Кипящая кровь: почему птицы не замерзают зимой
Московка (Periparus ater), также известная как чёрная синица, представитель семейства синицевых.
Фото Pixabay.
Лазоревка, или синяя синица (Cyanistes caeruleus).
Фото Johan Nilsson/Lund University.
Исследователи из Лундского университета в Швеции выяснили, как птицам удаётся не замерзать даже в самые суровые зимы. Оказывается, всё дело в составе их крови, которая к зиме начинает вырабатывать тепло, прямо как радиатор центрального отопления.
Если быть точным, дело не просто в составе крови, а в крохотных энергетических реакторах внутри клеток – митохондриях. У млекопитающих митохондрии содержатся преимущественно в мышцах, ведь именно им необходимо больше всего энергии для функционирования. Однако у птиц митохондрии присутствуют даже в эритроцитах (красных клетках крови), и именно на эту особенность обратили внимание учёные в этот раз.
Исследователи изучили состав крови трёх видов синиц: большой синицы, лазоревки и московки. Образцы крови брались у птиц два раза, ранней осенью и в конце зимы. Учёные выделили из крови птиц красные кровяные тельца и измерили количество кислорода, нужного митохондриями, с помощью специального аппарата: клеточного респирометра.
Так биологи определили, сколько кислорода было затрачено на производство энергии, а сколько – на выделение тепла. Также исследователи подсчитали число митохондрий в каждом образце крови.
Сравнение осенних и зимних анализов крови показало, что зимой концентрация митохондрий в крови синиц становится выше. Кроме того, эти органоиды работают активнее в зимний период, в результате организм генерирует большее количество тепла.
Для учёных это было удивительным открытием. Биологам известно, что зимой у птиц ускоряется метаболизм. И они предполагали, что митохондрии будут производить больше энергии, но повышение выработки тепла стало для них неожиданностью.
Существует устоявшееся мнение, что птицы греются зимой за счёт сокращения грудных мышц, встряхиваясь и взъерошивая перья. Теперь же учёные открыли совершенно иной механизм терморегуляции зимующих в родном ареале птиц.
В дальнейшем исследователи продолжат поиск причин, провоцирующих рост числа митохондрий в крови морозостойких птичек. Возможно, сами по себе низкие температуры заставляют их кровь «закипать», а может быть, на работу митохондрий как-то влияет зимний рацион питания.
Научная статья с результатами исследования была опубликована в издании The FASEB Journal.
К слову, ранее мы писали об «умном» браслете, который поддерживает оптимальную температуру тела человека в любое время года.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим«.
Источник
Кипящая кровь: почему птицы не замерзают зимой
Крохотные синицы проводят весь год в родных краях, стойко перенося даже самые суровые зимы. Выяснилось, что им помогает выжить необычный механизм, который в прямом смысле подогревает этих маленьких пернатых изнутри.
Исследователи из Лундского университета в Швеции выяснили, как птицам удаётся не замерзать даже в самые суровые зимы. Оказывается, всё дело в составе их крови, которая к зиме начинает вырабатывать тепло, прямо как радиатор центрального отопления.
Если быть точным, дело не просто в составе крови, а в крохотных энергетических реакторах внутри клеток – митохондриях. У млекопитающих митохондрии содержатся преимущественно в мышцах, ведь именно им необходимо больше всего энергии для функционирования. Однако у птиц митохондрии присутствуют даже в эритроцитах (красных клетках крови), и именно на эту особенность обратили внимание учёные в этот раз.
Исследователи изучили состав крови трёх видов синиц: большой синицы, лазоревки и московки. Образцы крови брались у птиц два раза, ранней осенью и в конце зимы. Учёные выделили из крови птиц красные кровяные тельца и измерили количество кислорода, нужного митохондриями, с помощью специального аппарата: клеточного респирометра.
Так биологи определили, сколько кислорода было затрачено на производство энергии, а сколько – на выделение тепла. Также исследователи подсчитали число митохондрий в каждом образце крови.
