Почему в пустыне верблюды не получают ожогов от песка

Уникальный организм этого животного до сих пор не перестаёт удивлять и озадачивать учёных. Практически каждая его «деталь» заточена под выживание в условиях адской жары, скудной растительности и дефицита воды. Когда в 1974−75 гг. в Сомали разразилась страшная засуха, погибло 60% крупного и мелкого рогатого скота и только десятая часть верблюдов.

Фото: Ltshears, wikipedia.org

Даже нагруженный верблюд способен пройти в караване 10 дней, ни разу не утолив жажды. Разумеется, подобную выдержку он проявляет исключительно по необходимости. Как говорил один верблюд из анекдота: «Что бы про нас люди ни говорили, а пить-то хочется!» Поэтому как только животное добирается до водопоя, то проявляет другой свой талант — напиваться быстро и до отвала. Обезвоженный верблюд способен за 10 минут поглотить 130−135 литров жидкости и не лопнуть. В дальнейшем эта вода будет расходоваться в организме предельно экономно и хитроумно.

Фото: Steve F-E-Cameron, wikipedia.org

Чтобы понять, где таятся суперспособности верблюда, давайте «разберём» его организм по винтикам.

Ноги

«Верблюд искал себе рога, но потерял копыта».
(Пословица)

Уже длинные ноги этого животного уникальны. Недаром многие учёные решили, что среди парнокопытных ему не место, и выделили верблюдов (а также родственных лам) в отдельный отряд — мозоленогие. Хотя бы потому, что копыт у мозоленогих нет — их двупалые конечности украшают кривые и очень тупые когти. Поэтому при ходьбе верблюды опираются не на кончики пальцев, как копытные, а на все фаланги. А чтобы верблюжья ступня не проваливалась в раскалённый песок и не обжигалась, её нижняя поверхность защищена упругой мозолистой подушкой.

Фото: Bjorn Christian Torrissen, wikipedia.org; скан из книги Д. Нири «Дикие стада», М: Мир, 1984.

Мозолями защищены также колени и грудь верблюда — на тот случай, если он решит прилечь отдохнуть.

Глаза

Крупные выпуклые чёрные глаза с густыми ресницами тоже даны верблюду не зря. У него чрезвычайно острое зрение, позволяющее заметить движущегося человека на расстоянии километра. Ну, а ресницы предохраняют глаза во время песчаных бурь.

Нос

Чтобы тот же летящий песок не попал в нос, ноздри верблюда могут плотно смыкаться. А носовая полость обладает двумя замечательными качествами. Во-первых, она умеет адсорбировать выдыхаемый водяной пар и возвращать его обратно в организм. Во-вторых, верблюд способен учуять воду или свежее пастбище за 40−60 км.

Рот

Своим «спесивым» обликом наш герой обязан длинной морде с большими раздвоенными губами. В одной арабской сказке говорится, что когда Аллах наградил верблюда женой, тот так широко улыбнулся, что морда и треснула.

Фото: S. Taheri, wikipedia.org

Ротовая полость животного выстлана толстой кожистой подкладкой, благодаря которой верблюд без риска ест самые жёсткие и колючие растения (одно даже так и прозвали — «верблюжья колючка»). Не пугают верблюда и растения с большим содержанием соли, которыми брезгуют другие пустынные жители.

Пищеварительная и мочевыделительная системы

Когда-то давно учёные предполагали, что именно в своём желудке верблюд сохраняет запасы воды на «чёрный день». Мол, в критической ситуации человек даже может утолить из этого желудка жажду.

Й. Вагнер «Африка: рай и ад для животных»:
Данная версия уже давно опровергнута. Тот, кто когда-нибудь присутствовал при забое и разделке верблюда, знает, что в его желудке меньше жидкости, чем у коровы и других жвачных животных. Это кашеобразное содержимое, конечно, можно процедить через полотняную тряпку, но в полученной жидкости будет такое же количество соли, как и в крови. Человек должен быть действительно на краю гибели, чтобы решиться воспользоваться этим зеленоватым, с гнилостным запахом «питьём».

Зато кишечник верблюда имеет специальные клетки, которые способны поглощать всю поступающую в организм воду. Из-за этого фекалии верблюда настолько сухие, что бедуин сразу может топить ими печку.

