Всякое дыхание да хвалит Господа - Сотворенная природа глазами биологов

Биологические компасы. Многие животные получили способность к ориентации в электромагнитном поле. Это наглядно обнаруживает поведение мелких рачков из рода дафний, тысячами развивающихся в теплых прудах. Их организм оснащен приборами, позволяющими точно ощущать изменение силы и частоты магнитных колебаний. Достаточно проследить за этими маленькими животными в аквариуме, проделав простой опыт. Если на дно аквариума насыпать магнитные опилки, то рачки соберутся там группами в определенных местах. При этом очертания их скоплений точно повторят конфигурацию участков дна, заполненных опилками.

Что касается насекомых, то они в качестве важнейшего ориентира используют магнитное поле Земли. Так, термиты все свои подземные галереи и входы в термитники устраивают в направлении магнитного меридиана. И даже свою крупную самку они укладывают вдоль него.

А мухи используют магнитное поле Земли для ориентации при посадке. В помещении без окон и при искусственном освещении они предпочитают садиться по осям север – юг и восток – запад.

Точно определяют направление сторон света и устраивают муравейники с южной стороны деревьев лесные муравьи. Их основные входы и выходы также направлены на юг. Большинство птиц, гнездящихся в дуплах, тоже предпочитают, чтобы отверстие дупла располагалось на южной стороне. И барсуки при рытье норы тоже ориентируют ее вход на юг.

Зная, что многие животные обеспечены живыми компасами, можно по их поведению или результатам труда определить расположение сторон света и сориентироваться в любом месте. Для этого достаточно лишь желания вникнуть в установленные свыше законы природы и наблюдательности.

Живые часы

Биологические часы. Все живые творения обеспечены жизненно важными биологическими часами. Эти генетически заложенные в их организм приборы времени обеспечивают четкое регулирование как внутриорганизменных процессов, так и ритма жизнедеятельности человека, животных и растений.

Наблюдая за животными, можно увидеть, что их поведение «расписано по часам». Простейший пример – наступление чувства голода, которое происходит через определенные промежутки времени. Кроме того, животные могут измерять время морских приливов и отливов, лунных и годовых циклов. Биологические часы помогают им безошибочно проводить периодические миграции или вовремя впадать в спячку.

Точное действие живых часов наглядно демонстрируют птицы. Так, при эксперименте помещенный в изолированную от внешнего мира клетку зяблик сам себе устраивал «ночь». Как только он садился на привычную для сна жердочку, свет автоматически выключался. Когда же птица слетала с жердочки – свет включался, и наступало «утро». Опыт продолжался 17 месяцев в полной изоляции от внешних раздражителей. И зяблик из месяца в месяц точно отмерял сутки, почти минута в минуту.

Птиц называют звучащими живыми часами. Весной и летом по началу их пения можно легко определить время. Около часа ночи просыпается соловей, в два-три часа запевает полевой жаворонок, в пять утра дает о себе знать зяблик. Позже других просыпается живущий рядом с человеком воробей – в шесть часов. А самым верным утренним будильником считают петуха, который поднимает в деревенской местности людей на работу не только весной и летом, но и в любое время года.

Принцип действия живых часов. В основе живых часов лежит генетически заложенная цикличность всех процессов, происходящих в организме, их строгая взаимосвязь между собой, и с ритмикой внешних условий, и прежде всего с основным ритмом Земли – ее вращением. От него зависит освещенность, температура, влажность воздуха, барометрическое давление, гравитация, космическая радиация, атмосферное электричество, смена дня и ночи. Лишь под влиянием изменений положения над уровнем моря и времени года могут происходить некоторые отклонения в четкой деятельности живых часов.

А существует ли конкретный орган, в котором находится «прибор», управляющий всеми ритмичными процессами?

Многочисленные исследования показали, что такого органа нет. Ведь каждый процесс в сложной системе организма может иметь свой ритм. И все они постоянно корректируются определенными повторяющимися явлениями во внешнем мире – заходом и восходом солнца, наступлением прилива и отлива, сменой времен года и т. п. Даже при переходе в новые условия все «часы» организма некоторое время сохраняют свой прежний ритм, постепенно перестраиваясь на новый, на что уходит от трех до четырех суток, а порой и до 28 дней.

