Ознакомительная версия.
Ящерицы, как и насекомые, относятся к пойкилотермным животным, поэтому обогреваются с помощью солнца. Замерзнув, они поворачиваются перпендикулярно солнечным лучам, чтобы вобрать как можно больше тепла. В пустыне, где земля теплее воздуха, они прижимаются к поверхности, чтобы согреться, а на холодных скалах зарываются в сухую траву. Когда становится слишком жарко, они уходят в тень или забиваются под землю. У крупных животных на обогрев уходит гораздо больше времени, и, скорее всего, именно поэтому крупные рептилии (крокодилы, вараны, комодские драконы и гигантские черепахи) обитают в тропиках. У некоторых ящериц на коже имеются специальные пигментные пятна, регулирующие поступление тепла из окружающей среды. На холоде черные пигментные клетки расширяются и увеличивают поглощение тепла, а на солнце сжимаются, открывая соседние клетки, отражающие инфракрасное излучение. Чтобы в заторможенном состоянии не стать добычей более стремительных хищников, у безухой ящерицы выработались удивительные меры предосторожности. Поутру ящерица высовывает голову из норы, подставляя солнцу большую кровеносную пазуху. И лишь когда нагретая кровь обеспечит нужную температуру тела, ящерица вылезает наружу целиком, готовая при необходимости «унести ноги».
Змеи, подобно человеку и насекомым, вырабатывают тепло сокращением мышц. В 1832 г. французский ученый П. Ламар-Пико предположил, что индийский тигровый питон, сворачиваясь кольцами вокруг кладки яиц, согревает их исключительно теплом собственного тела. В то время к его гипотезе отнеслись скептически, и она была отвергнута Французской академией наук как «спорная и опасная». Однако Ламар-Пико оказался прав. Исследования, проведенные в 1960-х гг., показали, что сокращением мышц питон способен поддерживать температуру тела на 5° С выше температуры окружающей среды.
Крайними способами поведенческой адаптации к холоду являются миграция и зимовка. Мелким млекопитающим в холодном климате не удается поддерживать внутреннюю температуру в 37° С, поскольку им просто не хватает пищи, чтобы обеспечить организм «топливом». Поэтому они на время отказываются от гомойотермности и впадают в спячку, дожидаясь пока потеплеет. Поскольку холодным тканям требуется меньше энергии, метаболические процессы замедляются, тем самым сберегая энергетические запасы, а температура тела постепенно опускается до температуры окружающей среды. Сердечный ритм, дыхание и биохимические реакции тоже затормаживаются. При этом зимняя спячка не пускается на самотек – это не просто отказ от обогрева организма, а переключение «термостата» на более низкую температуру. Если температура окружающей среды падает ниже 2° С, животные начинают активно вырабатывать тепло, поддерживая температуру тела между двумя и пятью градусами, чтобы не промерзнуть. В сильный мороз они могут даже проснуться. Механизмы, погружающие животное в спячку, регулируются температурой, длиной светового дня и доступностью пищи – сокращение этих параметров сигнализирует о приближении зимы. Весной животное выходит из спячки стремительно, поэтому внутренняя температура может в течение полутора часов подскочить на 30° С. Быстрому пробуждению способствуют гормоны, активирующие метаболизм в буром жире, который и согревает тело зверька.
Мелкие птицы отряда воробьиных мигрируют зимой в теплые широты или переселяются с гор в долины. Это помогает им избежать зимних холодов и бескормицы, но в то же время требует определенной физиологической адаптации. Большинству мелких птиц необходимо как следует откормиться перед перелетом, поскольку он отнимает много сил и энергии. Многим приходится делать по дороге остановки для пополнения энергетических запасов, поскольку перелет накладывает весовые ограничения и запасти весь необходимый объем сразу птицы не могут. Забавно, что люди, улетающие в теплые края на зимний отдых, наоборот, стараются перед поездкой сбросить вес.
Полярные широты, как и горные вершины, опасны не только из-за холода. В летние месяцы солнце на полюсах не заходит вообще, а просто кружит по небу. В ясную погоду сильное излучение может вызвать солнечные ожоги. Отраженный от снега и льда свет слепит глаза, поэтому для спасения от так называемой снежной слепоты – ожога роговицы, при котором в глаза будто песка насыпали и больно моргать, – необходимо носить солнечные очки. Снежные бураны – когда земля и небо сливаются в одно неразделимое пространство – сильно затрудняют передвижение. Предметы не отбрасывают тени, неровности почвы невозможно различить, а снег и лед оказываются одного оттенка с зияющей рядом полыньей. Поэтому на каждом шагу можно неожиданно провалиться в трещину или врезаться в глыбу льда высотой по грудь. Добыча пищи и воды становится еще более трудоемкой, поэтому без подходящих вспомогательных средств жизнь в холоде для человека опасна, как не раз доказывали на собственном нелегком опыте полярники и альпинисты.
