[3], после которого при наступлении благоприятных условий способны вновь возвращаться к активной жизни.
Реакция на температуру существенно различается у так называемых холоднокровных и теплокровных животных.
Холоднокровные животные. К числу холоднокровных, или, как говорят ученые, пойкилотермных[4], относится подавляющее число видов животных: все беспозвоночные и низшие позвоночные животные до пресмыкающихся включительно. Температура тела холоднокровных животных близка или равна температуре окружающей среды и изменяется вслед за изменениями последней. Происходит похолодание — и тело холоднокровного животного становится холоднее, При потеплении температура тела повышается. В пустынях отмечены максимальные температуры тела, близкие к 50 °C, у молодых богомолов (род Mantis) и кузнечиков, передвигавшихся по песку, температура которого достигала 50,8 °C.
У насекомых, зимующих в условиях умеренного климата (например, в Польше или вообще в Средней и Восточной Европе), температура тела (или куколок и яиц) близка к 0°.
Большинство холоднокровных животных предпочитает теплый климат, и больше всего их обитает в тропиках. Если условно разделить землю на холодный пояс, умеренный и жаркий, то число видов членистоногих соответственно соотносилось бы в них, как 1:4:18.
У холодолюбивых и теплолюбивых видов бабочек из семейства Syntomidae в этих поясах еще более выразительные соотношения — 1:3:63. Эта закономерность свойственна также скорпионам, паукам, многоножкам и даже пресмыкающимся. Так, в Польше на территории в 312 тысяч квадратных километров обитает восемь видов пресмыкающихся, а на острове Ява с площадью всего около 132 тысяч квадратных километров их известно 122 вида.
Понять эту закономерность легко. В теплом климате холоднокровные животные ведут активную жизнь в течение всего года, тогда как по мере продвижения в более холодные области время проявления их активной жизнедеятельности все более ограничивается сокращением сезона благоприятных температур, а зима, начало весны и конец осени становятся периодом длительного покоя (спячки, диапаузы, анабиоза).
Интенсивность обмена веществ в организме животного находится в сложной зависимости от температуры окружающей среды. Считают, что скорость биохимических процессов возрастает в 2–3 раза при увеличении температуры на 10 °C. Имеются в виду, конечно, изменения температуры в диапазоне нормальных показателей, хорошо переносимых данным видом животного. Зависимость темпа метаболизма (обмена веществ) от температуры окружающей среды можно исследовать экспериментально.
Установлено, что личинка мучного хрущика (мучные черви) при температуре среды 15 °C потребляет за один час в пересчете на один килограмм веса тела 104 кубических сантиметра кислорода, при 25 °C — 300 кубических сантиметров, а при 32,5 °C — 520 кубических сантиметров.
Ускорение процесса метаболизма сокращает время прохождения организмом стадий индивидуального развития, сокращает длительность стадии онтогенеза. До начала метаморфоза личинкам потребуется разное время в зависимости от того, при какой температуре они содержались до этого.
Скорость прохождения стадии куколки мучным хрущиком (от момента окукливания до выхода из куколки жука-имаго[5]) в зависимости от температуры окружающей среды представлена в таблице:
| Температура в градусах по С | 13,5 | 17 | 21 | 27 | 33 |
| Время в часах | 1116 | 593 | 320 | 172 | 134 |
Из этого опыта видно, что повышение температуры среды примерно на 20 °C вызвало сокращение длительности стадии куколки более чем в 8 раз, то есть развитие было значительно ускорено.
В естественных условиях в умеренном климатическом поясе темп индивидуального развития многих беспозвоночных невысок, зима вызывает длительный период депрессии жизнедеятельности, и в итоге число поколений, появляющихся за один год, здесь невелико — нередко одно или два.
В жарком климате темп индивидуального развития беспозвоночных нередко выше, периоды депрессии короче или в некоторых природных областях отсутствуют совсем, и соответственно в течение года может быть произведено несколько, а у некоторых видов даже больше десяти поколений.
Для иллюстрации этой закономерности и чтобы ясно представить потенциальные возможности размножения беспозвоночных животных в жарком климате, сделаем расчет величины потомства у какого-либо условно взятого, пусть даже вымышленного, вида насекомого, например представленного только самками, размножающимися партеногенетически, то есть без участия самцов. И такие виды есть в природе!