Как же устроены живые часы и каков их механизм? Наукой пока не установлены те структуры организма, которые ответственны за жизненные ритмы. И тем более не найдены молекулы структур, задающие колебания в биологических часах. Существуют лишь самые разные гипотезы, предполагающие устройство датчика времени. Согласно одной из них механизм биологических часов невозможно рассмотреть ни в один микроскоп, потому что «маятником» их может служить особая молекула белка. Поскольку такой маятник колеблется очень часто, то он, вероятно, похож на звучащую струну. И в каждой клетке колеблется не один, а миллионы мельчайших молекулярных маятников.

Если в рукотворных часах есть видимые стрелки, которые ползут по циферблату, то в биологических часах механизмы, играющие роль стрелок, конечно же, не видны. И в них не три стрелки, принимая во внимание и секундную, а значительно больше. Ведь они отсчитывают часовые, суточные, месячные, сезонные, годовые ритмы, а возможно, даже и жизненные периоды. А на уровне отдельных клеток минимальные временные отрезки могут составлять тысячные доли секунды. Но обо всем этом науке пока известно слишком мало.

Так что о сезонных часах мы знаем лишь то, что они могут включать и выключать на определенный сезон работу отдельных генов. Благодаря этому некоторые животные впадают в зимнюю спячку. И когда биологи посмотрели, что же происходит в организме спящего животного, то оказалось, что многие функции, вплоть до тех, что на клеточном уровне, у них выключены. Спит организм, и крепко спят его клетки – ничем их не разбудить.

Та же лягушка каждую зиму переживает холодную пору, зарывшись в ил не замерзающего до дна пруда. В это время ее клетки не делятся, так как они отключены, что устанавливается по клеткам хрусталика глаза.

В эксперименте эту амфибию попробовали разбудить зимой. Ее перевели в теплое помещение, осветили, и через некоторое время лягушка проснулась. Она даже смогла тихо квакать. Но в то же время при рассмотрении клеток хрусталика ее глаза под микроскопом обнаружилось, что они спят. И будут спать до самой весны, пока сезонные часы их не включат. Только тогда животное по-настоящему проснется, и клетки начнут делиться.

Знания о биологических часах помогают дополнить наше восприятие любого живого организма как совершенного творения, в котором нет мелочей. При этом можно представить себе, что существуют не только биологические часы, встроенные в организм человека и всех живых существ, но и невероятные по сложности часовые механизмы, управляющие всеми процессами во Вселенной.

Системы для целенаправленных действий

Движение – одно из важнейших проявлений жизнедеятельности животных. Для осуществления двигательных процессов и целенаправленных действий все без исключения организмы получили специальные органы, высокоэффективные устройства, например мышцы, а также системы координации и управления движением.

За движения тела, например, млекопитающего ответственны поперечно-полосатые мышцы, которые как бы натягивают «рычаги» костей скелета. Они осуществляют внешние движения их туловища, головы, конечностей, языка, включая и все произвольные поведенческие действия. А гладкие мышцы удерживают внутренние органы и обеспечивают их непроизвольные движения. Они образуют мускулатуру стенок кровеносных сосудов, пронизывают ткани внутренних органов и кожи.

Стереотипны ли действия животных? Существует комплекс врожденных движений, одинаковый для всех животных одного вида, так же как и характерные для них форма туловища, наличие окраски или ядовитых выделений и т. п. Такие признаки действий могут служить своего рода «визитной карточкой» вида.

Можно привести в пример работу пауков по плетению сети, когда каждый представитель определенного вида плетет паутину с конкретным, изначально заданным рисунком и особенностью ее конструкции. При этом, производя работу, он следует программе врожденного поведения и использует в основном одинаковые движения.

Но всегда ли врожденные действия животных являются стереотипными? Решили экспериментально проверить, как пауки станут справляться со своей довольно сложной работой, если их поместить в разные условия. Ведь тут невозможно обойтись только путем видотипичных (типичных для их вида) последовательных движений.

Опыты проводили на проволочных рамках с паутиной различной степени готовности. Предварительно эту паутину строили молодые паучки, но закончить работу им не дали. Работников снимали поочередно, а потом поменяли местами.

Казалось бы, молодежь в силу стереотипности инстинктивного поведения должна начать строить паутину заново. Однако все паучки продолжили плести паутину именно с того места, где она была оставлена предшественником. А тот молодой паук, который попал на уже готовую сеть, принял боевую позу в ожидании добычи. То есть маленькие неопытные создания сумели закончить построение сети с любой предварительной стадии.

