Подростком я жил на западе штата Мэн и читал книги Джека Лондона о суровых людях и выносливых животных в морозных северных лесах. Грезя об их мире, я совершал вылазки в лес на снегоступах и только радовался, если кругом бушевала буря. В чаще леса я делал в снегу неглубокую ямку и разводил трескучий костер из тонкой, как бумага, бересты с ближайшей березы и сухих веток красной ели. В темное небо взлетали чудесные искры, едкий дымок поднимался навстречу падающим снежинкам, на огне на палочке жарилось мясо зайца или дикобраза – все это умножало восторг от зимы. Греясь, я вспоминал рассказ Джека Лондона «Костер» (To Build a Fire) – историю о том, что в северной глуши тепло равнозначно жизни. Чтобы выжить, неудачливому герою рассказа – новичку на холодном Юконе – нужно было оставаться сухим и сберечь спичку, но он допустил несколько оплошностей, промочил ноги, и его костер угас, как и его жизнь.

По словам Лондона, погубило новичка то, что «он, на свою беду, не обладал воображением. Он зорко видел и быстро схватывал явления жизни, но только явления, а не их внутренний смысл. <…> Пятьдесят градусов ниже нуля были для него просто пятьдесят градусов ниже нуля. Мысль о том, что это может означать нечто большее, даже не приходила ему в голову»[1]. Новичку-чечако было знакомо абстрактное понятие «мороз», знал он и о числах. Но он еще не знал, что они означают. И на то была причина: ведь мы приспособлены к тропическим условиям обитания и круглый год поддерживаем их вокруг себя с помощью жилищ и одежды. Человеку обычно становится некомфортно уже при температуре 0 °C, когда вода превращается в лед. Что и говорить о пятидесятиградусном морозе? Сами мы на себе таких температур не испытываем, так что едва ли можем вообразить, как при них удается выживать животным: когда на землю опускается зима, большинство людей уже укрылось в искусственных тропиках.

Если мне, влюбленному в произведения Джека Лондона подростку, самому и приходилось мерзнуть, то недостаточно сильно, чтобы придавать этому значение. Я был занят: старался из каждой прогулки в зимнем лесу сделать приключение. Помню, как среди ночи выбирался из постели, чтобы с парой школьных друзей пройтись в бледном свете луны на лыжах среди сосен и тсуги по берегам ручья Мартин-Стрим, что на западе Мэна. Мы представляли себя на Юконе, на пути к Доусону, где от человека требуется твердость. Ведь здесь может случиться что угодно. В своем воображении мы ясно слышали дыхание хаски, а лай собак с далекой фермы напоминал волчий вой. Прямо как в книгах Лондона, мерцали огни северного сияния, и зеленовато-розовые завесы покрывали небо, придавая правдоподобности нашим фантазиям. На соседней поросшей туями топи ухала пестрая неясыть, среди пихт бесшумно пробегал заяц-беляк, олени брели по своим делам через вершины холмов. И все же мы ничего не знали о других мирах, где обитают эти существа, и едва ли задумывались о том, как животные переносят экстремальные температуры, достигающие –50 °C. Подобно новичку-чечако в его первую зиму на севере, я не обладал воображением, потому что не имел опыта.

Каждый вид по-своему ощущает на себе воздействие мира, и у представителей многих из них совсем иные способности, чем у человека. Другие живые существа могут показать нам что-то за пределами воображения. Так что чем более люди внимательны к многообразию в животном мире, тем большему могут научиться. Например, никому не придет в голову просто так собирать с определенного вида деревьев жидкость, практически неотличимую от воды, и выпаривать ее, чтобы получить сахар. Но ирокезы, коренные жители штата Нью-Йорк, утверждают, что кленовый сироп открыл мальчик, который увидел, как белка слизывает сок с ранки на клене, откуда испарилась вода. Так мальчик узнал, чем питается белка зимой. Из любопытства он сам попробовал сок. Тот оказался сладким, и вот племя получило новый источник ресурсов. Похожим образом, пока люди не стали подсматривать за животными с помощью сложного электронного оборудования, никто не подозревал, что летучие мыши видят мир ушами, морские слоны ныряют на полтора километра в глубину и могут провести там час, мотыльки чуют свою пару за сотни метров, а птицы без остановок пересекают океаны.