Сравнение осенних и зимних анализов крови показало, что зимой концентрация митохондрий в крови синиц становится выше. Кроме того, эти органоиды работают активнее в зимний период, в результате организм генерирует большее количество тепла.
Для учёных это было удивительным открытием. Биологам известно, что зимой у птиц ускоряется метаболизм. И они предполагали, что митохондрии будут производить больше энергии, но повышение выработки тепла стало для них неожиданностью.
Существует устоявшееся мнение, что птицы греются зимой за счёт сокращения грудных мышц, встряхиваясь и взъерошивая перья. Теперь же учёные открыли совершенно иной механизм терморегуляции зимующих в родном ареале птиц.
В дальнейшем исследователи продолжат поиск причин, провоцирующих рост числа митохондрий в крови морозостойких птичек. Возможно, сами по себе низкие температуры заставляют их кровь «закипать», а может быть, на работу митохондрий как-то влияет зимний рацион питания.
Научная статья с результатами исследования была опубликована в издании The FASEB Journal.
К слову, ранее мы писали об «умном» браслете, который поддерживает оптимальную температуру тела человека в любое время года.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим«.
Источник
Почему птицам не холодно бегать босиком по снегу и плавать в оледенелых озёрах?
«Вот дубак же» — думаешь ты, выходя зимой из подъезда. Кругом снег и лёд, пальцы на ногах сами поджимаются в зимних ботах от воспоминаний о прогнозе погоды на сегодня. И тут ты замечаешь, как соседская бабуля кормит голубей, воробушков и прочую пернатую братию. И все эти птички абсолютно босиком ! Да как же так? Почему всякие пернатые голубцы ходят по снегу, спят на металлических карнизах, а утки ещё и плавают в ледяной воде без малейшего вреда для здоровья? Сейчас расскажем.
Начнём с того, что босоногие птицы отморозить лапки при очень низких температурах всё-таки могут — абсолютной защиты природа не дает никому. Однако может дать массу интересных плюшек, которые при правильном использовании помогают животным выжить в не очень благоприятных условиях.
И первая плюшка, которой снабдила эволюция наших морозостойких друзей — толстая кожа на лапах . Ножки птиц покрыты щитками из плотных кожистых пластинок , они-то и играют роль теплоизолятора .
Ну, допустим, в −2 или даже в −5 это поможет. Но как быть в −30? Давайте вспомним: а как вообще отапливается тело? Горячая кровь из тела идёт по артериям в конечности, там остывает и возвращается через вены в тело, погреться.
Помните, как у вас на морозе коченеют пальцы, не давая вам завязать шнурки ? Всё дело в сосудистом спазме — это ваш организм, сберегая тепло, автоматически уменьшает кровоток в конечностях . Такой сосудистый спазм снижает работоспособность рук и ног, но сберегает внутренние органы от переохлаждения .
Тело как бы запирает тепло в организме , не выпуская горячую кровь остывать «на периферию», чтобы вы не задубели полностью . Так вот, если ноги и руки людей буквально стынут от холода из-за недостатка горячей крови в конечностях, то птицы преодолели это ограничение! Они сами регулируют кровоток в лапках , благодаря чему их конечности не мёрзнут вовсе!
Дело в том, что артерии, несущие горячую кровь, плотно переплетены в ногах птицы с венами, возвращающими холодную кровь в тело . Средняя температура артериальной крови 40 градусов , а холодной венозной может опускаться аж до 3 !
Если бы такая холодная кровь попадала напрямую в тело птицы — та бы быстро окоченела. Но венозная кровь использует пролегающие близь неё артерий, как батарею, согреваясь по пути в тело . Голубь или утка сама решает, сжать или расширить сосуды, а ты не можешь решить, какие носки надеть сегодня. Стыдно, человек!
Палец вверх, подписка — неоценимая поддержка нашего труда.