Для упрощения расчета отбросим все привходящие условия и факторы, действующие в природной обстановке: врагов, паразитов, болезни, смертность на разных стадиях, стресс и прочее. Примем условно, что самка откладывает за свою жизнь 100 яиц и из них вылупляется 100 молодых самок, которые затем начинают размножаться, откладывая каждая по 100 яиц, и так далее. Пусть в средней полосе, например в Польше, этот вид насекомого производит в год одно поколение, а, допустим, в Гане оно размножается ежемесячно, то есть дает 10–12 поколений в год. Тогда в Польше от одной самки этого насекомого за год произойдет 100 особей, а в Гане — 1 000 000 000 000 000 000 000 000 особей! Если вы сомневаетесь в правильности подсчета, то проверьте сами. Вот почему холоднокровные животные несравненно многочисленнее и разнообразнее в тропических странах по сравнению с севером и средними широтами.
Развиваясь в наиболее благоприятных условиях, в оптимуме, который расположен для холоднокровных животных между тропиками, они достигают здесь наибольших размеров. Тропические многоножки достигают в длину 15 и даже 20 сантиметров при толщине в палец, тогда как самая крупная сороконожка из умеренных широт в Европе не более 4 сантиметров в длину. Сколопендры из экваториальных стран бывают гигантских размеров, длиной до 27 сантиметров, а в Югославии их максимальная длина — 8—10 сантиметров, в Польше же они вообще уже не встречаются, там можно встретить лишь кивсяков (Lithobius).
И это прямое влияние климатических условий. По размеру и по внешнему виду холоднокровные животные тропических районов Америки, Африки и Азии схожи, хотя виды их на разных континентах обычно различные.
Вот еще несколько примеров той же закономерности. В Европе встречается несколько видов скорпионов, но длина особей любого из этих видов почти никогда не превышает трех сантиметров. В низких широтах обитает больше видов скорпионов, при этом безусловное первенство среди них по размеру принадлежит императорскому скорпиону (Pandinus imperator), покрытому черными латами и достигающему 18 сантиметров длины от переднего края панциря до ядовитого шипа на конце брюшка. Такие «императоры» живут в Западной Африке.
Замечательные примеры гигантизма дают тропические бабочки и жуки. Достаточно вспомнить бразильских бабочек, у многих из которых размах крыльев больше 20 сантиметров, жука-геркулеса (Dynastes hercules) длиной 15 сантиметров или огромных клопов из семейства Belostoma, внешне немного похожих на водяного скорпиона (Nepa), обитающего в наших европейских водоемах, но длиннее его на 10 сантиметров. Не менее яркое впечатление, чем жук-геркулес, производит и западноафриканский жук голиаф (Goliathus giganteus), хотя он и достигает в длину всего лишь 10 сантиметров. Зато он обладает страшными клещами размером в треть длины тела, образованными из двух рогов: одного — на голове, а другого — на первом сегменте головогруди.
В тропиках встречаются крупные брюхоногие моллюски из семейства Achatina, имеющие раковины до 17 сантиметров длиной и весом более 500 граммов.
Не менее ярки и обильны примеры и среди холоднокровных. Вспомним крокодилов, населяющих главным образом тропические водоемы, огромных змей — питонов, удавов и анаконду. В тропиках нередко встречаются очень крупные ядовитые змеи: например, очковые змеи — кобры (Naja) в Азии или страшно опасные африканские гадюки (Bitis arietans и Bitis gabonica).
Большими размерами отличаются американские игуаны (семейство Iguanidae), напоминающие наших ящериц, и вараны (семейство Varanidae), населяющие Африку и жаркие области Азии. Длина тела многих видов варанов и игуан нередко превышает полтора метра. Самый же крупный ныне живущий варан — комодский варан (Varanus komodoensis), населяющий два небольших островка в Индонезии между островами Сумбава и Флорес; это настоящие чудовища трехметровой длины с грузным телом и мощными конечностями.
Теплокровные животные. Только птицы и млекопитающие имеют теплую кровь. Сложные физиологические механизмы позволяют им поддерживать постоянную и достаточно высокую температуру тела. У различных видов птиц и млекопитающих температура тела неодинакова, но всегда в основном в пределах от 30 °C до 44 °C. У здорового животного колебания температуры обычно не превышают полуградуса. Исключение составляют австралийские утконос и ехидны, нормальная температура тела которых ниже, чем у всех прочих млекопитающих, и равна всего лишь 3 °C. Ко многим чертам примитивности, свойственным этим древним млекопитающим, добавляется еще некоторая зависимость температуры их тела от температуры окружающей среды, что выражается в более широком диапазоне колебаний температуры, достигающем 4 °C как выше, так и ниже средней нормы, и что роднит их с пресмыкающимися.
Для поддержания высокой и постоянной температуры тела организм животного затрачивает большое количество энергии, которая, кроме того, расходуется на тепловое излучение. Следовательно, теплокровные животные должны обладать интенсивным обменом веществ и вести активный образ жизни, то есть потреблять достаточно много пищи и быстро ее усваивать, а этим процессам в свою очередь способствует высокая температура тела.