Золотоголовые корольки

Одна из первых теорий о зимнем мире, правило Бергмана (по имени ее создателя – немецкого биолога XIX века Карла Бергмана), гласит, что на севере животные крупнее своих южных сородичей, поскольку так им легче сохранять в теле тепло, вырабатывать которое обычно весьма затратно. Наверно, это объясняет, почему во́рон (Corvus corax), самый крупный в мире представитель воробьинообразных (наиболее распространенного и разнообразного отряда птиц), обитает на севере, а самые большие особи этого вида встречаются на территории от штата Мэн до Аляски. Но, как это часто бывает, правило Бергмана действует только при прочих равных условиях. Прочие условия равными не бывают: одна из самых мелких птиц среди воробьинообразных[2] делит с вороном его северные местообитания и зимой, а весит в целых 325 раз меньше крупного ворона. Этот его северный товарищ – золотоголовый королек (Regulus satrapa) массой около 5 граммов, как две центовые монетки[3]. По размерам королек чуть больше краснозобого колибри или карликовой бурозубки, но, похоже, данный вид отлично чувствует себя в зимнем северном лесу. Я видел этих крошечных птиц, гуляя зимой в мэнских лесах мальчишкой, вижу их и сейчас и по-прежнему изумляюсь, когда утром после холодной ночи выхожу из дома и слышу их приветствия. Если учесть, насколько чувствителен к холоду человек, загадка о том, как удается выжить таким крошечным созданиям, еще более удивительна.

В книге «Размышления о северном крае» (Reflections from the North Country) Сигурд Олсон пишет: «Если бы я знал все, что только можно, о золотистом полярном маке, который растет на каменистых уступах Крайнего Севера, я знал бы всю историю эволюции и возникновения мира». Вместо мака можно подставить королька. Это желтовато-серая птичка с пылающим красным, желтым или оранжевым хохолком. В моменты возбуждения яркий хохолок, будто вспыхнув, вздымается среди оливковых перышек на головке птицы. Королек – одна из самых распространенных, но наименее известных лесных птиц Северного полушария. Глядя, как она скачет по густым ветвям ели, покрытым шапками снега, я часто представляю себя на ее месте и гадаю, каков ее мир. Тело королька в обхвате размером с грецкий орех, его теплоотдача больше, чем в сотню раз, превышает мою в моем человеческом обличье. Если поставить себя на место этой птицы, мир резко становится в сотню раз холоднее, а смерть от холода северной зимой может настичь вас почти каждую ночь. Однако, чтобы понять и осознать, каким чудом выживают корольки, необходимо познакомиться с механизмами приспособления, которыми пользуется множество других животных, разделяющих с ними зимний мир. Именно их особые средства выживания составляют полноценный контекст, где можно решать загадку о том, как королек справляется с отрицательными температурами. Как выразился Эдвард Уилсон (в книге «Будущее жизни», The Future of Life), каждый вид приоткрывает «врата райского мира», несущие «источник надежды». Соглашусь: если корольки способны на такое, то, пожалуй, в мире возможно все.

Только если я узнаю, как и почему золотоголовому корольку удается пережить зиму в Мэне или на Аляске, я смогу понять всю историю выживания зимой. Как и у других северных животных, жизнь королька проходит между молотом депривации и ледяной наковальней. У тех, кто устоял до весны, все существование сводится к базовым потребностям с их изящным минимализмом. Так что королек – это не только символ зимы, но и эмблема приспособляемости к неблагоприятным условиям. Эта птица олицетворяет удивительные замысловатые стратегии, выработанные животными, чтобы выжить в холодное время года. Королек достоин символизировать предмет нашей книги – зимний мир, – потому что его крошечные размеры в сочетании с его рационом, предположительно состоящим из насекомых, которые зимой прячутся и впадают в спячку, по-прежнему загадочны и необъяснимы. Именно королек заводил меня все глубже и глубже в зимний мир северного леса и, подталкивая на поиски новых чудес, привел к этой книге.

