Как верблюд в пустыне экономит воду

Вообще-то говоря, добыть воду даже в пустыне нетрудно: было бы что есть. Ведь съеденная и переваренная пища с кровью попадает в клетки разных тканей. Там, в митохондриях, она «сгорает» без пламени, окисляется и выдает малыми порциями необходимую для жизни энергию. Мы знаем, что в финале всех жизненных процессов, которые начинаются с пищеварения и кончаются окислением переваренных продуктов кислородом (полученным из воды, а не из легких), в клетках тела от съеденных белков, жиров и углеводов остаются только углекислый газ и вода^[77]. В состав этой эндогенной воды входит уже кислород, который мы вдыхаем легкими.

Если бы удалось потери эндогенной воды свести до минимума, то животные (и растения) могли бы долго жить и ничего не пить. Хватало бы воды, полученной из пищи.

Есть много путей – много разных способов, которые помогают сократить «утечку» воды из организма.

Прежде всего животное должно избегать перегрева – тогда сократятся и потери на «орошение» разгоряченного тела.

У рептилий и насекомых нет потовых желез. Это живые «машины», так сказать, с воздушным, а не водяным охлаждением. Температура их тела повышается, когда разогревается окружающий воздух. Они привыкли к этому – такова уж их природная конструкция! – и не тратят драгоценную воду на охлаждение горячего тела. Больше того: насекомые способны даже «впитывать» в себя влагу из воздуха: как полагают, через мельчайшие трубочки дыхательных трахей, пронизывающих их хитиновый панцирь.

У мелких млекопитающих, мышей например, тоже нет потовых желез, но уже по другой причине^[78]. Иметь потовые железы для них – непростительная роскошь. Ведь чем меньше животное, тем больше у него относительная поверхность тела, тем больше, следовательно, падает на него тепловых лучей и тем сильнее его тело разогревается теплом, полученным извне. Чтобы остудить себя в жару, мелкие животные (например, грызуны весом в 100 граммов) должны изливать на него слишком много воды: приблизительно 15 граммов (то есть 15 процентов своего тела) каждый час.

Это в двадцать раз больше (относительно, конечно), чем требуется для самоохлаждения, например верблюду, и вдесятеро больше, чем человеку.

Имеются в виду, конечно, потери воды с потом при жаркой погоде и в жарком климате. Например, в Сахаре. Здесь даже привыкший к зною человек теряет от восхода до заката больше 12 литров воды: по литру в час. (Выпивая притом не больше литра в сутки. Значит, с потом он теряет в основном эндогенную воду.)

Но и это не рекорд: в одном эксперименте человек, работая в жарко натопленной и влажной комнате, «орошал» себя 4 литрами пота каждый час!

Система охлаждения потовых желез настолько совершенна, что, остужая наш организм, она забирает у него вдесятеро больше тепла, чем могут дать все наши внутренние «ТЭЦ» – метаболические процессы, разогревающие тело.

Человек, если его потовые железы работают исправно, может без вреда для себя переносить очень большую жару.

Доктор Блэгден, секретарь Британского королевского общества, однажды с друзьями и собакой просидел 45 минут в помещении, воздух в котором был разогрет до 126 градусов. За это время в кастрюле с водой, которую они взяли с собой, сварилось мясо! Но люди и собака не испеклись и не сварились: вышли невредимыми.

Верблюд весит раз в семь больше человека и, рассуждая теоретически (так показывают расчеты), должен бы тратить в жару, охлаждая себя, вдвое меньше воды, чем человек. Но расходует ее еще более скупо. Верблюд вообще почти не потеет. Воду, и эндогенную и выпитую, он тратит очень экономно. И в этой экономии – секрет его успехов, его сказочного уменья пересекать раскаленные пустыни из конца в конец, нигде в пути (даже пройдя тысячу километров) не выпив ни глотка.

И это не легенды: действительно, верблюды совершают такие переходы. Один из подвигов «кораблей пустыни» хорошо документирован.

Зимой 1954/55 года известный зоолог, ботаник, геолог и археолог профессор Монод из Дакара за 21 день пересек с друзьями на верблюдах совершенно безводные области Сахары. Исследователи за три недели прошли 944 километра. В пути верблюдов ни разу не поили! (Правда, они ели разные растения: ведь была зима, и местами среди песков попадались зеленеющие травы.)

Рассказывают также, что хороший аравийский верблюд может пробежать от Мекки до Медины (380 километров) от заката до заката, то есть за сутки. А дорога лежит через пустыню под палящим солнцем, вокруг ни речки, ни прохлады. Песок и открытые жарким ветрам пространства. Удивительные способности верблюда терпеливо переносить и жажду, и жару, и суховеи и есть жалкие колючки вместо пищи всегда поражали людей. Много было сочинено о нем всяких легенд. Но только совсем недавно точными наблюдениями и экспериментами открыты, наконец, причины небывалой «засухоустойчивости» верблюда.