Под стать фекалиям и верблюжья моча — густая, как сироп, и практически лишённая мочевины. Дело в том, что почки верблюда не только предельно всасывают воду, но ещё и вторично перерабатывают мочу, поглощая из неё азот — ценный материал для синтеза белка.

Потовыделение и температура тела

Как известно, млекопитающие — животные теплокровные, т. е. способные поддерживать постоянную температуру тела. Правда, за это им приходится дорого платить — тратить на обогрев много ресурсов и потеть, если температура окружающей становится выше. И то, и другое для верблюда — лишнее расточительство пищи и воды.

Конечно, это животное тоже теплокровное, но его терморегуляция более «гибкая». Чтобы зря не терять влагу, тело верблюда способно без вреда нагреваться до 40 градусов и только при более высокой температуре воздуха начинать потеть. В результате в одних и тех же условиях верблюд теряет воду в три раза медленнее, чем осёл.

Зато холодной ночью температура верблюжьего тела способна опускаться до 35 градусов. Таким образом он одновременно экономит ресурсы и охлаждается, чтобы встретить новый жаркий день.

Скан из книги Д. Нири «Дикие стада», М: Мир, 1984.

Кровь

Если человек лишится хотя бы 12% находящейся в организме жидкости, его ждёт неминуемая смерть. При таком обезвоживании кровь сильно густеет и перестаёт должным образом переносить кислород. А вот верблюд остаётся жив и при потере 25%, потому что у него влага из организма уходит неравномерно. Первой её теряют ткани тела, поэтому кровь не густеет очень долгое время. Недаром животное может напоминать высохший скелет, но при этом быть на ходу.

Кровь мозоленогих вообще не имеет аналогов среди млекопитающих. Если у остальных братьев по классу красные кровяные тельца — эритроциты — имеют форму вогнутого диска, то у верблюдов они овальные, как дыня. Дело в том, что воды в верблюжьей крови накапливается много, и такая форма эритроцитов помогает им не лопнуть от т.н. осмотического давления.

Горбы

«У верблюда два горба, потому что жизнь — борьба!»
(Народный фольклор)

То, что в верблюжьих горбах хранится не вода, а жир, полагаю, знают многие. Почему жир собран в такие «уродливые» образования, а не распределён по всему телу, догадаться тоже можно. Таким образом верблюд создаёт сверху своеобразную теплоизоляцию от палящих лучей солнца, в то время как его бока могут свободно потеть. Кроме того ночью горбы охлаждаются и затем какое-то время служат своеобразным холодным «компрессом».

Скан из книги Д. Нири «Дикие стада», М: Мир, 1984.

Но в первую очередь горбы — это резервуар питательных веществ, в условиях пустыни просто необходимый. Долгое время учёные полагали, что именно окисление этого жира снабжает организм верблюда дополнительным количеством влаги (из 100 г жира образуется 107 г воды). Но постепенно возникли вопросы.

Дело в том, что процесс окисления требует большого количества кислорода — т. е. учащённого дыхания, при котором теряется всё та же вода. Поэтому предполагают, что главные запасы воды верблюд концентрирует в тканях тела (желудок явно не может хранить те 10 вёдер, которые животное так лихо выпивает).

Конечно, в условиях отсутствия воды и пищи жир тоже идёт в дело — недаром горбы оголодавшего верблюда худеют и начинают свисать.

Как видите, к жизни в пустыне это животное экипировано более чем достаточно. А вот влажный воздух верблюды переносят неважно, поэтому в Европе их полноценно так и не акклиматизировали. Самое известное европейское верблюжье стадо завёл в XVII веке герцог Медичи. Стадо содержалось в окрестностях Пизы и просуществовало вплоть до Второй мировой войны.

Про верблюдов рассказ закончен. А вот про их сородичей из Южной Америки — ещё впереди.

Что еще почитать по теме?

Кто живёт в песках пустыни Намиб?
Какие народы охотились и ловили рыбу в Сахаре?
Тель-Арад. Что скрывается под курганами в пустыне?

Микроскопический расход горючего, огромный топливный бак, вместительный багажник и прецизионный климат-контроль. Инженерам есть чему поучиться у природы. Организм верблюда совершенен, будто идеально продуманный механизм

На наш человеческий взгляд, пустыня определенно не предназначена для жизни. Пустыни, конечно, бывают разные, но если какую-то местность называют этим словом, можно не сомневаться, что она обладает несколькими характерными признаками. В пустыне очень жарко (по крайней мере, значительную часть года) и мало воды, а та, что есть, распределена неравномерно. Растительность скудна, а ландшафт не обещает укрытия ни от солнца, ни от пыльных ветров, ни от чужих глаз. Всеми этими родовыми чертами в полной мере обладают великие пустыни Центральной Азии, раскинувшиеся от Каспийского моря до границ Маньчжурии.