Термины помогают размышлять, а иногда почти определяют то, что мы думаем. Однако в этой книге я старался отвести решающую роль эмпирической реальности, чтобы термины служили лишь удобными условными обозначениями понятий. К сожалению, по мере появления новой информации понятия постоянно меняются, так что должны меняться и обозначающие их слова. На протяжении всего текста я использую выражения, которые в разное время и для разных людей значили разные вещи. Чтобы свести к минимуму возможную путаницу и заодно сделать небольшой обзор, я попытаюсь прояснить некоторые из терминов, связанных с механизмами приспособления к зимним условиям у животных.

Большинство терминов в книге относятся к гибернации (зимней спячке), и даже это выражение вызывает определенную путаницу из-за связанных с ним представлений. Традиционно гибернацией называли просто отсутствие активности зимой, так что этот термин был одинаково применим к лягушкам, которые зарываются в ил подо льдом, к некоторым насекомым и другим лягушкам, которые проводят зиму на поверхности почвы в замороженном виде, к поддерживающим высокую температуру тела медведям в берлогах и к летучим мышам и наземным беличьим, чья температура бо́льшую часть зимы остается низкой, но которые периодически разогреваются и в течение дня или дольше ведут активный образ жизни[4].

Зимоспящие животные бо́льшую часть времени (но не обязательно постоянно) находятся в оцепенении (торпоре) – состоянии отсутствия активности, которое достигается в основном (но не только) путем сильного понижения температуры тела. Гибернацией, или зимней спячкой, называют именно сложившийся у данного вида комплекс приспособлений к зимнему сезону, а оцепенение может быть связано как с патологическим нарушением терморегуляции, так и с адаптационной реакцией, цель которой сохранение энергии. Это состояние может длиться несколько часов, а может несколько дней или месяцев.

Когда ученые поняли, что некоторые теплокровные животные используют зимнее оцепенение в качестве механизма приспособления, соответствующим образом отрегулировав термостат своего организма, низкая температура тела практически стала определяющей характеристикой гибернации. Затем обнаружили, что точно такой же механизм адаптационного оцепенения встречается не только у зимующих животных, но и у тех, кто переживает тяжелые сезонные условия пустыни. В этом новом контексте физиологическое состояние оцепенения, характерное для зимней спячки, стали называть эстивацией (летней спячкой).

Строгое определение, согласно которому механизм гибернации (или эстивации) оказался связан с температурой тела, исходно предполагало, что в спячку впадают только млекопитающие (и, возможно, птицы). Но, поскольку адаптационное угнетение активности зимой также свойственно другим животным, которые не поддерживают высокую температуру тела постоянно, нужно было или придумать новое слово, или отказаться от старого. В результате возник уже четвертый термин – брумация. Он появился в 1970-х годах и означает зимнюю вялость или оцепенение у предположительно холоднокровных амфибий и рептилий. Еще позднее люди узнали, что, чтобы сохранять энергию, некоторые млекопитающие и отдельные птицы регулярно входят в оцепенение не только в соответствующий сезон, но и ежедневно, в том числе и летом. Тогда связанное с оцепенением поведение и соответствующее физиологическое состояние нельзя считать определяющей чертой гибернации даже у теплокровных животных. Наконец, по мере того как у животных открывали все больше разнообразных способов выживания зимой, стало ясно, что общее определение зимней спячки дать невозможно.

Температура тела оказалась особенно неудачным критерием для определения гибернации, потому что, как выяснилось, многие предположительно «холоднокровные» насекомые периодически обеспечивают в своем теле такую же или даже более высокую температуру, что и большинство птиц и млекопитающих. Как и те птицы и млекопитающие, которые периодически позволяют температуре тела понижаться, эти насекомые дрожат (одновременно сокращая противоположные мышцы, обычно используемые для перемещения, так что вырабатывается тепло, а движение практически отсутствует), если нужно получить возможность быстро двигаться, в данном случае – летать. Другие насекомые остаются активными, никогда не разогреваясь ни дрожью, ни солнечным теплом (подставляя тело к источнику тепла), а некоторые сохраняют активность даже при температуре тела, соответствующей точке замерзания воды или чуть ниже.