Действительно, две недели верблюд может ничего не пить – старые писатели не преувеличивали. Зато потом, когда доберется до воды, выпьет целую бочку! Если он не пил три дня, то выпьет сразу литров сорок. А если не видел воды неделю, то может за несколько минут осушить столитровый бак. Один небольшой верблюд, за которым наблюдали исследователи, выпил зараз 104 литра воды (а сам весил всего 235 килограммов!). Но рекорд принадлежит не ему – другому верблюду. Тот сначала выпил 94 литра, а потом, попозже, еще 92 литра: 186 литров воды за несколько часов.

Поэтому раньше и думали (так писал, например, Плиний), будто в желудке у верблюда есть карманы для воды. Когда он пьет, то наполняет их, словно цистерны. Вода долго хранится в желудке и расходуется по мере надобности.

Но оказалось, что верблюд устроен совсем не так просто. У него не одно, а много удивительных приспособлений, помогающих долго обходиться без воды. В желудке у верблюда и в самом деле нашли литров пятнадцать-двадцать какой-то зеленоватой жидкости. Но это не чистая вода, и не ей он обязан своей исключительной способностью не пить по неделям.

Вот что главное: верблюд очень экономно расходует воду. Он почти не потеет даже в сорокаградусную жару. Его тело покрыто густой и плотной шерстью – шерсть спасает от перегрева (на спине верблюда в знойный полдень она нагрета до 80 градусов, а кожа под ней – всего лишь до сорока!). Шерсть препятствует и испарению влаги из организма (у стриженого верблюда потоотделение на 50 процентов больше, чем у нестриженого). Верблюд никогда, даже в самый сильный зной, не раскрывает рта: ведь через рот, если его открыть пошире, испаряется слишком много воды. Поэтому собаки, когда им жарко, открывают пасть и дышат часто-часто, охлаждая себя.

А верблюд, чтобы с воздухом уходило из организма поменьше воды, напротив, дышит очень редко – всего 8 раз в минуту. И только в самый жаркий полдень ему приходится дышать чаще – 16 раз в минуту. Но это так немного! Бык в жару, например, дышит 250, а собака даже 300–400 раз в минуту.

Хотя верблюд и теплокровное животное, но температура его тела колеблется в широких пределах: ночью она опускается до 34 градусов, а днем, в полуденный зной, повышается до 40–41 градуса. Точнее, до 40,7.

Это у верблюда, который давно не пил и, так сказать, бережет воду. Верблюд, который пил днем, менее экономен: позволяет себе потеть, и поэтому температура его тела изменяется с утра до вечера лишь в пределах от 36 до 39 градусов. Насколько это помогает экономить воду, показывает такой расчет: чтобы снизить температуру тела на 6 градусов, верблюду нужно было бы «изъять» из себя 2500 больших калорий тепла. На это потребовалось бы 5 литров пота. А верблюд не потеет, спокойно себе разогревается до 40 градусов (без всякого вреда – так уж он приспособился) и на этом экономит 5 литров драгоценной воды. А потом, когда ночь приносит прохладу, он отдает окружающему пространству сбереженное тепло, остывая снова до 34 градусов.

Впрочем, есть у верблюда приспособления и для сохранения воды впрок, но тоже очень хитроумные: он консервирует воду, запасая жир. Ведь из жира, когда он «сгорает» в организме, получается много воды – 107 граммов из 100 граммов жира. Из своих горбов верблюд может извлечь при необходимости до полуцентнера воды!

Но уж если верблюд долго не пил, много потерял воды и организм его сильно, как говорят, обезвожен, то кровь его все равно остается жидкой и циркулирует по артериям и венам нормально. У других «обезвоженных» животных и у человека, который не пил много дней, кровь густеет пропорционально утечке из организма воды.

Верблюд без вреда переносит вдвое большие потери воды, чем другие звери и чем человек: до 30 процентов своего веса!

Редко кто даже из низших животных на это способен. Высушивая дождевого червя, можно, правда, «изъять» из него 43 процента воды (то есть он потеряет в весе 43 процента). Но тогда червь неподвижен, в нем жизнь замерла: он твердый и ломкий. Смачивая водой, его можно «оживить». Но если обезвоженный червь будет весить вдвое меньше, чем до высушивания, его уже никакой водой не воскресишь: он замрет и затвердеет навсегда.

А верблюд, теряя вместе с водой почти треть своего веса, не замирает и не становится «ломким», а неделями бродит по раскаленной пустыне с тяжелым грузом на спине.

Разве это не чудо?

У жажды вкус смерти!

