Собаки. Новый взгляд на происхождение, поведение и эволюцию собак - Коппингер Лорна (читать книги онлайн бесплатно регистрация txt) 📗
У крупного животного организм состоит из большего числа клеток, но масса обслуживающих их мышц и костей относительно меньше. Динамика бега очень крупных собак быстро становится беспорядочной. Ньюфаундленды любят купаться в воде потому, что действует выталкивающая сила, уменьшающая вес тела и нагрузку на ноги.
Вода не только поддерживает, но и охлаждает организм. Почему не существует собак массой более 100 кг? Очевидно, такие собаки просто физически невозможны, хотя бы из-за проблематичности регуляции температуры тела. Всякая живая клетка в процессе своего обмена веществ вырабатывает тепло; упрощенно можно сказать, что она сжигает сахар. У собак ткани богато пронизаны кровеносными сосудами, а сама кровь содержит много гемоглобина, так что клетки в изобилии получают кислород и тканевое дыхание с выделением тепла весьма интенсивно, а это создает проблему теплоотдачи. Собственно, эта трудность свойственна не только собакам, а всем млекопитающим.
Диаграмма накопления тепла в организме (см. рис. 28) показывает, что при массе тела более 20 кг проблема избавления от тепла становится весьма острой. Этот график составлен для состояния покоя. Если же собака в движении, тепловая нагрузка стремительно увеличивается. Быстро бегущая собака производит огромное количество тепла.
Почему нужно избавляться от излишков тепла? У собак, как и у людей, действует ряд механизмов, регулирующих температуру тела таким образом, что она поддерживается постоянной; это необходимо для оптимального обмена веществ на клеточном уровне. Так, клетки головного мозга человека работают наилучшим образом при температуре 37°С. Если мозг охлаждается до 34,4°С, мыслительный процесс прекращается. При повышении температуры на 4°С выше оптимальной клетки мозга подают тревогу, а при температуре 41,1°С они начинают отмирать.
Рис. 28. Накопление тепла в зависимости от массы тела. У крупных собак с округлыми формами в организме неизбежно накапливается тепло. Они легко выживают в условиях арктической ночи. Но при интенсивной физической нагрузке теплопродукция очень велика, что опасно, если нет теплоотдачи. Хорошие ездовые собаки некрупные и при длительном беге вполне справляются с этой проблемой.
(По работе Phillips et al., 1981).
Нормальная температура тела у собак составляет 44,2°С. При температуре 37°С нормальное функционирование клеток уже невозможно. Изучая терморегуляцию у ездовых собак, Дейв Шимель и я применяли термистор — крошечный измерительный прибор, который дают собаке проглотить с пищей, и затем он посылает сигналы о температуре в желудке дистанционному приемному устройству. Вместо саней мы присоединили упряжь к пикапу с оборудованием, что позволяло отслеживать и контролировать скорость собак. Однажды Дейв выступал в качестве погонщика, а я записывал показания приборов. Вдруг у собаки по кличке Полночь температура начала падать. Испугавшись, что Полночь в опасности, мы остановили машину и осмотрели её, но собака выглядела вполне жизнерадостно. Мы продолжили путь, но её температура продолжала падать и опустилась значительно ниже 37°С. Пришлось снова остановиться. У Полночи по-прежнему не было никаких признаков недомогания. Я счел, что, скорее всего, термистор неисправен. Мы снова тронулись. Через какое-то время Дейв, сидевший за рулем, просиял улыбкой. «Полюбуйся на Полночь», — сказал он мне, и я увидел, как она на бегу нагнулась и ловко набрала полный рот снега. Показания термистора, разумеется, опять упали.
Среди млекопитающих человек лучше всего умеет избавляться от излишков тепла, но зато испытывает большие трудности с его сохранением. Собаки, наоборот, с трудом выделяют излишки тепла, но прекрасно его сохраняют. Точкой равновесия между накоплением тепла и избавлением от его излишка является температура окружающей среды около 21°С для людей и 16°С для короткошерстных ездовых собак. Нельзя тренировать собак при температуре воздуха выше 16°С, это опасно для животных.