Чтобы понять, что такое активность и температура тела в зимнем мире, нужно знать хотя бы основные физические свойства воды, а также такие понятия и термины, как понижение точки замерзания, антифриз, ядра кристаллизации, температурный гистерезис и переохлаждение – они еще всплывут в книге позже. Обычно вода замерзает и тает при одной и той же температуре. Всем известно, что переход между твердым и жидким состоянием у чистой воды происходит в точке, которая определена как 0 °C. Растворенные в воде вещества предсказуемым образом понижают точку замерзания: например, если добавить один моль любого вещества (моль – это определенное число молекул) на литр чистой воды, точка замерзания/таяния понизится на 1,86 °C. Многие механизмы приспособления животных к низким температурам зимнего мира связаны с «хитростями», которые позволяют изменить предполагаемую точку замерзания с помощью других физических явлений, влияющих на замерзание и таяние воды. Функция молярной концентрации растворенных в воде веществ не всегда строго задает понижение точки замерзания и таяния. Некоторые особые вещества, которые называются антифризами, взаимодействуют с молекулами воды и понижают точку замерзания сильнее, чем можно было бы ожидать в силу самой по себе концентрации вещества. Иногда животные (особенно насекомые) используют еще более важное явление, при котором точка замерзания и точка таяния разделяются. Эта аномалия называется температурным гистерезисом. Если вода (независимо от того, чистая ли она или содержит растворенные вещества, будь то антифризы или другие) находится в жидком состоянии при температуре ниже предполагаемой точки замерзания (то есть при тепловом гистерезисе), это называется переохлаждением. Обычно кристаллы льда образуются на какой-нибудь молекуле и вокруг нее или на другом кристалле льда, так что переохлаждение жидкости возможно, только если нет так называемых ядер кристаллизации, вокруг которых могли бы расти кристаллы. Если в переохлажденную жидкость попадает ядро кристаллизации – например единичный кристалл льда или частичка пыли, – жидкость «мгновенно» превращается в лед. Переохлажденная жидкость находится в физически нестабильном состоянии и может замерзнуть в любой момент.

В применении к зимующим насекомым иногда используют еще один (неисключительный) термин – «диапауза», однако, согласно более строгому определению, он означает остановку процессов развития. Во время гибернации процессы развития останавливаются у всех насекомых (отчасти потому, что низкая температура, а то и заморозка тормозит или останавливает в организме биохимические процессы, если только в действие не вступают особые механизмы, призванные обойти холод), но назвать это диапаузой в строгом смысле можно, только если развитие животного не возобновляется в ответ на потепление. У многих (но никак не всех) мотыльков развитие приостанавливается на стадии куколки в конце лета и осенью, когда еще тепло, а затем они в виде куколки в состоянии диапаузы переживают зиму. У других в зависимости от вида гибернация протекает на стадии яйца, гусеницы или взрослой особи. Чтобы приостановилось развитие организма, нужны специальные приспособления, которые в совокупности с другими свойствами животного помогают ему противостоять холоду во время зимовки. Диапауза также встречается отдельно от гибернации. Так, некоторые взрослые насекомые летом входят в репродуктивную диапаузу на время миграции или пока ищут растение-хозяина.

Путаницы в терминологии, связанной с зимней спячкой, можно было бы избежать, определяя гибернацию не через температуру тела или еще какое-то конкретное явление в физиологии или поведении определенного вида, а с позиций функции этого явления, связанной с приспосабливанием. У большинства животных зимняя и/или летняя спячка – это сезонные периоды адаптационного оцепенения, благодаря которым животное может пережить регулярно наступающий голод. Холод, жара и засушливость сезонный голод усугубляют, а гибернация помогает побороть его путем развития различных механизмов приспосабливания[5].

Еще лучше было бы, если бы мы осознали, что всё более точные и ограничивающие определения не делают более точными наши представления ни об одном животном. Животный мир динамичен. Каждый вид выбирает что-то в пределах обширного континуума, который включает в себя почти все, что только можно измерить или вообразить. В зависимости от обстоятельств разные термины применимы к разным животным в разной степени, но в конечном счете вид, а часто и особь, вырабатывает собственное решение для конкретной ситуации и конкретных обстоятельств. Понимание приходит не столько когда мы лепим из явлений категории и даем им определения, сколько когда выделяем специфику в рамках обобщенных свойств. Такие обобщения нередко фиксируют в виде правил или законов, которые по большому счету оказываются статистически выведенными искусственными конструкциями для описания чего-либо. Но животные не подчиняются правилам и не слишком охотно позволяют раскладывать себя по удобным придуманным ячейкам. «Правило» – это не более чем постоянство реакции, которая, как мы считаем, развилась у животного, потому что служит его интересам. Правило – это совокупность решений, принятых отдельными особями. Это результат. В природе всегда остается место хаосу – и творчеству.

