Как жили люди без отопления. Эти животные могут годами обходиться без воды (10 фото)
Температурные пределы жизни. Необходимость тепла для существования организмов обусловлена прежде всего тем, что все процессы жизнедеятельности возможны лишь на определенном тепловом фоне, определяемом количеством тепла и продолжительностью его действия. От тем пературы окружающей среды зависит температура организмов и, как следствие, скорость и характер протекания всех химических реакций, составляющих обмен веществ .
Границами существования жизни являются температурные условия, при которых, не происходит денатурации, белков, необратимого изменения коллоидных свойств цитоплазмы, нарушения активности ферментов, дыхания. Для большинства организмов этот диапазон температур составляет от 0 до +50°С. Однако ряд организмов обладает специализированными ферментными системами и приспособлен к активному существованию при температурах, выходящих за указанные пределы.
Виды, оптимальные условия жизнедеятельности которых приурочены к области высоких значений температур, относят к экологической группе термофилов. Термофильность характерна для многих бактерий, вызывающих самонагревание влажного зерна, сена, цианобактерии осцилатории, населяющей термальные источники Камчатки с температурой воды 85-93°С. Успешно переносят высокие температуры (65-80°С) несколько видов зеленых водорослей, накипные лишайники , семена пустынных растений, находящиеся в верхнем раскаленном слое почвы. Температурный предел представителей животного мира обычно не превышает +55-58°С (раковинные амебы, нематоды , клещи , некоторые ракообразные , личинки многих двукрылых).
У многих видов растений и животных клетки сохраняют активность при температуре от 0 до -8°С. Такие организмы относятся к экологической группе криофилов (грен. Kryos -холод, лед). Кри-офилия характерна для многих бактерий, грибов, лишайников, членистоногих и других существ, обитающих в тундрах, арктических и антарктических пустынях, в высокогорьях, холодных полярных водах и т. п.
Пойкилотермные и гомойотермные организмы. Представители большинства видов живых организмов не обладают способностью активной терморегуляции своего тела. Их активность зависит прежде всего от тепла, поступающего извне, а температура тела - от величины температуры окружающей среды. Такие организмы называют пойкилотермными (эктотермпыми). Пойкило-термия свойственна всем микроорганизмам, растениям, беспозвоночным и большей части хордовых.
Только у птиц и млекопитающих тепло, вырабатываемое в процессе интенсивного обмена веществ, служит достаточно надежным источником повышения температуры тела и поддержания ее на постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Этому способствует хорошая тепловая изоляция, создаваемая шерстным покровом, плотным оперением, толстым слоем подкожной жировой ткани . Такие организмы называют гомойотермными (эндотермными, или теплокровными). Свойство эндотермности позволяет многим видам животных (белым медведям, ластоногим, пингвинам и др.) вести активный образ жизни при низких температурах.
Частный случай гомоЙотермии - гетеротермия - свойственна животным, впадающим в неблагоприятный период года в спячку или временное оцепенение (суслики , ежи, летучие мыши , сони и др.). В активном состоянии они поддерживают высокую температуру тела, а в случае низкой активности организма - пониженную, что сопровождается замедлением процессов обмена веществ и, как следствие, низкой теплоотдачей.
Температурная адаптация растений. Дня большинства наземных растений оптимальной является температура +25-30°С, а для таких требовательных к теплу растений, как кукуруза , фасоль , соя и другие виды тропического и субтропического происхождения, - +30-35°С. Следует иметь в виду, что для каждой фазы и стадии развития растений существует как оптимальный, так и верхний и нижний пределы температурного режима.
При воздействии на растение высоких температур происходит сильное обезвоживание и иссушение, ожоги, разрушение хлорофилла, необратимые расстройства дыхания, наконец, тепловая денатурация белков, коагуляция цитоплазмы и гибель.
Противостоять опасному влиянию экстремально высоких температур растения способны благодаря усиленной транспирации, накапливанию в цитоплазме защитных веществ (слизи, органических кислот и др.), сдвигам температурного оптимума активности важнейших ферментов, переходу в состояние глубокого покоя, а также занятию ими временных местообитаний, защищенных от сильного перегрева. Это означает, что у некоторых растений вся вегетация сдвигается на сезон с более благоприятными тепловыми условиями. Так, в пустынях и степях есть немало видов растений, начинающих вегетацию очень рано весной и успевающих ее закончить до наступления летней жары. Они переживают эти условия в состоянии летнего покоя - уже созрели семена или появились подземные органы -луковицы, клубни, корневища (тюльпаны, крокусы, мятлик луковичный и др.)
Морфологические адаптации, предотвращающие перегрев, практически те же самые, что служат растению для ослабления потока солнечной радиации. Это блестящая поверхность и густое опушение, придающие листьям светлую окраску и повышающие отражение солнечного излучения, вертикальное положение листьев, свертывание листовых пластинок (у злаков), уменьшение листовой поверхности и т. д. Эти же особенности строения растений одновременно обеспечивают им возможность уменьшения потерь воды. Таким образом, комплексное действие экологических факторов на организм находит отражение в комплексном характере адаптации.