Эти эксперименты свидетельствуют, что паучки изначально наделены способностью оценивать существующее положение вещей, прежде чем приступить к работе или очередному ее этапу. Кроме того, они могут контролировать последовательность своих действий в новой, сложившейся до этого момента ситуации, чтобы организовать весь комплекс необходимых движений самым рациональным образом.

Изучая мир живого, на каждом шагу убеждаешься, что целесообразностью отличается абсолютно все, чем по праву владеют живые создания, – их органы, системы организма, физиологические процессы и поведение. «Если станешь рассматривать члены животных, найдешь, что Творец не прибавил ни одного лишнего и не отнял необходимого» (св. Василий Великий).

И все это несет в себе определенный смысл и цель, связанные с жизненным предназначением всего сотворенного на Земле.

Можно еще и еще раз показывать это на примере животных разных классов и видов.

Возможности организма млекопитающих

Млекопитающие в зависимости от видовой принадлежности, а значит, самых разнообразных возможностей организма способны жить в воде и в воздухе, на земле и под землей, в Арктике и Антарктиде, в знойных, безводных пустынях и во влажных субтропиках.

Самой характерной особенностью организма всякого млекопитающего является его теплокровность. Это означает, что у животных при различной температуре окружающей среды поддерживается постоянная температура тела. Для этого в организме млекопитающего предусмотрены сложнейшие системы, которые постоянно вырабатывают тепло, и разного рода механизмы терморегуляции: химические, которые регулируют продуцирование тепла, физические – для контроля его отдачи.

Удерживать тепло животным позволяют те или иные теплоизоляционные средства. Это может быть волосяной покров различной густоты, толстый слой кожи или мощный жировой слой. При этом они решительно отличны, скажем, у жителя равнин и гор кенгуру и обитателя водной стихии дельфина.

А чем обеспечены млекопитающие для исполнения своего жизненного предназначения? В первую очередь они, как и другие живые существа, получили конкретную сферу деятельности, то, что мы условно называем профессией. Например, верблюды являются профессиональными «кораблями пустыни». Они веками служат человеку – перевозят грузы и людей через безводные засушливые пространства.

Во-вторых, млекопитающие наделены определенным строением организма и образом жизни, соответствующим этой заведомо предназначенной профессии. Взять хотя бы довольно активных почвообразователей – кротов. Эти «хозяева почвы» получили гибкое тело, особый мех, сильные мышцы, удобные лапы, которые облегчают им подземное продвижение и рыхление земли.

В-третьих, звери имеют определенные места обитания с конкретными факторами среды. Это может быть и чрезвычайно широкий ареал, и очень узкий. Например, только в пустыне живут замечательные зверьки – песчанки. Они помогают многим животным переносить суровые условия обитания. Отчасти в этом их жизненное предназначение. Песчанки селятся целыми городками, которые являются своего рода средоточием жизни в пустыне. Спасительные прохладные норы используют в качестве убежища ящерицы, змеи, насекомые и многие другие животные.

В-четвертых, животные обладают особым строением организма для того, чтобы занять определенное место обитания. В качестве примера можно привести оснащенность всем необходимым замечательного обитателя Арктики – моржа. Чтобы не замерзать, он обеспечен толстой защитной кожей, теплой «фуфайкой» в виде большого слоя жира. А еще на спине моржа спрятаны воздушные мешки для сна на воде. То есть, в его удобном теле предусмотрены даже «спасательные жилеты».

О тех, кому предназначено жить в пустыне

Целесообразность устройства организма млекопитающих, которые обитают в суровых природных условиях, наиболее наглядно проявляется в особенностях строения и поведения жителей пустынь.

Условия пустынь не случайно называют экстремальными. Там так палит солнце, что в отдельных районах температура воздуха днем порой поднимается до 58 °C, а поверхность земли при этом раскаляется почти до 90 °C.

Чего совершенно не хватает в пустыне, так это, конечно, влаги. Месяцами на иссушенную солнцем землю не падает ни капли дождя.

Какими же средствами наделены организмы животных, которым предназначено обитать на песке или почве, почти не покрытой растительностью, переносить высокие температуры и отсутствие влаги и при этом передвигаться, охотиться, производить потомство?