Из рис. 28 понятно, что у небольших собак меньше накопление тепла, чем у крупных. В этой связи примечательно, что хорошие ездовые собаки весят обычно около 20—25 кг, т. е. находятся как раз на границе тех значений массы тела, при которых накопление тепла начинает резко увеличиваться с увеличением размеров. Согласно стандарту породы, у сибирских лаек максимальная допустимая масса тела составляет 27 кг.
У крупных собак больше объем клеток и меньше площадь поверхности для выделения тепла. Поскольку собаки покрыты шерстью, охлаждение путем потоотделения у них невозможно. Испарение жидкости, дающее охлаждение, достигается учащенным дыханием с высунутым языком, что снижает температуру в первую очередь легких и мозга. Единственное место, которое у собак потеет — это подушечки лап, но площадь поверхности этой части тела слишком мала, чтобы обеспечить сколь-нибудь ощутимое выделение тепла. Теплоотдача происходит в основном путем расширения подкожных вен и артерий: теплая кровь поступает к поверхности тела, с которой тепло рассеивается. Этот механизм у собак осложнен тем, что шерстный покров ухудшает выделение тепла. И чем крупнее собака, тем проблемнее теплоотдача.
Изучая терморегуляцию у ездовых собак, я с удивлением обнаружил, что ректальная температура у них составляет 42°С. Не имея эффективного механизма ликвидации излишков тепла, они не могли бы так быстро бегать. Собаки могут охлаждать мозг путем теплоотдачи с языка и носа; таким образом они поддерживают нормальную температуру мозга, когда общая температура тела растет. Самую высокую ректальную температуру я зарегистрировал у собаки по кличке Долли — 42,8°С; при этом она продолжала бежать. Но такое состояние чревато гибелью тканей. При температуре выше 44,4°С клетки тела отмирают.
Крупные и сильные маламуты при беге в упряжке начинают испытывать тепловую перегрузку очень быстро, причем в первую очередь страдает мозг. Площадь поперечного сечения языка у них лишь ненамного больше, чем у собак массой 20—25 кг или такс, а охлаждать нужно гораздо больший объем клеток. Вот почему я предпочел бы маламутам такс.
У борзых с их быстрым бегом в два такта та же самая проблема: при массе тела около 30 кг во время высокоскоростного бега накапливается слишком много тепла. Правда, площадь поверхности тела у них благодаря уплощенной обтекаемой форме больше по сравнению с собаками того же веса, но обычной формы. Возможно, такое телосложение изначально было приспособлением к жизни в пустыне, а быстрый бег — лишь следствие приспособленности к жарким условиям. Аналогично 12-килограммовые деревенские собаки, живущие в тропиках, приспособлены к жаре и влажности.
Почему относительно тяжелые борзые способны с высокой скоростью бежать короткие дистанции, не страдая от перегрева? Борзые — спринтеры, а ездовые собаки — стайеры, марафонцы. На спринтерский бег (как у собак, так и людей) расходуется энергия, образующаяся при мобилизации гликогена (сложного полисахарида) печени. Спринтеру важно иметь большую печень и длинные ноги, которые надо передвигать очень быстро (за счет мобилизации гликогена). Чем больше печень, тем больше в ней гликогена. Когда гликоген печени полностью истрачен, что может произойти менее чем за минуту, обмен веществ должен переключиться на другой источник энергии, а именно жирные кислоты; это переключение занимает некоторое время.
Человек пробегает 100 метров примерно за 10 с, борзая — 500 м за 30 с. Это время можно даже не дышать, т. е. энергия образуется анаэробно — без кислорода. Но если гликоген печени оказывается израсходован ранее конца дистанции, то спринтер — будь то человек или собака — падает без сил.
Наблюдается примечательная разница между размерами спринтеров и марафонцев, как людей, так и собак. Спринтеры-люди (мужчины) весят обычно около 65 кг — на 30% больше, чем хорошие марафонцы, у которых масса тела, как правило, до 55 кг. Такое же соотношение между борзой и ездовой собакой. Борзая не так вынослива, её энергия быстро исчерпывается.