Опасность низких температур для растений сводится к тому, что в межклетниках и клетках замерзает вода и, как следствие, происходит обезвоживание и механическое повреждение клеток, а затем коагуляция белков и разрушение цитоплазмы. Холод тормозит процессы роста растений, фотосинтеза, образования хлорофилла, снижает энергетическую эффективность дыхания, резко замедляет скорость развития.
Для перенесения неблагоприятных условий холодного периода года растения готовятся заранее: у них опадают листья, а у травянистых форм - надземные органы, происходит опушение почечных чешуи, зимнее засмоление почек (у хвойных), образование толстой кутикулы, утолщенного пробкового слоя и т. д.
Среди морфологических адаптации растений к жизни в холодных широтах важное значение имеют небольшие размеры (карликовость) и особые формы роста. Высота карликовых растений (карликовая береза, карликовые ивы и др.) обычно соответствует глубине снежного покрова, под которым зимуют растения, так как все части, выступающие над снегом, гибнут от замерзания. Подобная защита от холода характерна и для стелющихся форм - стлаников (кедрового стланика, можжевельника, рябины и др.) и подушковидных форм, образуемых в результате усиленного ветвления и крайне замедленного роста побегов.
Примером физиологической адаптации растений, препятствующей замерзанию воды в межклетниках и клетках, их обезвоживанию и механическому повреждению, служит повышение концентрации растворимых углеводов в клеточном соке, что способствует понижению точки замерзания.
Температурная адаптация животных. По сравнению с растениями животные обладают более разнообразными возможностями адаптации к воздействию различных температур. Обычно выделяют три основных пути температурных адаптации: 1) химическая терморегуляция (усиленное образование тепла в ответ на понижение температуры среды); 2) физическая терморегуляция (изменение уровня теплоотдачи, способность удерживать тепло или, наоборот, рассеивать его избыток); 3) поведенческая терморегуляция (избегание неблагоприятных температур путем перемещений в пространстве или изменение поведения более сложным образом).
Пойкилотермные животные , в отличие от гомойотермных, характеризуются более низким уровнем обмена веществ даже при одинаковой температуре тела. Например, пустынная игуана при температуре +37°С потребляет кислорода в 7 раз меньше, чем грызуны такой же массы. По этой причине в теле иойкилотермных животных вырабатывается мало тепла, и, как следствие, возможности химической и физической терморегуляции ничтожны. Основным способом регуляции температуры тела у них являются особенности поведения - перемена позы, активный поиск благоприятных климатических условий, смена мест обитания, самостоятельное создание нужного микроклимата (сооружение гнезд, рытье нор и т. п.). Например, в сильную жару животные прячутся в тень, скрываются в норах, а некоторые виды пустынных ящериц и змей взбираются на кусты, избегая соприкосновения с раскаленной поверхностью почвы.
Некоторые пойкилотермные животные способны поддерживать оптимальную температуру тела за счет работы мышц. Так, шмели разогревают тело путем активизации мышечных сокращений (дрожью) до +32 и 33°С, что дает им возможность взлетать и кормиться в прохладную погоду.
Гомойотермия развилась из пойкилотермии путем интенсификации обменных процессов и усовершенствования способов регуляции теплообмена животных с окружающей средой. Эффективная регуляция поступления и отдачи тепла позволяет взрослым гомойотермным животным поддерживать постоянную оптимальную температуру тела во все времена года.
Благодаря высокой интенсивности обмена веществ и выработке значительного количества тепла гомойотермные животные отличаются высокой способностью к химической терморегуляции, что особенно важно при действии холода. Однако поддержание температуры за счет возрастания теплопродукции требует большого расхода энергии, поэтому животные в холодный период года нуждаются в большом количестве пищи или тратят много жировых запасов, накопленных ранее. Например, птицам, остающимся зимовать, страшны не столько морозы, сколько бескормица. В случае хорошего урожая семян ели и сосны клесты зимой даже выводят птенцов. Но при недостатке корма в зимний период такой тип терморегуляции экологически невыгоден, поэтому слабо развит у песцов, моржей, тюленей, белых медведей и других животных, обитающих за полярным кругом.
Физическая терморегуляция, обеспечивающая адаптацию к холоду не за счет дополнительной выработки тепла, а за счет сохранения его в теле животного, осуществляется путем рефлекторного сужения и расширения кровеносных сосудов кожи, меняющих ее теплопроводность, изменения теплоизолирующих свойств меха и перьевого покрова, регуляции испарительной теплоотдачи.
Густой мех млекопитающих, перьевой покров птиц позволяют сохранять вокруг тела прослойку воздуха с температурой, близкой к температуре тела животного, и тем самым уменьшать теплоотдачу во внешнюю среду. У обитателей холодного климата хорошо развит слой подкожной жировой клетчатки, который равномерно распределен по всему телу и является хорошим теплоизолятором.
Эффективным механизмом регуляции теплообмена служит также испарение воды путем потоотделения или через влажные оболочки полости рта (например, у собак). Так, человек при сильной жаре может выделять более 10 л пота в день, способствуя тем самым охлаждению тела.
Поведенческие способы регуляции теплообмена у гомойотермных животных такие же, как и у пойкилотермных.