Если верблюд – чудо природы, то это чудо не самое большое. По земле прыгают животные, у которых чудесный дар природы – экономно расходовать воду – еще более совершенен. Все «засухоустойчивые» качества верблюда, о которых только что было рассказано, есть и у американских тушканчиков, или кенгуровых крыс. Но у них есть нечто, чего нет даже у верблюда.

Кенгуровых крыс физиологи исследовали детально. Вывод был сделан поразительный: они никогда не пьют! Даже если кругом много воды.

Живут кенгуровые крысы в пустыне Аризона и грызут семена и сухие травы. Сочные зеленые растения они едят очень мало. Значит, почти вся вода, которая циркулирует в их теле, эндогенная. Получают они ее, окисляя в клетках переваренные зерна. Опыты показали, что из 100 граммов перловой крупы, которой экспериментаторы кормили кенгуровых крыс, те получали, переварив и окислив ее, 54 грамма воды! Вполне достаточно для крошечного грызуна, который расходует воду еще экономнее, чем верблюд.

Итак, кенгуровая крыса никогда не пьет: воду добывает из пищи. Интересно поэтому, задают себе вопрос некоторые исследователи, знает ли она, что такое жажда? Может быть, и не знает, потому что чувство голода и чувство жажды слились у нее воедино.

Мы никогда не сможем, что называется, побывать в ее шкуре и понять, что чувствует тушканчик, когда съел мало зерен. Зато по себе знаем, как мучительна жажда для тех, кто ее испытывает.

Самое древнее описание этих мук пришло к нам из античного Египта.

Почти 4 тысячи лет назад фараон Аменемхет I послал чиновника Синухе по каким-то фараонским делам на Суэцкий перешеек. Древний папирус сохранил память о страшных днях, которые Синухе и его люди провели в пустыне. Кончилась вода, и они много дней ничего не пили. «Мой язык, – писал несчастный, – прилип к нёбу. Мое горло пылало. Все тело молило: „Пить, пить!“ И я познал вкус смерти».

Кажется, не один только гонец фараона решил, что у жажды вкус смерти. Писали так и другие. Нет чувства более мучительного, говорят все, кто испытал жажду.

Голодать человек может месяц и больше, но без воды не проживет и трех недель. Это проверено «на практике»: моряки с кораблей, проглоченных морем, болтаясь по волнам на шлюпках или обломках мачт, лишь пятнадцать мучительных суток могли кое-как держаться без воды. Потом быстро забирала их смерть. В 1821 году один известный француз решил покинуть этот мир способом весьма жестоким и оригинальным: он не пил семнадцать дней и на восемнадцатые сутки смерть пришла за ним.

Кто из нас не получал или не давал таких советов: «Прополощи рот водой, и ты не захочешь больше пить». Многим кажется, что пересохшее горло – причина жажды и, смочив его, можно жажду унять.

Можно. Но только на пять минут, потому что причины, которые пытаются устранить таким паллиативом, лежат гораздо глубже рта. Чувство жажды – это «вкус» не смерти, а осмоса. В тканях, в клетках нашего тела, и прежде всего в крови, с потерей воды повышается осмотическое давление, иными словами – «давление» солей. Их концентрация возрастает. Растворы жизни становятся слишком «крепкими», обмен веществ уже не идет нормально.

Контрольные пункты бьют тогда тревогу Лишь только концентрация веществ крови повысится хотя бы на 1–2 процента, мониторы нашего мозга, которые следят за этим, уже приводят в действие сложную систему «противожаждных» мер. Прежде всего загустевшая на один процент кровь, притекая по капиллярам в мозг, выводит из равновесия нервные клетки маленького диспетчерского центра в гипоталамусе. Возбудившись, его нейроны шлют дальше гонцов тревоги (по-видимому, какие-то гормоны). Они добегают с кровью до клеток горла. Тотчас некоторые из них, чувствительные к гормону жажды, по нервам передают сигналы в кору мозга, и мы чувствуем: нам хочется пить! Осознав это, кора отдает приказ всем органам, которые должны его выполнить: «Пейте воду!»

И они пьют, пока концентрация веществ в крови и тканях вновь не станет нормальной. Но даже если она и станет нормальной, а контрольный пункт в гипоталамусе по-прежнему возбужден (мы раздражаем его током!), любой зверь, с которым такой эксперимент проделают ученые, будет пить и пить сверх меры, сверх нормы и во вред себе.

А неутолимая жажда требует еще и еще воды. И кора, введенная в заблуждение ложными сигналами гипоталамуса, заставляет зверя пить совсем уже ненужную ему воду. (Вспомните злосчастную козу и 16 литров воды, которые она выпила, повинуясь терроризированному электродами гипоталамусу.)

Поиск по сайту: