все еще может быть жива, но точно никогда не поправится, я решил быстро прекратить ее страдания. Я сел в свой пикап и хорошенько по ней проехался. Как раз в этот момент мимо шла другая машина, и водитель посмотрел на меня сердито, что было вполне понятно. Тем не менее доброе, хоть и трудное дело скоро было сделано, и я бросил черепаху своим во́ронам, предварительно отрезав ей голову (поскольку тело продолжало подергиваться). К моему большому удивлению, на следующий день птицы ее все еще не ели. Я снова потянул уже давно обезглавленное животное за хвост, и его лапы ушли в раздробленные остатки панциря, – вероятно, то же самое происходило, когда вороны пытались клюнуть черепаху.
Что такое смерть для черепахи? Что такое жизнь? Полгода животное проводит в воде подо льдом, закопавшись в ил, без всякого дыхания, движения, вероятно, почти без сердцебиения. Весной оно всплывает, разогревается, делает несколько вдохов и продолжает жить с того же места, где остановилось. Вероятно, это происходит все 200 млн лет, что черепахи, почти не меняясь, процветают на Земле. Когда 64 млн лет назад метеорит упал на Юкатанский полуостров в Центральной Америке и поднял облако пыли, которое вызвало «глобальную зиму», убившую динозавров, черепахи сохранились и дожили до наших дней чрезвычайно успешными и разнообразными. Только теперь, под влиянием изменений окружающей среды, которые вызывает человеческая деятельность, некоторые популяции черепах оказались в опасности. В остальном устройство организма черепахи остается настолько удачным, что им мало приходится меняться. Может быть, во многом они пережили ту судьбоносную глобальную зиму после падения метеорита так же, как сейчас из года в год переживают зимы на севере, без затей. Черепахи расходуют меньше энергии, чтобы растянуть ее запасы и запасы кислорода.
12. Водные грызуны во льдах
Каймановых и расписных черепах, которые в июне приходят отложить яйца в прогретый солнцем песок на дорожке у нас перед домом, не было бы в этих местах, если бы не бобры, чья извилистая плотина пересекает долину между лесистых холмов. Бобры появились здесь раньше всяких людей и тысячелетиями оставались частью пейзажа, если не считать периода, когда из-за моды на бобровые шапки в Европе ловцы их временно вытравили. Плотина сохранилась, местами древняя. Похоже, она тысячи раз ломалась и прорывалась, но ее каждый раз чинили или восстанавливали. Из-за нее образовалось мелкое озерцо площадью около пары гектаров, откуда в июне и выбираются черепахи и куда они возвращаются, чтобы провести зиму в безопасности подо льдом. Без бобров здесь был бы сплошной лес. Не было бы ни расписных, ни каймановых черепах, ни лягушек-быков, крикливых лягушек, крякв, канадских казарок, стрекоз, хищных плавунцов, бекасов, центральноамериканских пастушков, эмпидонаксов Трейла, золотистых лесных певунов, красноплечих черных трупиалов, ушастых окуней, гольянов, сомов, зимородковых, больших голубых цапель, норок и ондатр.
