К вопросу о телеизмерении температуры тела крупных пресмыкающихся (К. Норрис)

Лишь очень немногие экологи (если не учитывать собравшихся в этом зале) пользуются методами радиотелеметрии в своей работе. Я думаю, что многие исследователи либо знают эти методы понаслышке, либо даже вообще не подозревают об их существовании. Для меня ясно, что в недалеком будущем телеметрия станет очень важным средством решения многих проблем экологии. Ее можно будет использовать для регистрации как физических условий при проведении опыта, так и физиологических реакций животных на среду путем наблюдения за поведением животных, например за их перемещениями и взаимоотношениями друг с другом.

Я приехал на конференцию со следующими вопросами: "Какие приборы нужны для телеизмерения температуры тела крупного пресмыкающегося в течение по крайней мере 24 час и как обеспечить измерение температуры глубоких слоев тела, поверхностных слоев тела и кожи этих животных?" Во время конференции я нашел уже несколько возможных решений этой задачи. В своем выступлении я хотел бы продемонстрировать одну из конкретных задач, с которыми сталкивается и которые стремится решить эколог в своих полевых исследованиях. Это, возможно, позволит нам выработать некоторые критерии проектирования телеметрического оборудования, необходимого для подобной работы.

Методы измерения температуры тела крупных пресмыкающихся важны для меня потому, что меня интересует сравнительная эффективность явлений, связанных с отношением поверхность/масса, и изменения температурного градиента тела пресмыкающегося (расширение и сужение сосудов).

Пресмыкающиеся являются холоднокровными животными. Температура их тела примерно пропорциональна отношению поверхность/масса и количеству тепла, получаемого извне. Изменения скорости кровотока непосредственно под кожей и в глубоких слоях тела пресмыкающегося приводят к изменению распределения тепла в организме и влияют на быстроту нагревания и охлаждения тепла.

Для определения эффективности этого фактора нужны исследования как в лаборатории, так и непосредственно в полевых условиях, так как описанные свойства животного связаны с поведением, которое может измениться в лабораторной обстановке. Для изучения животного в природных условиях необходима радиотелеметрия.

Проведя исследования на пресмыкающихся различных размеров, мы, возможно, выясним значение отношения поверхность/масса и расширения и сужения сосудов для животных разных размеров. Не исключено, что удастся составить представление о роли этих факторов для вымерших гигантских пресмыкающихся.

Влияние отношения поверхность/масса и изменения внутреннего температурного градиента до некоторой степени уже изучено, но связь этих явлений с поведением животных на воле еще далеко не ясна. Примером такой связи может служить ориентация некоторых крупных пресмыкающихся по отношению к падающим лучам солнца. Например, они могут, так сказать, "сидеть в своей собственной тени", подставив непосредственно под лучи солнца лишь небольшую часть поверхности своего тела. Таким образом, просто изменяя отношение поверхность/масса, животное может достичь теплового равновесия между притоком тепла и потерей его из-за непосредственного контакта с предметами и конвекции. Расправив тело, пресмыкающиеся могут, наоборот, подставить солнцу сравнительно большую часть своей поверхности. С этим связана и регуляция продолжительности периодов их активности [1-3]. Все эти зависимости станут намного яснее, если будут определены внутренние температурные градиенты тела пресмыкающегося и одновременно проведены наблюдения за изменениями положения его тела.

Я думаю, что при помощи радиотелеметрии удастся получить кривые нагревания и охлаждения и данные о тепловом градиенте тела пресмыкающихся, находящихся в их естественных местообитаниях, что крайне важно.

Опыты с ящерицей Sauromalus hispidus

Первоначальные опыты проводились с ящерицей Sauromalus hispidus (фиг. 1 и 2), живущей на пустынном и безводном острове Анхель-де-ла-Гуарда и на небольших соседних островках, окруженных рифами, в Калифорнийском заливе. В Северной Америке встречаются два вида ящериц с дневной активностью. Вторая из них, S. variusy лишь немного крупнее, чем S. hispidus, и живет на нескольких более отдаленных островках.

Фиг. 1. Взрослая самка ящерицы Sauromalus hispidus с прибором для телеизмерений. Антенна прикреплена к хвосту полоской ткани, позволяющей наблюдателю легко обнаруживать животное

Фиг. 2. Ящерица Sauromatus hispidus в ночном укрытии

S. hispidus достигает в длину 60 см, вес ее - до 900 г. Она обладает рядом особенностей, позволяющих признать ее удобным объектом для проведения телеизмерений. Этих ящериц много, и они заметны на острове. Значительный размер взрослых особей позволяет прикреплять к ним сравнительно большие приборы, почти не беспокоящие животное. Наблюдения из-за укрытия показали, что ящерицы очень бдительны и осторожны, активны днем, а ночью уходят в укрытия, где их можно заметить при вспышке магния. Эти особенности позволяют определить требования к телеметрическим приборам: сравнительно малый размер (допустимый максимум 2,5 × 3,75 × 1,25 см); минимальный радиус действия - 135 м; три канала передачи информации, сигналы которых разделяются в приемнике; срок службы батареи приблизительно 48 час. Система должна быть устойчивой, надежной и дешевой.

В заключение я хотел бы сказать следующее. Многие ученые хотели бы использовать телеметрию в своей работе, и эта потребность, вероятно, достаточно велика для того, чтобы промышленные предприятия приступили к изготовлению соответствующих приборов. Такие приборы должны быть простыми и по возможности дешевыми. Они должны быть универсальными и состоять из серии соединяющихся блоков, которые можно было бы полностью или частично использовать в любом конкретном случае. Необходимо предусмотреть возможность увеличения числа каналов связи, добавления кварцев для расширения диапазона, изменения напряжения батареи для увеличения срока службы или радиуса действия. Весьма важна также возможность использования различной по размерам аппаратуры, начиная от минимально возможной до сравнительно большой.

После того как эта статья была послана на симпозиум, мы продолжали работу, пользуясь для телеизмерений простыми генераторами такого типа, как описанный в докладе д-ра Коула. Было найдено, что животные хорошо переносят крепление аппаратуры у основания хвоста. В этом месте тело ящерицы тонкое, и небольшое дополнительное утолщение не приводит к повреждению или потере передатчика при движении животного.

Литература

1. Cowles R. В., Possible origin of dermal temperature regulation, Evolution, 12, 3, 347-357 (1958).

2. Heath J., Temperature regulation and diurnal activity in horned lizards, Ph. D. Thesis, Univ. Calif. Los Angeles, 1962.

3. Norris K. S., The ecology of the desert iguana Dipsosaurus dorsalis, Ecology, 34, 2, 265-287 (1953).