Источник
Как птицы выживают зимой? (часть 1)
Кажется логичным, что большинство птиц покидают северные районы, чтобы зимовать где-то теплее, например, в тропиках. Их умение покидать свои дома, и преодолевать зачастую колоссальные расстояния два раза в год, указывает на их огромную необходимость избегать альтернативы — оставаться и терпеть воющие метели и отрицательные температуры.
Тем не менее, некоторые птицы остаются на родине и сталкиваются со смертельно холодной зимой, несмотря на непреодолимые шансы погибнуть. То, что они могут и делают, вызывает у нас трепет и удивление, потому что это требует как минимум решения сразу двух проблем одновременно.
Первая — поддерживать повышенную температуру тела — обычно около 105 ° F для птиц — чтобы оставаться активными. Люди на севере с нашей температурой тела 98,6 ° F сталкиваются с той же проблемой зимой, когда им нужно оставаться достаточно теплыми, чтобы они имели возможность функционировать.
Вторая проблема , которую нужно преодолеть холодной зимой, — это найти еду. Для большинства птиц запасы пищи значительно сокращаются зимой, когда пища больше всего нужна в качестве топлива для поддержания их температуры.
Можно задаться вопросом, может быть эти птицы наделены каким-то волшебным даром, чтобы выживать зимой. Короткий ответ: НЕТ. Они решают проблему зимнего выживания различными способами, часто делая много вещей одновременно. Хотя некоторые виды разработали эволюционный эквивалент запатентованных решений, большинство птиц следуют простой формуле: максимизировать количество потребляемых калорий, одновременно сводя к минимуму потраченные калории.
Черношапочная гаичка
Синицы (как большинство круглогодичных северных птиц) выдерживают зиму голыми неизолированными ногами и ступнями. И все же их пальцы остаются гибкими и функциональными при любых температурах, в то время как наши ноги, если бы даже они были такими маленькими, замерзли бы в глыбу льда за считанные секунды. Разве они не простужаются?
Их ноги остывают почти до нуля, около 30 ° F. Конечно, уровень комфортной температуры для ног птицы, вероятно, очень отличается от нашего; они не будут чувствовать себя некомфортно, пока не произойдет повреждение от замерзания (образование ледяных кристаллов).
Но ноги синицы не замерзают потому, что температура их ног регулируется вблизи точки замерзания и может оставаться холодной большую часть времени в течение всей зимы, даже если температура тела остается высокой.
Каждый раз, когда птица передает тепло (через кровь) от ядра тела к конечностям, она должна производить больше тепла в ядре для замены. Таким образом, если синица будет поддерживать ноги при той же температуре, что и ядро тела, она очень быстро потеряет тепло, и это будет настолько энергетически затратно, что любая птица, которая делает это, быстро истощит запас калорий. Птицы с теплыми ногами вряд ли смогут кушать достаточно быстро, чтобы оставаться в тепле и быть активными.
Тем не менее, ноги Черношапочной гаички снабжены непрерывным кровотоком. Теплая артериальная кровь, направленная к ногам от тела, течет рядом с венами охлажденной крови, возвращающейся от ног к телу. По мере того как тепло передается между исходящими и входящими сосудами, кровь, возвращающаяся в организм, восстанавливает большую часть тепла, которое в противном случае было бы потеряно в результате утечки.
Птицы сохраняют тепло в ядре своего тела, распушая перья. Зимой синица может выглядеть в два раза жирнее, чем летом. Но на самом деле они не становятся такими. Они просто надуты, сгущая изоляцию вокруг своих тел. Ночью они уменьшают потери тепла, ища укрытие в ямах деревьев или других щелях, и, уменьшая температуру своего тела — чем меньше разница в температуре между птицей и окружающей ее средой, тем ниже скорость потери тепла. Тем не менее, птице, возможно, придется дрожать всю ночь и сжигать большую часть ее жировых запасов, которые затем необходимо пополнить на следующий день, чтобы выжить следующей ночью.