Тем не менее и в этих краях есть свои обитатели — не только благополучно выживающие в таких суровых условиях, но и часто просто неспособные жить в иных местах. И самым известным из прирожденных «пустынников» по праву считается верблюд. В центрально-азиатских пустынях — двугорбый верблюд, бактриан.

Охлаждение: повышай градус

Запредельная жара и нехватка воды создают трудности всем обитателям пустыни, но к теплокровным существам (точнее, обладающим постоянной температурой тела) они предъявляют взаимоисключающие требования. Солнечные лучи и горячий воздух непрерывно сообщают телу огромное количество тепла. Для крупного животного, которое не может укрыться в норе, единственный способ избежать перегрева — постоянно сбрасывать тепло, испаряя воду, то есть расходуя самый дефицитный ресурс. Проблема кажется неразрешимой.

Бактриан отдыхает, удобно устроившись на горбу собрата

В процессе эволюции верблюды максимально сократили расход воды и приток тепла. Плотная шерсть не пропускает горячий воздух к коже: теплоизоляции способствуют полые внутри шерстинки, а также оптимальное распределение остевых волос и подшерстка. На спине, которая под солнцем нагревается сильнее всего, теплозащита дополнительно усилена жировой тканью горбов. Ноздри с плотными клапанами открываются строго на время вдоха и выдоха, чтобы не испарять лишнего. Навоз верблюда предельно сухой, а моча чрезвычайно концентрирована — верблюжьи почки оставляют в ней минимум воды.

Однако только пассивными мерами проблему решить невозможно. Чем-то приходится жертвовать, и верблюд жертвует постоянством температуры тела. Если человек ощущает отклонение внутренней температуры всего на градус от канонических 36,6 как серьезное недомогание, то температура тела верблюда гуляет от 34 до 41 градуса. И лишь когда она превышает верхний предел, включаются потовые железы, избавляющие организм от ставшего опасным тепла.

Фестиваль тысячи верблюдов, гонка на 25 км по зимнему ландшафту пустыни Гоби 

Водообмен: пей до дна!

Организм верблюда способен не только экономно расходовать воду, но и запасать ее в невероятных количествах. Во время долгих переходов по засушливой местности животное может терять до 25% исходной (то есть полностью насыщенной водой) массы тела без ущерба для здоровья и самочувствия. В отчаянных ситуациях верблюду удается выжить, даже потеряв до 40% массы тела, в то время как большинство млекопитающих при потере 15–20% погибают от обезвоживания.

Отчасти это связано с тем, что у «нормальных» животных потеря воды происходит прежде всего за счет плазмы крови, из которой и отфильтровывается пот. При этом растет вязкость крови, сердце перестает справляться с нагрузкой, что в конце концов и приводит к патологиям и гибели организма. У верблюда же даже при значительных потерях воды вязкость крови практически не растет — воду отдают другие ткани, а плазма крови остается неприкосновенным запасом на самый крайний случай.

Зато уж когда верблюд добирается до водопоя, его «емкость» поражает воображение. За 10 минут животное может выпить 130–135 литров, то есть добрую четверть собственного веса. Как бы ни были совершенны механизмы, стабилизирующие состав крови, введение в организм такой массы воды в столь короткие сроки должно вызывать резкое падение осмотического давления в плазме, чреватое разрывом и гибелью кровяных клеток. Но только не у верблюда: его эритроциты имеют форму не обычного для всех прочих млекопитающих двояковогнутого диска, а дыни или мяча для регби. Данная конфигурация обеспечивает прочность, достаточную, чтобы выдержать скачки осмотического давления.

Летняя цветущая пустыня Гоби, Монголия

Наконец, еще одним приспособлением верблюда к дефициту воды можно считать его манеру двигаться. Походка верблюда — не слишком быстрая, но чрезвычайно экономичная — позволяет ему проходить до 90 километров в день, перемещаясь от пастбищ к водопоям и обратно.

