Орнітологи нагріли червоноклювих ткачів до 48 градусів Цельсія

Червоноклюві ткачі, дрібні горобині птиці родом з Африки, змогли без шкоди для себе пережити тимчасове підвищення температури тіла до 48 градусів. Це рекордно високе значення, яке приблизно на два градуси перевищує верхню межу температурної толерантності переважної більшості птахів і ссавців. На думку орнітологів, «суперспроможність» ткачів пов'язана з життям у величезних зграях, які лише зрідка відвідують водопій: щоб заощадити воду, птахам необхідно скорочувати її витрати на охолодження тіла. Результати дослідження опубліковані в статті.

Температура тіла вище 45-47 градусів Цельсія летальна для більшості хребетних тварин. Вона порушує постачання організму киснем і призводить до деградації великих біологічних молекул. Лише деякі ящірки здатні витримати температуру тіла до 51 градуса за Цельсієм, тоді як для птахів і ссавців верхня межа рідко перевищує 46 градусів.

Команда дослідників на чолі з Ендрю Маккені (^ Andrew McKechnie) з Преторійського університету вирішила оцінити температурну стійкість червоноклювих ткачів (). Ці дрібні горобці, поширені по всій тропічній Африці, вважаються найчисленнішими дикими птахами у світі: загальна кількість представників виду становить близько півтора мільярда особин.

Червоноклюві ткачі часто переміщуються мільйонними зграями. Це забезпечує захист від хижаків, однак призводить до інших труднощів. Наприклад, на водопій зграя відправляється лише після того, як з нестачею рідини зіткнеться досить велика частка птахів. Це означає, що багато особин довго чекають можливості вгамувати спрагу.

Орнітологи припускають, що в подібній ситуації ткачі тимчасово урізають витрату рідини, в тому числі на охолодження організму. Це дозволяє знизити ризик зневоднення, але призводить до зростання температури тіла. Якщо ця ідея правильна, то червоноклюві ткачі можуть стикатися з дуже високими температурами тіла.

Щоб перевірити цю гіпотезу, дослідники спіймали двадцять червоноклювих ткачів і провели з ними серію експериментів. Птахів помістили в індивідуальні пластикові камери об'ємом близько трьох літрів, куди подавалося очищене від водяного пара атмосферне повітря. Температуру в них встановили на 28 градусів Цельсія, а потім поступово підвищували з кроком у чотири градуси. Після досягнення сорокаградусної позначки кожен крок дорівнював двом градусам. Максимальна температура повітря в експерименті становила 52 градуси Цельсія.

На кожному щаблі ткачі проводили щонайменше десять хвилин. За цей час вчені встигали виміряти температуру їх тіла за допомогою вживленого транспондера, а також втрати води з випаром і об'єм видихуваного вуглекислого газу. Якщо орнітологи бачили, що птах демонструє ознаки перегріву, його відразу ж витягували з камери, протирали пір'я на череві спиртом (щоб охолодити) і садили в клітку з доступом до води і їжі. Після закінчення дослідження всіх ткачів випустили там же, де зловили.

На початку експерименту середня температура тіла червоноклювих ткачів становила 40,9 градуса Цельсія, що відповідає значенням, характерним для більшості дрібних горобців. Після того, як повітря нагрілося до 38 градусів, температура тіла піддослідних птахів почала зростати, в середньому на півградуса при підвищенні температури навколишнього середовища на один градус.

При температурі повітря 51 градус Цельсія птиці нагрілися в середньому до 48 градусів. В окремих особин температура тіла виявилася ще вищою - 49 градусів. Це на 2-3 градуси вище меж толерантності переважної більшості птахів і ссавців. Таким чином гіпотеза, що червоноклюві ткачі можуть без шкоди для здоров'я переносити екстремальні температури, підтвердилася. Можливо, ці птахи покладаються на масштабне виробництво білків теплового шоку, а також розвинену судинну систему очей, яка служить для охолодження мозку. При цьому здатність охолоджуватися за рахунок випаровування виявилася у ткачів досить скромною.

Цікаво, що інші види дрібних горобиних, які живуть у спекотному посушливому середовищі, не пристосовані до таких високих температур тіла. На думку авторів, це вказує, що адаптації до екстремального нагріву, наприклад, масштабне виробництво білків теплового шоку, занадто витратні з енергетичної точки зору. Ймовірно, вони вигідні лише для птахів, що утворюють великі зграї. Щоб перевірити це припущення, фахівці мають намір дослідити інші зграйні види із посушливих зон - наприклад, хвилястих папужок (). А червоноклюві ткачі стануть відмінним модельним організмом, який допоможе вивчити механізми і межі температурної толерантності хребетних тварин.

На жаль, далеко не всі живі організми настільки толерантні до високих температур. Наприклад, ембріони риб, а також особини на стадії нересту дуже вразливі до надмірного нагріву. Якщо глобальне потепління продовжиться тими ж темпами, що і зараз, то до 2100 року близько 60 відсотків морських і прісноводних видів риб можуть зіткнутися з температурними умовами навколишнього середовища, в яких їх розмноження стане неможливим, пророкують вчені.