К концу февраля зима еще не закончилась, но как бы гусеницы (и черепахи) к ней ни готовились, они уже должны были завершить этот процесс, так что я разгреб снег и вытащил банку, чтобы осмотреть ее содержимое. Гусениц я нашел быстро. Они не были заморожены и лежали, свернувшись, сразу под листьями. Черепах не было видно. Снег обеспечил теплоизоляцию, так что земля, как обычно, не замерзла, и я высыпал ее из банки, чтобы просеять. Найти черепах было непросто. Они впечатались в затвердевшую землю, втянув голову и лапы в панцирь и завернув хвосты вокруг него. Животные были похожи на выпачканную землей гальку. В первый момент мне удалось отличить их от камушков только потому, что их можно было сжать пальцами.
Чтобы узнать, что станут делать эти зимоспящие животные, когда согреются, я принес их всех, и гусениц, и черепах, в дом. Когда я помыл черепах водой комнатной температуры, те «мгновенно» высунули конечности и головы, стали тереть глаза, плавая в миске с водой. На следующий день они начали есть сырое мясо, которое я им дал. Гибернация у них закончилась. Может быть, холод просто обездвижил их, а перед тем побудил закопаться в землю.
В самом по себе поведении черепах нет ничего особенного или удивительного, если только не сравнивать его с поведением гусениц. Три гусеницы оставались на моем столе в банке с влажным мхом и зеленой травой (растениями, составляющими их рацион), которые я добыл из-под снега в поле. Я ожидал, что гусеницы, как и черепахи, начнут перемещаться и есть траву, как только согреются. Этого не произошло. Они только заползли под мох и, хотя в кабинете было тепло, снова свернулись и приняли позу гибернации, в которой я их нашел. Через месяц мохнатые гусеницы не шевельнулись. Казалось, они мертвы. Вдруг в последнюю неделю марта все три обернулись неплотными коконами (с использованием волосков с собственной спины, которые гусеница сбрасывает). Я проверил куколок на морозоустойчивость при умеренно низкой температуре (–14 °C в морозильной камере холодильника) – те замерзли и погибли.
В литературе сообщают, что устойчивые к холоду мохнатые гусеницы медведиц не замерзают даже при температуре около –30 °C благодаря механизму переохлаждения в сочетании с криопротектором. Согласно этим данным, когда осенью холодает, запасы гликогена у гусениц преобразуются в глицерин и сорбит, и количество этих спиртов (до 5 % от веса тела) позволяет снизить точку замерзания крови примерно до –10 °C, а остальное – то есть то, что во всем теле животного при температуре до –30 °C не образуется лед, – объясняется переохлаждением. Может ли это быть верно для популяции гусениц в Новой Англии? Я вспомнил, как иногда находил мохнатых гусениц Pyrrharctia isabella зимой в уличных поленницах в Вермонте, и, хотя причин исследовать их у меня не было, иногда возникало впечатление, что гусеница заморожена. Но жива ли она, я не проверял.
Некоторые насекомые зимуют в виде куколки в ничем не укрытом коконе
Я захотел испытать гусениц и, найдя двух из них сразу после зимовки (на следующую весну после описанного эксперимента с закопанной емкостью, на Пасху), поместил их в коробочке из-под пленки в морозилку на –14 °C (как раньше делал с куколками). Через два часа не было сомнений, что гусеницы быстро замерзли и превратились в куски льда. Их тела затвердели, хоть стучи ими по столу. Оттаяв через час, насекомые оказались живы-здоровы!
Это было суровое испытание, потому что гусеницы уже спонтанно закончили гибернацию, а чтобы перенести заморозку, насекомое должно замерзать медленно (я объясню это позже). Не веря своим глазам, я немедленно повторил эксперимент на тех же двух особях. Результат не изменился: гусеницы Pyrrharctia isabella (как и упомянутые пяденицы, которыми питаются корольки) действительно оказались способны пережить заморозку, даже многократную, в отличие от куколок этого вида. Неудивительно, что мои гусеницы после спячки так долго не окукливались.
Другая мохнатая гусеница, личинка вида Gynaephora groenlandica (не связанная близким родством с «тигровой» Pyrrharctia isabella), обитает на Крайнем Севере и никак не может избежать заморозки. Она регулярно сталкивается с гораздо более низкой температурой (примерно до –70 °C) в тундре, в зоне вечной мерзлоты, где снежный покров тонок. Бабочки этого вида – одни из очень немногих, которые приспособлены к жизни в пределах 83° северной широты. Коротким арктическим летом гусеница ненадолго оттаивает и ест. Температура и в это время остается низкой, и большую часть года гусеница проводит замороженной. Каждый год личинка немного вырастает, а затем снова замерзает, и циклы замерзания и таяния повторяются у нее 13–14 лет, после чего она наконец оказывается готова сплести кокон на открытой скале, где ее будут греть прямые солнечные лучи. Затем гусеницы превращаются сначала в куколок, а потом во взрослых бабочек, которые спариваются, откладывают яйца и через несколько дней умирают.
Несомненно, живущие недалеко от Северного полюса гусеницы Gynaephora — экзотическое явление, которое случалось видеть очень немногим (мне повезло попасть в число тех, кого Джек Дьюмен и Ольга Кукаль, двое коллег из Университета Нотр-Дам, пригласили в северную экспедицию по изучению этих насекомых). Но чудо нередко ждет прямо у порога. На ферме в Мэне я собирал сосущих нектар бражников, которые гудели вокруг ваточников у сарая. Позже мои изыскания привели меня в Лос-Анжелес, где в лаборатории Джорджа Бартоломью в Калифорнийском университете я пытался понять, регулируют ли эти бабочки температуру тела и как. Еще через пару десятков лет круг замкнулся, я вернулся на восток и впервые встретился с зимними бабочками. Обычным людям они не встречаются – только тем, кто ходит по ночам в лес с ведром и кистью и мажет деревья месивом-амброзией из забродившего фруктового пюре (подойдет яблочное, банановое или персиковое), щедро сдобренного пивом или другим алкогольным напитком. У каждого лепидоптеролога свой любимый рецепт этой смеси, который, подозреваю, зависит от личных пристрастий не меньше, чем от научных соображений.
Взрослая форма зимних бабочек (подсемейства Cuculiinae) не просто проводит зиму в оцепенении. Их взрослые особи живут в зимнем мире. Многочисленные виды этих бабочек относятся к семейству совок (Noctuidae), возможно, самой обширной по числу видов группе чешуекрылых на Земле, в которую входят тысячи видов умеренной и тропической зоны. Подсемейство Cuculiinae отличается от других совок в первую очередь так называемым обратным жизненным циклом. Большинство бабочек зимует в виде куколки, а представители этого семейства – в виде взрослой особи, причем мотыльки вылетают во время зимних оттепелей, когда температура приближается к точке замерзания воды или оказывается чуть выше. Поскольку они спариваются и вынашивают яйца зимой, а затем ранней весной откладывают их на раскрывающиеся почки, взрослые особи реже попадаются летучим мышам и меньше личинок достается птицам: они успевают дорасти до окукливания раньше, чем хищные перелетные птицы вернутся в северные леса.