Таким образом, сочетание эффективных способов химической, физической и поведенческой терморегуляции позволяет теплокровным животным поддерживать свой тепловой баланс на фоне широких колебаний температуры среды.
Жилище в зимний период ассоциируется с уютным теплым домом, где приятно находиться каждому члену семьи.
Решение вопроса
Если перед вами стоит вопрос, как отопить загородный дом без газа, то следует рассмотреть наиболее распространенные способы обогрева. Сегодня это электричество.
Отсутствие возможности подключиться к центральной магистрали подачи газа заставляет владельцев загородных и частных домов задумываться над тем, как экономно отапливать дом без газа. Вариантов агрегатов и систем для отопления сегодня существует великое множество, однако большинство из них способны превращать энергию сгорания топлива в тепловую способом распространения подогретого воздуха внутри помещений посредством газа.
Если вы задумались о том, как отопить дом 200 кв. без газа, то нужно рассмотреть остальные пути решения данного вопроса. Многие владельцы частных домов в последнее время стараются переходить на автономные системы, которые более качественны, выгодны и эффективны. Если вы являетесь жителем малоэтажного частного дома или имеете дачу, то отопить данные постройки можно с помощью парового отопления, печного с использованием разных видов топлива, каменного, а также автономного электрического.
Как отопить дом без газа и электричества, вы сможете узнать ниже.
Отопление без коммуникаций
Вы можете установить отопление без коммуникаций и труб, при этом система будет состоять только из отопительных приборов. При выборе схемы с радиаторами и трудными магистралями проживание станет комфортным не только в одной комнате, но и во всем доме.
Используют самые разные виды топлива - электронное, жидкое, твердое. Стоит помнить о том, что традиционные его виды не во всех случаях можно назвать самыми дешевыми и удобными.
Основные методы отопления дома
Если вы задумались о том, как лучше отопить дом без газа, то рекомендуем прибегнуть к электричеству, которое выступает в качестве самого простого в плане организации отопления.
Если говорить о выгодности, то электричество стоит на самом последнем месте рейтинга. В качестве топлива для таких приборов можно использовать дизельное, которое тоже является достаточно дорогим удовольствием. Таким образом, 1 Гкал тепла обойдется в 3500 рублей. При этом вам придется столкнуться с неприятным запахом, который будет образовываться вблизи отопительного агрегата. Несмотря на недостатки, солярка становится для многих потребителей альтернативным доступным видом топлива.
Можно также обогреть дом с помощью угля, который является дешевой разновидностью топлива. С ним отопление будет стоить в четыре раза дешевле по сравнению с вышеописанной методикой. Таким образом, за 1 Гкал тепла придется заплатить одну тысячу рублей.
Если перед вами стоит вопрос, как отопить без газа, то можно использовать торф, который поставляется в виде брикетов. Он будет стоить примерно в полтора раза дороже по сравнению с углем.
Наиболее распространенным вариантом для отопления дома является использование дров, которые стоят мало, однако применять их не всегда удобно, а вот прогорят они намного быстрее угля.
Для приборов, которые установлены в доме, можно использовать пеллеты, они представляют собой гранулы, созданные на базе отходов древесины. Получить 1 Гкал тепла можно, заплатив 1500 рублей. При этом данный вид топлива очень удобно использовать для котлов, в которых топливо есть возможность подавать автоматически.
Отопление без газа. Альтернативные варианты
При постоянном или временном отсутствии видов топлива, к которым привык человек, можно устроить дома отопление без газа и даже без электричества. Согласно практике, если заменить эти технологии, то можно будет значительно сэкономить.
Рассматривая разные пути решения вопроса, вы можете предпочесть камины и печи, которые работают на угле или дровах. При выборе данного варианта будет необходимо выстроить соответствующие сооружения из кирпича или приобрести готовый агрегат. Это поможет организовать экологически чистый способ отопления, а некоторые модели печей позволяют готовить пищу благодаря наличию духового шкафа и варочной поверхности.
Если перед вами встал актуальный вопрос, как можно отопить дом без газа, то рекомендуем последовать опыту некоторых владельцев частных жилищ, которые прибегают к оригинальным технологиям. Они отапливаются от собственного источника электричества. При этом вы можете использовать один из двух способов автономного получения электроэнергии.
Отопление от автономного источника электричества
Как отопить дом без газа и электричества, вы узнаете, внимательно прочитав статью. Если хотите сэкономить, при всем при этом быть еще и оригинальным, то можно обогреваться от солнечной энергии. Для этого нужно купить солнечные коллекторы, которые способны преобразовывать энергию солнца в тепловую. При этом вы сможете пользоваться автономным обогревателем, который работает без электричества. Первоначально придется потратиться на приобретение соответствующего оборудования, но в процессе эксплуатации вы будете получать свет, а также тепло почти бесплатно.
Вы до сих пор думаете о том, как отапливать дачный дом без газа? Можно еще воспользоваться технологией, которая предполагает ветра в тепловую. Для этого специалисты рекомендуют приобрести готовый аппарат, который способен преобразовывать механическую энергию в электричество. Многие домашние умельцы собирают такие устройства самостоятельно. Стоит отметить, что такой агрегат достаточно прост в исполнении, вам будет необходимо изготовить ветряк, соединив его с аккумулятором и генератором. Подобные способы получения тепла, как утверждают современные дачники, чрезвычайно выгодны для загородных домов в тех местностях, где нет газопроводов. Особенно это актуально для редко посещаемых владений.