Ночью и днем. Некоторые пустынные животные ведут ночной образ жизни. Например, так спасается от изнуряющей дневной жары шакал.

Кенгуровые крысы в часы самого пекла сворачиваются в клубок в своих убежищах и лежат неподвижно, экономя силы. Только так они могут переносить жару.

Тушканчики, как и пресмыкающиеся – гекконы, песчаные удавчики или насекомые – жуки-чернотелки, тоже прячутся от палящих лучей солнца в глубоких норках.

Животные используют всякую возможность, чтобы избежать потерь драгоценной влаги. Те же тушканчики совершенно лишены потовых желез, а потому вообще не потеют. Чтобы вести активный ночной образ жизни, они получили крупные глаза и большие уши, что обеспечивает им отличное сумеречное зрение и тонкий слух.

Интересно, что, забравшись на день в свое убежище, тушканчик закупоривает вход земляной пробкой, называемой зоологами «копеечкой». На первый взгляд, ничего сложного в его действиях нет – сделал что-то наподобие дверцы и наглухо закрылся. Но специально изготовить преграду для проникновения пустынного жара в прохладную «квартиру» – это результат разумного и сложного поведения. Однако ни сам тушканчик, ни все его предки, тысячелетиями живущие в пустыне, не смогли бы для решения этой теплофизической проблемы выработать такое важное «инженерное решение».

Наряду с животными, которые ведут ночной образ жизни, в пустыне имеются и те, кто охотятся и выполняют другие жизненно важные функции днем. Они активны лишь в ранние утренние часы, пока еще не раскалилась почва. Когда же солнце поднимется выше и начнет немилосердно печь, живые существа прячутся в тени кустов и камней или скрываются в норах.

Некоторые млекопитающие способны охлаждаться, учащая дыхание, как делает это пума. Так они избегают перегрева в самые жаркие периоды дня. При этом температура тела у них снижается за счет испарения влаги с языка.

Способность сохранять и добывать воду. Пустынные животные наделены особыми физиологическими возможностями для экономного расходования воды, которую найти в местах их обитания нелегко.

Эти животные не только сохраняют, но и добывают воду самыми разными способами. Одни из них, например растительноядные грызуны (песчанки и суслики), получают воду из сочных частей растений – зеленых веточек, листьев, корневищ и луковиц. Другие жители пустынь умеют находить в расщелинах скал и глубоких норах выпадающую по ночам росу.

Кенгуровая крыса – жительница безводных австралийских пустынь – получила очень хитроумный способ извлекать воду даже из почвы. Этот зверек питается семенами различных растений. Но они обычно высушены так, что практически не содержат влаги. Поэтому собранные сухие семена крыса сразу не ест, а переносит в нору в своих особых защечных мешках, которые защищены от просачивания в них слюны.

Теперь представьте, что у вас нет воды, но есть пересушенные сухари и влажная ткань. Если вложить сухари в ткань, они довольно быстро впитают в себя воду, а потом помогут вам утолить жажду. Так же инстинктивно, поступает и крыса. Собранные на поверхности земли семена кенгуровая крыса складывает в предварительно подготовленные глубокие влажные норки, где совершенно сухие семена начинают всасывать влагу. И только после обогащения семян водой зверек их поедает.

Передвижение по песку. Животные пустынь обеспечены очень удобными устройствами для быстрого передвижения по сыпучему песку. Так, у мохноногих и гребнепалых тушканчиков лапы имеют густую опушку, а на подошвах – волосяную щетку. Их мохнатые ступни не проваливаются в рыхлый песок, и зверьки легко передвигаются по склонам песчаных барханов.

Этому способствует еще и особое строение лап и хвоста. Передние лапки у тушканчиков маленькие, но зато задние, прыгательные, – с удлиненной ступней. Хвост у них обычно длиннее туловища и послушно служит органом равновесия при прыжках и рулем поворота на крутых виражах. Прыгая на задних лапах и балансируя хвостом, тушканчик в поисках воды и пищи может за ночь преодолеть более 10 километров. Интересно, как пьет мохноногий тушканчик, – зверек специально мочит в воде передние лапки и затем быстро слизывает с них капельки.