Питание: жуй дважды, переваривай трижды

Жар и жажда — главные, но не единственные трудности жизни в пустыне. Дефицит влаги ограничивает продуктивность растений и к тому же делает ее резко сезонной: весной пустыня вся в цветах и зелени, но не проходит и месяца, как от большинства растений остаются лишь мертвые будылья. И тут бактриан тоже демонстрирует чудеса адаптации: пищей ему могут служить практически любые травянистые и кустарниковые растения, кроме откровенно ядовитых, а также листва и тонкие ветки деревьев. Верблюда не смущают ни колючки любого размера, ни острые, режущие края листьев осоки: его мощные губы покрыты жесткой кожей, а на внутренней поверхности губ и щек есть ороговевшие выросты, направленные назад, к глотке.

Мощным губам бактриана не страшны никакие колючки

Трава годится в любом состоянии: при выборе бактриан, конечно, предпочтет свежую и сочную зелень, но, если ее нет, подойдут и сухие стебли, в которых давно не осталось никакой органики, кроме целлюлозы. Верблюд переварит и ее: для этого у него есть сложный желудок, «технология» двойного пережевывания пищи, длинный кишечник, обеспечивающий достаточно глубокую ферментацию, и обширный набор микробов-симбионтов (они, собственно, и переваривают целлюлозу). Все это очень похоже на механизм пищеварения у жвачных — известных мастеров переработки малопитательных кормов.

На случай, если в пустыне не найдется достаточного количества даже такой скудной пищи, у верблюда всегда при себе резерв — его знаменитые горбы, практически полностью состоящие из жировой ткани. В периоды обильного питания жир в них запасается, во время нехватки еды — утилизируется. Пока в горбах остается хоть какой-то запас, верблюд чувствует себя отлично, хотя возможности поесть он не упустит никогда.

Движение: наступай на мозоль

Пустыни сильно различаются по типу преобладающих грунтов. И если по такырам (плоским глинистым пустошам, образующимся на месте пересохших водоемов) или каменистым пустыням можно ходить и ездить, как по дорогам с твердым покрытием, то передвигаться по сыпучему песку крупному и тяжелому животному трудно. К тому же любой грунт под дневным солнцем раскаляется так, что незащищенный контакт с ним может вызвать ожоги. Но у верблюда и для этого есть собственное ноу-хау — его ни на что не похожие конечности. Они заканчиваются широкими двупалыми ступнями, нижняя сторона которых представляет собой сплошную мозоль — мягкую, но плотную. При наступании эта конструкция уплощается и не позволяет ноге проваливаться в песок. Толстыми мозолями покрыты также локти и колени животного и некоторые другие части тела, которые часто соприкасаются с горячим песком или камнем. За это верблюд и его сородичи получили в зоологии название «мозоленогие».

Пальцы верблюда оканчиваются короткими тупыми ногтями, которые не несут опорной нагрузки 

Все сказанное выше справедливо как для нашего героя — бактриана, так и для его ближайшего родича — одногорбого верблюда (дромадера, или дромедара), распространенного в Северной Африке, Юго-Западной Азии и Австралии. Но у бактриана есть еще одна проблема, с которой дромадер не сталкивается. В африканских и аравийских пустынях температуры могут быть умопомрачительно высокими, но никогда не опускаются ниже нуля. А вот в пустынях и полупустынях Центральной Азии летняя жара зимой сменяется нешуточными морозами. Особенно отличается этим родина бактрианов — пустыня Гоби, где температура в холодное время года может падать ниже –40 °C.

Поэтому если дромадер круглый год покрыт короткой плотной шерстью, то у бактриана даже летняя шерсть гораздо длиннее и гуще, чем у его одногорбого собрата. А на зиму двугорбые верблюды одеваются в настоящую шубу: средняя длина зимних шерстин составляет около 7 см, на верхушках горбов и по нижней стороне шеи отрастают локоны длиной до 30 см. Весной вся шерсть сходит с бактриана клочьями, и он в это время выглядит крайне непрезентабельно.

Зной и холод, отсутствие пищи и воды — казалось бы, одомашненный бактриан способен пережить все невзгоды на свете. Однако дикие предки этого идеального «приспособленца» не дожили до наших дней. Поэтому забота о сохранении этого шедевра эволюционной инженерии теперь целиком и полностью возложена на человека.

Фото: Getty Images, Age, Alamy, Nature PL (x3) / Legion-media, iStock

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 9, сентябрь 2016