Отопление без котла и труб
Отопительная система может быть снабжена котлом, к которому, как правило, подключается конструкция из радиаторов и труб. При этом коммуникации обогревают сразу несколько комнат, что зависит от мощности прибора. Для загородного дома это наиболее актуальное решение, ведь здесь не будет котлов и труб.
Летом вы можете использовать один источник тепла, к примеру, подойдет кирпичная или металлическая печь, которая обогреет два смежных помещения. Достаточно часто при такой методике используются камины.
Если речь идет о старинном русском доме, который построен по принципу пятистенки, то для него будет достаточно одного источника тепла, например, печи. Ее лучше всего расположить по центру, между двумя рядом расположенными помещениями.
Обогрев на основе теплового насоса
Если вы пытаетесь решить вопрос, как дешево отапливать дом без газа, то можете воспользоваться довольно интересной методикой, которая не предполагает использования топлива. Технология реализуется с помощью работы уникального агрегата, который называется тепловым насосом.
Устройство и функционирование
Тепловой насос имеет в составе трубки, которые наполнены фреоном, а также несколько камер, а именно теплообменник, дроссельную камеру и компрессор. Работать данное устройство будет по аналогии с холодильником. Принцип функционирования при этом основан на жидком фреоне, который проходит по трубкам, опущенным в землю или водоем. Там в зимний период температура не опускается ниже плюс 8 градусов. Фреон при таких условиях начинает кипеть, для этого ему необходимо всего лишь 3 градуса тепла.
Поднимаясь вверх, вещество, которое становится газообразным, заходит в камеру компрессора, где значительно сжимается. Как известно, если сжать какое бы то ни было вещество на ограниченном пространстве, то это приводит к повышению его температуры, поэтому фреон нагревается до 80 градусов.
Отдавая образованное тепло сквозь теплообменник системы отопления, масса проходит в дроссельную камеру, где температура и давление понижаются, тем самым фреон превращается в жидкость. На следующем этапе он отправляется в глубину, чтобы согреться и повторить цикл снова.
Все еще не знаете, как дешево отапливать дом без газа? Можете применить данную довольно эффективную технологию, для реализации которой, несомненно, понадобится электричество. Однако расходоваться оно будет в несоизмеримо меньшем количестве по сравнению с прямым нагревом теплоносителя.
Разновидности тепловых насосов
Если вы думаете над вопросом, как дешево отапливать дом без газа, то не лишним будет рассмотреть виды тепловых насосов, которые понадобятся для обустройства системы отопления по вышеописанной технологии. Модели данного оборудования различаются по способу нагрева фреона, то есть по источнику низкоуровневого тепла.
Если у дома есть наземный водоем, то лучше всего выбрать водяной насос, который предназначен именно для этого. Данная разновидность устройства подойдет и для подземных вод. В продаже можно встретить воздушные и земляные насосы. Название агрегата включает разновидность теплоносителя в установленной отопительной системе. Таким образом, паспорт к устройству должен содержать следующие слова: «грунт-воздух», «грунт-вода» или «вода-вода».
Отопление дома без газа с использованием электроэнергии
Достаточно часто владельцы загородных домов сталкиваются с серьезным вопросом, как дешево отапливать дом без газа. Самой распространенной методикой обогрева считается та, при которой применяется электроэнергия.
В зависимости от финансовых возможностей вы сможете выбрать установки и оборудование, которые будут способны обеспечить максимальный обогрев.
Электрические агрегаты выпускаются в следующих разновидностях: камины, тепловентиляторы, системы «теплый пол», инфракрасное отопление, а также конвекторы. Популярные системы «теплый пол» достаточно часто применяются для теплоснабжения жилых помещений, если есть необходимость обогреть дом без использования газа. Их устанавливают не только на полу, но и на поверхности стен, а также потолка. Для загородного дома наиболее актуальным решением будут тепловентиляторы, которые в течение короткого времени повышают температуру внутри помещений до приемлемого уровня.
Использование электрических котлов
Решая вопрос, как отопить дом без газа недорого, обязательно рассмотрите как вариант электрические котлы. Данная система отопления окажется более сложной в исполнении, но в то же время наиболее эффективной. Вам потребуется приобрести и установить котел, который будет нагревать воду до необходимой температуры. После этого теплоноситель станет циркулировать по отопительной системе.
Рассматривая в качестве источника тепла, выделяют множество преимуществ, среди которых следующие: возможность обогреть жилище за короткое время, удобство эксплуатации оборудования, наличие возможности регулировать уровень обогрева, а также установка системы отопления в любое время, что позволяет обеспечить обогрев без газа.
Использование твердотопливных котлов
Решая вопрос, как отопить частный дом без газа, вы можете предпочесть твердотопливный котел. Особенно такой вариант обогрева стал популярен в европейских странах. Подобная разновидность твердотопливных агрегатов способна обеспечить экономичное отопление, а также удобство эксплуатации. Работают такие устройства не только на дровах, но и на пеллетах, угле, а также торфе. Тепло будет подаваться по трубопроводу благодаря воде, которая выступает в качестве теплоносителя. Этот способ обогрева в течение длительного времени позволяет поддерживать внутри помещений необходимую температуру, все это обеспечивается благодаря достаточно длительному горению топлива всего лишь за одну загрузку.