Ночь — время кризиса для зимнего выживания, потому что не употребляется никаких калорий, чтобы заменить израсходованные. Это жесткий энергетический баланс, но, понижая температуру тела и уменьшая выработку тепла ночью, синицы и другие мелкие зимние птицы избавляются от жира, накопленного в течение дня.
В то время как физиология является ключевым компонентом выживания в холоде путем регулирования температуры, более важным фактором является потребление пищи. Внутренняя печь этой маленькой синицы должна быть постоянно разогнана. Пристальное наблюдение за синицами в зимнем лесу открывает еще один секрет их зимнего выживания.
Синицы зимой путешествует группами. Разыскивая пищу, они, кажется, выбирают практически все, и когда одна синица находит что-нибудь поесть, ее соседи замечают и присоединяются. Все это время зимняя стая синиц учится методом проб и ошибок и друг от друга.
У кормящихся синиц зимой выбор пищи остается обширным — от различных семян, пауков и яиц пауков до насекомых и их куколок. Беспозвоночных редко можно увидеть на открытом воздухе зимой на замерзшем севере, но они повсюду — спрятаны в земле, под корой, даже под водой — поскольку они используют свои собственные стратегии зимнего выживания.
Некоторые гусеницы зимуют в состоянии замерзания на ветвях деревьев. Иногда можно увидеть стаю синиц, питающихся мелкими гусеницами, спрятанными в чешуйчатых вечнозеленых листьях кедра. Какая-то везучая синица обнаружит этот тайник с замороженными гусеницами, возможно, с помощью подсказки — пятна на листе от предыдущего жевания гусениц.
Источник
Птицы зимой. Часть 1. Терморегуляция
Скоро зима. Мы будем бегать от дома до работы/общественного транспорта/автомобиля, отогреваться там и вечером снова спешить в теплый дом. Нас греют радиаторы, горячий чай, теплые вещи, — и это все помимо придуманных природой механизмов терморегуляции гомойотермных (теплокровных) животных. Зимой на выходных мы идем прогуляться в парк, подышать морозным воздухом и покормить птиц, которые остались зимовать. О том, как может быть важна наша помощь птицам и как оказать ее правильным образом, мы поговорим в следующий раз, а сейчас попробуем узнать, как бедным пташкам удается пережить зиму (хоть и не многим из них) в столь суровых условиях.
Как известно, птицы — животные теплокровные, то есть способные поддерживать постоянную температуру своего тела. У птиц она варьирует в зависимости от вида от 37 до 45 градусов по Цельсию, причем у более крупных температура тела, как правило, ниже, чем у мелких. Суточные изменения температуры могут находиться в пределах 2–4 градусов. Это не много, и нужно вообще отметить устойчивость постоянной температуры тела птиц. Это помогает им выжить в условиях холода или, наоборот, перегрева. С другой стороны, теплокровность требует постоянного поступления ресурсов для создания энергии в виде тепла, а конкретно – пищи. У птиц, как и у нас с вами, практически все съедаемое на это и тратится.
Терморегуляцию можно разделить на два типа: химическую и физическую. Для первой характерно рефлекторное ускорение внутриклеточных процессов образования тепла при снижении температуры окружающей среды. Большая часть тепла образуется в клетках скелетной мускулатуры. Тут у птицы есть два механизма в зависимости от того, насколько ей холодно. Первый – микросокращения в мускулатуре, второй – дрожь. При этом микросокращения относится к «невидимой» деятельности мышц и требуют увеличения потребления кислорода в 1,5 раза, а дрожь – к «видимой», и газообмен увеличивается в 3–4 раза. Вот так вот бедные птахи сидят ночью в лесу и дрожат. К этим «приемам» может присоединиться клеточное дыхание (см. в интернете).
Физическая терморегуляция связана, в первую очередь, с изменением положения перьев. Активная и изящная летом синица зимой сидит, «надувшись» шариком, тем самым создавая удерживаемую воздушную прослойку под перьями, уменьшающую теплоотдачу.
Источник