5. Жизнь в скоростном ряду
«А ну, давай! – кричала Королева. – Еще быстрее!»
Льюис Кэрролл. Алиса в Зазеркалье
Ветреным майским днем 1954 г. на спортивную площадку Иффли-Роуд в Оксфорде прибыл молодой бегун, собирающийся принять участие в соревнованиях между Оксфордским университетом и Ассоциацией спортсменов-любителей. Из-за шквалистых ветров, дующих уже который день, соревнования не благоприятствовали мировым рекордам по бегу. Однако Роджеру Баннистеру удалось пробежать милю меньше чем за четыре минуты. Баннистер, выпускник Оксфордского медицинского факультета и уже знаменитый бегун на милю, выступал за команду Ассоциации вместе со своими друзьями Крисом Чатауэем и Крисом Брейшером. Оба Криса сыграли немаловажную роль в его победе, задавая темп и следя, чтобы Роджер не зарвался, не растратил все силы на раннем этапе и смог выдержать темп на протяжении всей дистанции. Баннистер пересек финишную черту через 3 мин. 59,4 сек. и повалился на землю. Как он писал позже в своей автобиографии: «Я чувствовал себя сгоревшей фотовспышкой, лишившейся воли к жизни… Кровь отхлынула от мышц, ноги подкосились. Все конечности будто зажали в тугих тисках». Однако паралич был временным. Через несколько минут, когда объявили результат и раздался восторженный рев болельщиков, Баннистер с друзьями совершили круг почета по стадиону. Победа Баннистера вошла в число величайших атлетических достижений столетия, и хотя сэр Роджер стал впоследствии выдающимся неврологом, большинство помнят его именно по той исторической победе.
До того как Роджер Баннистер установил свой рекорд, считалось, что пробежать одну милю менее чем за четыре минуты невозможно. Продемонстрировав, что это не так, он расширил горизонты для других спортсменов, и через несколько месяцев был побит уже и его рекорд. На сегодняшний день многим бегунам (но пока не бегуньям) удалось не только повторить, но и превзойти его достижение.
Текущий мировой рекорд в беге на милю, составляющий 3 мин. 43,13 сек., был установлен марокканцем Хишамом эль-Герружем 7 июля 1999 г. При этом его результат всего на 1,26 сек. превосходит предыдущий рекорд, принадлежащий Нуреддину Морсели. Постоянно оспариваются и другие мировые рекорды, причем разница между результатами сокращается все больше. Последние рекорды в стометровке, установленные Морисом Грином в 1999 г. и Усэйном Болтом в 2009-м, составляют 9,79 и 9,58 с. соответственно. Двадцать одна сотая секунды за десять лет. Возможно, нынешний мировой рекорд – это и есть практически предел человеческой скорости.
В этой главе мы рассмотрим физиологические рамки скорости, выносливости и силы, а также факторы, определяющие быстроту нашего бега, дальность прыжка и предел поднимаемого веса.
Когда бегун ждет выстрела стартового пистолета, в его организме заблаговременно включаются различные механизмы, готовящие тело к предстоящей гонке. Повышается уровень адреналина в крови, учащая пульс и заставляя сердце сокращаться сильнее. В результате возрастает объем крови, перекачиваемой с каждым ударом. Дыхание делается глубже и может слегка участиться. Мышцы напрягаются, кровоток от других тканей перенаправляется к ножным мускулам. Все это происходит еще до того, как спортсмен пустится бежать.
Ба-бах! Гремит выстрел, бегуны срываются с места. Моментально подскакивает частота и глубина дыхания. Сердечный ритм стремительно поднимается до максимального, возрастает объем крови, выбрасываемой с каждым ударом. Гемоглобин в эритроцитах отдает мышцам больше кислорода в ответ на их возросшую потребность. Когда спринтер мчится во весь опор, его мышцы вырабатывают гигантское количество тепла и кожа краснеет, поскольку кровь приливает к поверхности, чтобы помочь телу охладиться. Через несколько секунд бега изначальные запасы энергии истощаются, в мышцах начинает накапливаться молочная кислота и спортсмен ощущает нехватку кислорода. Дальше наступает предел усталости, поскольку организм уже не может с необходимой оперативностью обеспечивать мышцы топливом и кислородом. Если бегун не останавливается, процессы идут на спад. Сердечный ритм становится неравномерным, минутный объем сердца уменьшается, падает содержание кислорода в крови и повышается температура тела. Бегун теряет координацию и близок к потере сознания.
Ознакомительная версия.