Заключение
После того как вы узнали, как отопить дом без газа недорого, можете реализовать одну из представленных выше идей. Важно точно определиться, какая из них будет оптимальной в конкретном случае.
Жара, духота и постоянный полумрак – вот главные впечатления, которые выносит путешественник из поездки во влажные тропические леса, из амазонской сельвы, африканской гилей, из джунглей, покрывающих острова Тихого и Индийского океанов. Для северян тропики представляются зоной вечной изнуряющей жары. Может показаться, что животные тропической зоны озабочены только тем, чтобы не перегреться и не получить солнечного удара, а над обитателями северных листопадных лесов и приполярной тайги все время висят угроза замерзнуть.
Это не соответствует действительности. Жителям влажных тропических лесов бывает холодно ничуть не реже, чем жителям Севера. В джунглях не принято одеваться в теплые шубы, и обитающие там животные, привыкнув к оранжерейным условиям существования, становятся настолько изнеженными, что страдают при самом незначительном падении температуры окружающей среды.
Как только становится прохладно, животное начинает остывать, теряет много тепла. Львиную долю тепла вырабатывают внутренние органы. Вот почему все частя тела теплокровных животных не могут иметь одинаковую температуру. Обычно поверхностные покровы и дальняя «периферия» холоднее «ядра». Такое положение противоестественно. Тепло имеет тенденцию к рассеиванию, то есть передается от более теплых предметов к более холодным, от «ядра» тела животных к его поверхности и оттуда во внешнюю среду. Таким образом, теплоотдача начинается с перераспределения тепла внутри организма. Это происходит двумя путями.
Первый – обычная теплопроводность. Если большим толстым гвоздем пробить насквозь стену, а затем паяльной лампой нагревать его головку, температура кончика, оказавшегося в соседней комнате, тоже резко возрастет. В металлах тепло распространяется очень легко. Чтобы оценить, в какой степени это свойство присуще разным веществам и материалам, познакомимся с коэффициентами теплопроводности различных веществ:
Серебро – 0,97 кал/см-сек-град.
Алюминий – 0,5
Сталь – 0,11
Вода – 0,0014
Ткани тела теплокровных животных – 0,0011.
Как видно из приведенных данных, теплопроводность тела примерно в 1000 раз ниже, чем у серебра, и это для живых организмов благо. Низкая теплопроводность не позволяет животным ни быстро прогреваться, ни стремительно остывать. Только благодаря этому мы имеем возможность успешно бороться и с жарою, и с холодом.
Потери тепла у обитателей леса происходят главным образом за счет теплопроводности: тепло организма переходит в прилегающий к телу слой воздуха и рассеивается в нем. Благодаря низкой теплоемкости и теплопроводности воздуха потери тепла не были бы велики, однако процесс теплообмена со средой этим не исчерпывается. Плотность воздуха зависит от его температуры, с ее повышением она уменьшается. Как только соприкасающийся с телом слой воздуха нагреется и его плотность уменьшится, он начнет подниматься вверх, «всплывать», а его место занимает холодный воздух, и теперь уже он воспринимает тепло тела. Этот процесс существенно ускоряется при самом незначительном ветерке. В ветреную погоду животные остывают быстрее.
Для поддержания теплового баланса огромное, иногда решающее значение имеет термоизоляция. Теплокровные животные, за очень редким исключением, одеты в шубки из меха и перьев. Качество одежды, которую они носят, находится в прямой зависимости от климатических условий.
Давайте продолжим знакомство с коэффициентом теплопроводности различных материалов, чтобы оценить теплозащитные свойства одежды четвероногих и пернатых обитателей нашей планеты:
Сухая почва – 0,0008 кал/см-сек-град.
Сухая древесина – 0,0003
Воздух – 0,000057
Мех животных – 0,000091
Обитатели Севера щеголяют в замечательных шубах и малахаях. Однако секрет высокого качества их одежды не в особых свойствах материалов, из которых состоят волосы и перья, а скорее в. их конструкции.
Живая часть волоса – корень, или волосяная луковица, – спрятана в толще кожи. То, что находится снаружи, – ствол волоса. В нем различают сердцевину, корковый слой и кожицу. Сердцевина волоса пориста. Воздух, заполняющий поры, делает его теплоизолятором. Корковый слой придает волосу прочность, а кожица предохраняет от химических и механических повреждений, Волос растет только в районе луковицы. Его ствол мертв.
Для борьбы с холодом используются два типа волос: пух и ость, Тонкие и нежные пуховые волосы гораздо теплее остевых, но зато не так прочны. Поэтому чисто пуховую шубку могут себе позволить лишь такие животные, как крот, что всю жизнь проводит в собственном доме. Большинство животных одеты в платье из обеих типов волос: мягкие и более короткие волосы греют, а длинные и жесткие остевые прикрывают их, предохраняя от возможных повреждений. Наконец, крупные сильные животные, вроде кабанов, лосей и оленей, пользуются не очень теплой одеждой, вытканной из одной грубой ости.