Вопреки суровым условиям жизни. В таких местах не всегда стоит беспрерывная засуха, бывают и периоды дождей, благодаря которым жизнь вновь возрождается. Поэтому недостаток влаги между дождями и иссушающая жара не являются препятствием для продления рода у выносливых животных. В период ливней местность преображается – на песке или на глинистой поверхности появляется зеленый покров. И именно в это время млекопитающие приносят детенышей, насекомые и пресмыкающиеся откладывают яйца, птицы вьют гнезда.

Таким образом, пустынные животные обеспечены всем необходимым, чтобы жить в таких экстремальных условиях, то есть спасаться от жары, добывать спасительную влагу, производить потомство – в общем, жить абсолютно полноценной жизнью. При всей суровости природы пустыня богато заселена различными животными, в том числе и млекопитающими.

Чтобы получить общее представление о целесообразности строения организма млекопитающих, обитающих в пустыне, остановимся на примере верблюда – одного из интереснейших ее представителей.

Верблюд – обитатель безводного царства песков. Всякому известен этот «корабль пустыни». Что заставляет верблюдов постоянно обитать там, где все живое то задыхается от палящего полуденного солнца, то дрожит от холода пустынных ночей?

Действительно, человеческая логика объяснить это бессильна. Ведь еще дикие верблюды с их сильными ногами давно могли бы уйти от мест с суровыми климатическими условиями и обосноваться там, где есть вода и разнообразная пища. Но, оказывается, не могли. Так предопределено Создателем – животное само не решает, где ему находиться и чем питаться.

По Его замыслу жизнь должна существовать во всех уголках нашей планеты, в том числе и в безводной жаркой пустыне. Поэтому всякий обитатель Земли наделен таким устройством организма, такими физиологическими процессами и такими особенностями поведения, чтобы он занимал не любую, а именно свою природную нишу.

Особенности организма верблюда. В отличие от мелких обитателей пустыни, которые в самые критические периоды способны так или иначе прятаться от зноя, это недоступно такому весьма крупному животному, как верблюд. Поэтому все, чем наделен его организм, представляет собой совершенно уникальный комплекс.

• Верблюд обладает защитным слоем густой шерсти.

• Организм этого пустынного животного наделен четко действующими системами регулировки температуры тела, а также водного баланса, благодаря чему животное может свыше двух недель обходиться без единой капли влаги.

• Верблюд неприхотлив в еде и обходится малым ее количеством; его организм позволяет питаться жесткими и колючими пустынными растениями.

• Верблюд предусмотрительно наделен двойными защитными рядами бровей и длинными ресницами, а также особыми мышцами, которые вовремя закрывают его ноздри. Такие устройства предотвращают попадание песка в глаза и нос даже в период сильных песчаных бурь.

• Это выносливое животное обеспечено и средствами для легкого передвижения по безбрежному песчаному морю. Плоские и широкие подошвы ног этого огромного млекопитающего устроены так разумно, что идти по барханам ему гораздо легче, чем коню, узкие копыта которого глубоко увязают в песке. Но ведь конь и не был сотворен как обитатель пустынь – у него на Земле другие задачи.

• Высокая грузоподъемность, «специальная обувь» вместе с названными выше преимуществами позволяют верблюду выполнять полезные для человека функции «корабля пустыни». Остановимся на некоторых примерах.

Обеспечение теплового баланса. В наследственной программе развития и функционирования организма верблюда предусмотрено абсолютно все, даже «минипроизводство» по изготовлению густой шерсти. Она ему жизненно необходима для защиты от перегрева в палящую жару и от переохлаждения при низких температурах, а также для предотвращения больших потерь влаги.

Толстый шерстяной покров помогает этому выносливому обитателю пустыни выдерживать температуру от -30 до +40 °C. Шерсть у верблюда быстро отрастает, и животное можно каждую весну стричь, получая до 7 килограммов ценной волнистой шерсти с каждой особи. Из нее выделывают сукна и знаменитые верблюжьи одеяла.

Кроме изготовления защитного покрова, организм верблюда способен с помощью управляющих систем поддерживать температурный баланс. Благодаря этому солнечные лучи днем медленно повышают температуру тела животного до 40,5 °C и соответственно снижают ее к ночи до 34–35 °C, так что вплоть до полудня верблюду совершенно не жарко.

Конец бесплатного ознакомительного фрагмента.