18.4.6. Адаптация к жизни при низких температурах

Эктотермные и многие эндотермные животные неспособны поддерживать в холодное время года такую температуру тела, которая позволяла бы им сохранять нормальную активность, и при низкой температуре впадают в ту или иную форму спячки (разд. 21.10). Известны совершенно удивительные способы адаптации к холоду. Например, личинка насекомого Вrаcon, паразитирующего на канадском хлебном пилильщике, способна переносить температуру ниже - 40°С. Эта способность объясняется тем, что в гемолимфе личинки накапливается глицерол, который действует как антифриз и предотвращает образование кристаллов льда благодаря процессу переохлаждения.

У многих животных избыточной отдаче тепла через выступающие придатки тела препятствует распределение в них кровеносных сосудов. Артерии, несущие в эти придатки кровь, окружены венами, по которым кровь течет обратно к телу. Теплая артериальная кровь, поступающая от тела, охлаждается холодной венозной кровью, текущей к телу. В свою очередь холодная венозная кровь, оттекающая от придатков, нагревается от теплой артериальной крови, притекающей к ним. Поскольку в придатки поступает уже охлажденная кровь, теплоотдача значительно уменьшается. Такое устройство называется противоточным теплообменником; оно имеется в ластах тюленей и в хвостовых плавниках китов, в конечностях птиц и млекопитающих и в системе кровоснабжения семенников у млекопитающих (рис. 18.18).

Рис. 18.18. Схема кровотока между туловищем эндотермного животного, имеющим постоянную температуру 35°С, и придатками при внешней температуре 4°С. Тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому, и скорость этой передачи пропорциональна разности температур между телами. В приведенном примере противоточного теплообмена в капиллярную сеть поступает кровь с температурой 5°С, а из сети собирается кровь с температурой 4°С. Таким образом, теплоотдача в окружающую среду соответствует разности температур в 1°С. Аналогичным образом кровь, возвращающаяся во внутренние области тела, всего на 1° холоднее крови, оттекающей от них. Этот механизм препятствует большой потере метаболического тепла и способствует поддержанию внутренней температуры внутри тела на уровне 35°С

Принцип противоточного обмена используется для переноса не только тепла, но и различных веществ, в том числе дыхательных газов и ионов (разд. 11.7 и 19.5.7.).

В настоящее время в сердечной хирургии широко используется гипотермия, так как она позволяет хирургу производить операции на сердце без риска вызвать у больного повреждение головного мозга. При понижении температуры тела до 15°С метаболические потребности клеток мозга снижаются до такой степени, что снабжение его кровью может быть прервано без каких-либо вредных последствий на время до 1 часа. При более продолжительных операциях наряду с гипотермией применяют аппарат "сердце - легкие" для поддержания кровообращения в тканях.