В дождевом тропическом лесу круглый год царит все тот же жаркий сезон, и поводов для смены туалетов не возникает. Но чем дальше от экватора, тем заметнее температурные различия между отдельными сезонами года. Летом даже в северных лесах теплую шубу хочется сбросить, а зимой немудрено замерзнуть и в ней. Как же быть?
Всепогодной одежды наземным обитателям Севера создать не удалось. Им приходится иметь хотя бы две перемены: легкую для лета и более теплую для зимней стужи. На 1 квадратном сантиметре летней серенькой беличьей шубки можно насчитать 4200 волос, а у зайца-беляка 8000. К зиме их шерсть становится в два раза гуще. Число волос на 1 квадратном сантиметре у белки увеличивается до 8100, а у беляка до 14 700. Разница значительна. В мороз беличья шубка годится разве что для небольших прогулок. В ней можно лишь выбежать ненадолго в лес, чтобы подкормиться. Спать на ветке белка не будет, за час-полтора она окоченеет. Другое дело заячья доха, в ней гораздо теплее. Беляк присядет под любым кустом, выроет ямку в снегу, спит и в ус не дует.
У черного гималайского медведя, обитателя наших дальневосточных лесов, хотя он всю зиму спит непробудным сном, уютно устроившись в сухом и теплом дупле, зимняя шкура в два раза лучше сохраняет тепло, чем летняя. Не отстают от него барибал, американский вариант азиатского черного медведя, и волк.
У птиц для теплоизоляции предназначены пух и перья. Построены они из рогового вещества, прочного, эластичного, упругого, да к тому же обладающего низкой теплопроводностью. Единственное предназначение пуха – предотвратить потери тепла. Вот почему у туканов и некоторых других обитателей тропического леса его нет совсем. Перья же выполняют много функций: позволяют птице летать, придают ее телу обтекаемую форму, предохраняют от травм. Защита кожных покровов от торчащих всюду сучьев, острых шипов и колючек в лесу вполне актуальна. На вид мягкий и нежный перьевой покров кажется простым украшением, но охотники знают, как хорошо он предохраняет птицу от порции дроби. Сидящую на воде утку убить гораздо труднее, чем во время полета, так как все важнейшие органы ее тела надежно прикрыты перьями крыльев.
Различают 3-4 типа перьев. Самые крупные поверхностные называются контурными, так как именно они формируют внешний вид птицы, контуры ее тела. Каждое состоит из центрального стержня (его нижняя полая часть, погруженная в кожу, называется очином) и отходящих от него бородок, несущих на себе более мелкие бородки, снабженные крючочками. С их помощью соседние бородки прочно сцепляются между собою. Одно перо может иметь несколько сотен тысяч бородок второго порядка с миллионами крючочков на них. Это делает перо очень надежной конструкцией. Если же под влиянием внешних воздействий соединение бородок нарушится и пластинка пера окажется надорванной, для птицы это не опасно. Сцепление бородок будет восстановлено в процессе ухода за оперением, на который птица тратит много труда и времени.
Ближе к очину пера расположен пух. Находящиеся здесь более длинные и тонкие бородки не имеют крючочков и не скреплены друг с другом. У некоторых птиц от этой же части стержня отходит веточка. Она несет небольшое опахало или пучок пуха.
Пуховые перья имеют более короткие и тонкие стержни, одетые длинными и мягкими, редко сидящими и не скрепленными между собой бородками. Часто стержни бывают такими короткими, что бородки практически растут пучком. Это уже не перо, а пух.
Нитевидные перья больше всего похожи на пуховые волосы млекопитающих, так как их тонкий нежный стержень не имеет бородок.
Птица кажется плотно закутанной в оболочку из перьев, но это не значит, что они сплошь покрывают все тело. Контурные растут лишь на некоторых строго определенных участках. Пух у одних птиц покрывает лишь участки, свободные от контурных перьев. Такая одежда бывает теплой. У других пух встречается только там, где растут перья. В этом случае он обычно бывает редок, а обладатели подобного оперения чаще всего живут в тропиках. Так одеты тинаму. Наконец, есть птицы, у которых все тело покрыто пухом. Это делает их шубку особенно теплой.
На теле птиц не так много перьев, пак кажется на первый взгляд. У породистой курицы немногим более 8 тысяч, а у американского лебедя 25, но 80 процентов на шее. Число перьев мелких воробьиных птиц зависит от условий их существования и колеблется от 1100 до 4600, а на теле крохотного рубиногорлого колибри умещается всего 940 перышек, но этого явно недостаточно. Одежда колибри не обеспечивает необходимой термоизоляции.
У птиц Севера, как и у зверей, две перемены одежды: для лета и зимней стужи. Летнее пальтишко воробья сшито из 3 тысяч перьев, а на зимнюю шубку идет на 400 перышек больше. К тому же сами перышки длиннее и пушистее, поэтому зимняя одежда весит на 30 процентов больше летней. И все же, когда дни становятся прохладнее и температура воздуха снижается до 10 градусов, птицам приходится в три раза увеличивать производство тепла.
