XArhive - Статья "Землерои дают урок"

Землерои дают урок

Кандидат биологических наук В. А. Межжерин
Химия и Жизнь №5, 1987 г., с. 51-54

Испокон веков труд землекопа считали очень тяжелым, а шахтера с обушком, кайлом и волокушей - каторжным. Несмотря на это, человек упорно вгрызался в землю, порой не замечая, что здесь его давным-давно опередили животные.

Они роют землю неспроста - вспомните, что у многих растений подземная часть биомассы превышает надземную. Поэтому многие насекомые, черви и зверьки в прямом смысле слова не только глядят в корень, но и используют его для пропитания. Это вынуждает их переходить к подземному образу жизни.

В подземной жизни свои преимущества: выравниваются суточные и сезонные колебания температур, возрастает защищенность от врагов, снижается конкуренция. Однако за это приходится платить большой тратой энергии на передвижение, ибо здесь без рытья не обойтись, недостатком кислорода, высокой влажностью и темнотой. Под землей затрудняется встреча особей одного вида и тому подобное.

Огромный расход энергии на рытье ставит перед исследователями вполне естественный вопрос: какие размеры тела выгоднее всего для млекопитающих - обитателей подземелий? Все знают, что тяжеловес поднимает большую штангу, чем легковес. И казалось бы, роющие млекопитающие должны быть отнюдь не миниатюрными. Однако зоологи в один голос свидетельствуют, что у всех типичных землероев небольшие размеры. Например, длина тела гигантского (!) слепыша не превышает 35 сантиметров. Правда, и очень малые размеры не дают заниматься рытьем. Так, крошечные землеройки, масса тела которых меньше семи граммов, уже не могут слабыми передними лапами извлечь спрятавшееся в почву насекомое или самим в нее зарыться.

Если с тщедушными зверьками, как говорится, все ясно, то почему землерою невыгодно стать больше гигантского слепыша?

Диаметр подземного хода возрастает по квадратичному закону, а масса тела - по кубическому. Значит, мощность животного будет расти быстрее, чем необходимый для зверька диаметр хода. Тут есть своя заковыка: если диаметр хода возрастает по квадратичному закону, то масса нарытой земли - уже по кубическому, а ее надо либо выбрасывать на поверхность, либо перемещать в другие ходы, которые уже отслужили свое. Из-за этого каждый землерой бессознательно стремится сузить диаметр своего хода, чтобы уменьшить количество перемещаемого грунта. Именно для этого эволюция наделила землероев специфической формой тела, которую специалисты именуют вальковатой. У обитателей подземелий резко уменьшается длина конечностей, хвоста и ушных раковин. Это сокращает поверхность тела, что неблагоприятно сказывается на теплоотдаче. Зато африканский слон сквозь свои огромные уши может пропустить треть всей циркулирующей крови и тем самым вывести из организма излишки тепла. Подобным же образом спасается от перегрева и домашний кролик.

Крупногабаритным животным надо много кислорода, они выделяют много тепла, что при высокой подземной влажности грозит неприятностями: влага конденсируется на шерсти, ухудшая термоизоляцию. Тут и до простуды недалеко. Конечно, этого можно избежать, проветривая систему ходов, но тогда возникнут сквозняки, которые в свою очередь породят перепады температуры. Наконец, объемистому зверю надо изрядное количество пищи, а ее под землей собирать "оптом", как это делают копытные, скажем олени или коровы, невозможно. Ведь здесь каждый корешок, любую букашку или червячка надо отделить от почвы.

Физиолог Б. Мак-Наб недавно проанализировал обмен веществ зверьков, ведущих подземный образ жизни. Выяснилось, что у тех, кто весит менее 60 г, более высокий метаболизм, чем в среднем у представителей класса млекопитающих, а при массе более 80 г метаболизм ниже среднего. Из этого следует, что те. кто весит меньше 60 г и живут под землей, вынуждены увеличивать мощность энергетического обмена, чтобы справляться с основной работой. Напротив, зверьки, тянущие больше 80 г, должны снизить энергетический обмен, потому что под землей труднее рассеивать тепло, сложнее обеспечивать себя кислородом и пищей.

Вот и выходит, что метаболизм у землероев выступает в роли ограничителя размеров тела; а лучше всего под землей живется тем зверям, которые имеют массу тела от 60 до 80 г.

Снижение уровня метаболизма и большая потребность в энергии для тяжкой подземной работы заставляет экономить буквально на всем.

Млекопитающие прокладывают ходы под землей с помощью либо передних лап, либо зубов. Так, у грызунов резцы выдвинуты далеко вперед и постоянно растут. Среди грызунов лучше всего приспособлены к рытью, пожалуй, слепыши. Зоолог В. А. Топачевский писал, что у этих зверьков нижняя челюсть так сочленяется с черепом, что может перемещаться вдоль его нижней части, как по салазкам. Благодаря этому нижняя челюсть, а следовательно, и нижние резцы могут принимать три положения.

Первое, крайнее переднее, обеспечивает их выдвижение далеко вперед - нижние резцы становятся самой выступающей структурой на морде, что позволяет рыть землю по принципу экскаватора. При этом верхние и нижние щечные зубы не накладываются друг на друга и не изнашиваются.

При втором положении нижней челюсти смыкаются верхние и нижние резцы, что очень удобно для подгрызания подземных частей растений.

Наконец, в третьей позиции нижняя челюсть сдвинута далеко назад. Это тоже размыкает резцы, но теперь выступающей структурой становятся верхние резцы, которые можно использовать как кирку. Кроме того, в третьей позиции смыкаются верхние и нижние щечные зубы, что позволяет пережевывать пищу.

Голова слепыша, если смотреть сверху, похожа на заступ, острие которого идет по краю морды. Если же на голову смотреть сбоку, то она напоминает клин. Лопатообразная форма головы удобна для выбрасывания земли на поверхность, а клинообразная форма дарит возможность максимального перемещения переднего конца головы по вертикали при минимальных движениях в области затылочного сочленения. Это в сочетании с тремя позициями нижней челюсти немало облегчает слепышу его трудовую деятельность.

Подрывая землю нижними резцами, как миниатюрным экскаватором, слепыш добирается до вкусного, с его точки зрения, корня, перемещает резцы во вторую позицию и подгрызает его. Затем сдвигает нижнюю челюсть в крайнее заднее положение и начинает пережевывать пищу. Пережевывая, подняв голову, можно перемещать землю вверх, а опуская, скалывать землю киркой верхних резцов. В результате он сразу делает три дела: пережевывает пищу, выбрасывает землю и подбирается к другому корешку.

Какова же мораль? Вот она.

Из этого, как и из множества других фактов, следует, что экономия - не людская прихоть, а первейшая потребность природы. Более того, природа - противница однобоких и узких решений, для нее оптимально все то, что полифункционально. Не подсказывает ли это нам, что, принимая те или иные технические решения, нужно отдавать предпочтение тем, которые обеспечивают одновременное достижение нескольких целей? Например, создав гаечный ключ, который может откручивать две разные гайки, мы вдвое снизили расход металла и труда, но, самое главное, удовлетворяем сразу две наши потребности.

Природа как бы убеждает, что нет безразмерных технологий, что у каждой свои экономически целесообразные пределы. Поэтому выбор масштабов для конкретной технологии следует считать одним из важнейших уроков, который преподают цивилизации землерои. Без этого нельзя рационально взаимодействовать с окружающей средой, добиваться максимума продукции при минимуме затрат.