Воробей относительно недавний обитатель Севера. Чиж и щегол – аборигены зоны умеренного и холодного климата – готовятся к наступлению холодов более основательно. Летом у чижа всего 1500 перьев, зимой 2100– 2400. Щегол ростом с воробья, по на его зимнее щегольское пальто идет на тысячу перышек больше.
Ни заблаговременно приготовленная зимняя одежда, ни способность автоматически регулировать уровень производства тепла не гарантируют животное от охлаждения. Если создается угроза падения температуры тела, немедленно начинаются поиски способа восстановления теплового баланса. В первую очередь приводится в порядок одежда, чтобы никуда не поддувало, Для этого необходимо принять соответствующую позу.
Прорехи одежды, места, свободные от термоизоляции, есть у большинства животных. Чаще всего они находятся на морде, животе, на конечностях. Пока олень стоит на вытянутых ногах, более половины теряемого зверем тепла уходит через участки плохо защищенной от холода поверхности тела. Но стоит ему лечь, подобрать под себя ноги, и теплоотдача сократится в 2-3 раза. Наконец, сворачиваясь, животные закрывают все «форточки» и существенно сокращают площадь поверхности тела, непосредственно соприкасающуюся с холодным воздухом.
Особенно виртуозно сворачиваются мелкие животные. Спящая в снегу лисица превращается в шар и последнюю форточку – голый кончик носа прикрывает хвостом. Такая поза дает ей возможность в пять раз уменьшить теплопотери и позволяет легко обходиться без теплого дома. Лисы зимой у нас на Севере перестают пользоваться норами и круглые сутки проводят на открытом воздухе.
Насколько важно сокращение поверхности тела, показывают шаровые броненосцы. Свернуться в плотный шар способны представители всего лишь двух видов. Они это делают в случае опасности и становятся недоступными для своих главных врагов – лисиц и волков: ни прокусить панцирь, ни развернуть плотный шар хищники не могут. Второй повод свернуться – понижение внешней температуры. Панцирь не слишком надежная защита от холода, однако свернувшийся броненосец перестает мерзнуть.
В приведенных выше табличках удельной теплопроводности различных материалов сведения о свойствах оперения отсутствуют, так как они весьма непостоянны. Одежда зверей и птиц обладает удивительным свойством: она по желанию владельцев может стать то более теплой, то начинает хуже сохранять тепло. Все зависит от того, как ее носят. Если мороз крепчает, птица взъерошит перышки, зверь распушит мех, им становится теплее. При этом число волос и перьев остается, конечно, прежним, но зато в пустотах между ними резко увеличивается количество воздуха, а он, как мы видели, обладает наиболее выраженными теплоизолирующими свойствами.
Кукша, ближайшая родственница сойки, обитающая в таежных лесах от Сахалина на востоке до Скандинавии на западе, умудряется нахохлиться даже во время полета. Это позволяет ей легко переносить самые жестокие холода.
Когда животным становится жарко, перышки, пух или волосы плотно прижимаются к телу. Одежда становится значительно тоньше, и ее теплоизолирующие свойства снижаются.
Обычному человеку достаточно трудно выжить в течение нескольких дней без воды, однако некоторые животные могут обходиться без нее годами.
В соответствии с данными НАСА, 2016 год может быть признан самим жарким на планете. И такие высокие температуры приводят к засухам. К примеру, восточное Средиземноморье переживает самую сильную засуху за последние 900 лет.
Жизнь без воды
Дефицит воды приводит к потерям среди людей и животных. Как правило, мы теряем от четырех до девяти стаканов воды в день, через пот, мочу и дыхание. Если не пить достаточно воды, чтобы утолить жажду, затраты могут быть слишком высокими. Симптомы обезвоживания варьируются от усталости, головных болей и мышечной слабости к учащенному сердцебиению и в конечном итоге потере сознания.
Многие животные также страдают без воды. Но некоторые из них, особенно те, которые живут в сухой сезонной среде, могут быть достаточно изобретательными, когда речь идет о борьбе с засухой.
Сбережения на пыльный день
Ни один дом в пустыне не может быть полным без резервуара для хранения воды, но для некоторых животных он является внутренним.
Черепахи, в том числе пустынные и гигантские на Галапагосских островах, хранят воду в мочевом пузыре. Когда идет дождь либо же когда они получают доступ к зелени, черепахи заполняют мочевой пузырь водой. В засушливые времена они могут извлекать из него воду благодаря проницаемым стенкам органа.
А вот австралийская влагоудерживающая лягушка хранит воду в жабрах, их тканях, а также мочевом пузыре. Эта раздутая амфибия может хранить достаточное количество воды, для того чтобы удвоить свой вес. После того как полностью заполнится водой, она может жить 5 лет, не пополняя эти запасы.
Другие обитатели пустыни используют внешние резервуары для хранения воды в виде таких лягушек. Змеи, птицы, крупные лягушки, крокодилы и дикие собаки могут использовать их. Во время сухого сезона аборигены Тиви выкапывают лягушек и выдавливают из них воду.
Пальто из слизи
Другие существа, страдающие от засухи, нашли способ защитить свои тела так, чтобы не терять из них воду. В пустынях Северной Америки живут жабы-чесночницы, которые используют свои когти, чтобы выкапывать глубокие норы под землей. Там они скрываются на три четверти года. Находясь в этих норах, жабы вырабатывают слизистую оболочку для экономии воды. На поверхности они появляются 10 месяцев спустя, когда чувствуют сильный шум дождя на поверхности.
Некоторые древесные лягушки также уменьшают потерю воды за счет секреции непроницаемого воскового материала на их коже. В Южной и Центральной Америке древесные восковые лягушки-обезьяны ищут безопасное место, а затем начинают надавливать на горло и брюшные стенки. В то же время с помощью лап они растирают липидные выделения по всему телу.
Двоякодышащие существа
Африканские двоякодышащие рыбы развили этот подход еще больше. Это похожая на угря рыба, которая живет на мелководье и в болотах. Но когда вода высыхает, эти водные существа превращаются в наземных обитателей, которые дышат воздухам и могут слышать с помощью атмосферы, а не воды. Все двоякодышащие рыбы имеют мочевой пузырь, который превращается в «легкие», и высокоразвитые уши, похожие на те, что имеют наземные животные.
Во время сухого сезона эти рыбы роют глубокую нору в засохшей грязи, используя свои брюшные плавники, а затем выделяют покрытие из тины, чтобы свести потерю воды к минимуму. Находясь в этом клейком одеянии, двоякодышащие рыбы могут «спать» в состоянии анабиоза в течение трех-пяти лет, без необходимости есть или пить. Они просыпаются только в то время, когда становится доступной пресная вода.
Забудьте о питье, просто ешьте
Для пустынных животных питание часто является одним из лучших источников воды, а ведь еда может сохраниться, когда нет влаги. Североамериканские сумчатые крысы и мыши собирают семена, когда условия влажные и растений много. За счет этих семян они живут оставшуюся часть года. Эти грызуны проводят жаркие сухие дни в своих норах и наружу выходят только ночью. Поскольку семена, которыми они запасаются, отличаются высоким содержанием углеводов, грызуны получают энергию и метаболическую воду, поэтому у них нет необходимости пить.
В то время как грызуны полагаются на углеводный обмен, более крупные млекопитающие, к примеру, верблюды и ориксы, больше полагаются на жировой обмен. При расщеплении животным одного грамма жира высвобождается 1,12 миллилитров воды. Поэтому верблюды хранят не воду в своих горбах, а жировые запасы.
Если жир является таким хорошим источником воды, вы можете спросить, почему в пустыне нет огромного количества животных, способных продержаться на собственных его запасах. Тем не менее если у животных жир будет распределен равномерно по телу, они также будут страдать, поскольку он является хорошим изолятором, который улавливает тепло тела. Это значит, что жировые отложения должны сохраняться в одном или двух местах на теле.
Установка утечки
В то время как насекомые и кактусы могут обеспечить скудный запас воды, большинство животных выживают благодаря экономному ее использованию. Эти расчетливые существа разработали хитроумные способы, чтобы остановить медленную утечку влаги, вызванную потоотделением, дыханием, мочеиспусканием и экскрецией.
К примеру, сумчатые крысы имеют мешочки возле щек, которые полностью лишены слюнных желез. Эти сухие «продуктовые мешки» расположены в складках, отдельно от остальной части рта, так что грызуны не тратят ни капли слюни, когда переносят свои запасы.
В то время как потливость и тяжелое дыхание могут помочь животным в пустыне охладить свое тело, это также приводит к дорогостоящим потерям воды. Чтобы обойти эту проблему, верблюды имеют меньше потовых желез и не способны тяжело дышать. Они позволяют температуре их тела вирироваться на 6 градусов на протяжении дня. Человек, к примеру, тратит много энергии, чтобы сохранять температуру тела на одном уровне. А вот верблюды смогли расслабить пределы регулирования температуры тела. Это отличный способ уменьшить зависимость от воды.
Как нужно дышать
Более того, верблюды, страусы и сумчатые крысы имеют специализированные дыхательные системы, которые помогают им выдыхать меньше воздуха.
Воздух в легких сумчатых крыс всегда теплый и насыщенный водой, однако кончики их носов холодные. Посередине есть длинный и извилистый проход для воздуха. По мере того как воздух проходит из легких в атмосферу, водяной пар охлаждается и конденсируется на слизистой оболочке носа. После конденсации вода возвращается назад, а не тратится в атмосферу.
Когда крыса попадает в свою нору, она выдыхает этот водяной пар, и он оказывается там в ловушке. Затем крыса снова им дышит.
Поймай, если сможешь
В то время как некоторые животные в пустыне приспособлены к экономии воды, некоторые из них находят способ ловить каждую ее каплю.
К примеру, тернистый дьявол, который живет в Австралийской глубинке, обладает способностью пить с помощью собственной кожи. Животное покрыто шипами, между которыми есть водосборные канавки. Они способны поглощать воду как промокательная бумага, в особенности в ночное время, когда роса оседает на животных и растениях. Все канавки ведут прямо в рот ящерицы, которая всасывает капли воды из своего тела.
Песчаные рябчики также могут впитывать небольшое количество воды и хранить ее в своих перьях. Это крайне важно, поскольку часто они гнездятся за 50 километров от источников воды.