Микроскопические живые организмы возникли около 3,5 млрд лет назад, в докембрийский период, – в истории жизни это была первая и самая длинная глава, охватывающая около 90 % всего геологического времени. Какой была Земля, когда появились микроорганизмы, неизвестно, но мы знаем, что в какой-то момент здесь было жарко, как в аду, а в атмосфере не было кислорода. Древние микроорганизмы, вероятно, синезеленые водоросли или организмы, подобные бактериям, изобрели фотосинтез, чтобы получать энергию из солнечного света. В качестве пищи они извлекали из воздуха углекислый газ, а в качестве отходов выделяли кислород, который в дальнейшем изменил атмосферу и, как следствие, климат. Они разработали ДНК для хранения информации, придумали половое размножение, обеспечившее изменчивость для естественного отбора, – и вот стартовала эволюция, ход которой нескончаем и часто непредсказуем.

Молекулярная дактилоскопия предполагает, что сегодня все живое на Земле происходит от одного и того же предка, сходного с бактериями. Этот предок в конце концов породил три основные существующие сегодня ветви живого – архей, бактерий и эукариот (эукариоты – это организмы, клетки которых содержат ядро, в том числе простейшие, водоросли и другие растения, грибы и животные).

Остатки первых бескислородных живых организмов древности, вероятно, дошли до нас слабо изменившимися. Считается, что это потребляющие серу бактерии, которые сегодня живут лишь в немногочисленных оставшихся местах с древними условиями обитания, для человека невыносимыми. В число таких сред обитания входят горячие источники и глубоководные термальные выходы, где с океанского дна поднимается вода температуры 300 °C (она остается жидкой и не превращается в пар, потому что на глубине около 3600 метров находится под большим давлением). Один из видов, проживающих на краю таких горячих водяных скважин, – это Pyrolobus fumarii, этот представитель архей активен при температуре от 90 °C и выдерживает температуру 113 °C. По мере того как Земля остывала, появились новые среды обитания, и от этих или похожих видов произошли новые одноклеточные, а затем и многоклеточные организмы, которые стали заселять появляющиеся более прохладные места.

Много позже некоторые клетки покинули среду обитания своих предков другим способом: они проникли в другие клетки, обнаружили, что условия здесь благоприятны для выживания, и приспособились к ним. В конце концов у таких исходно паразитических организмов с хозяевами установились отношения сотрудничества, или симбиоза. В итоге эти связи оказались взаимовыгодными, а судьбоносной среди них, пожалуй, оказалась та, в рамках которой некоторые докембрийские зеленые водоросли стали успешно расти внутри других клеток и в результате превратились в хлоропласты, а их хозяева – в зеленые растения.

Способность захватывать солнечную энергию породила многоклеточные организмы и то поразительное разнообразие, которое мы наблюдаем сегодня в живой природе. Вслед за тем, как развилась эта способность, а может быть, одновременно на клеточном уровне произошло еще одно вторжение, из паразитического ставшее взаимовыгодным симбиотическим[6]. Благодаря растениям появился кислород, затем образовались бактерии, поглощающие кислород и энергию, и некоторые из них, поселившись внутри других клеток, превратились в митохондрии, а их хозяева стали животными. Митохондрия в клетке – это источник сил и аппарат энергоснабжения, который при наличии доступа к кислороду позволяет клетке расходовать гораздо больше энергии. В результате стала возможна эволюция многоклеточных животных. Одно из ярчайших проявлений высокого энергетического уровня, на котором существуют живые организмы за счет работы митохондрий, – это конечно же такие животные, как корольки, способные на протяжении всей северной зимы постоянно функционировать на оборотах, для нас практически невообразимых.

Митохондриальный очаг метаболизма можно раздуть, если доступно много кислорода, а можно приглушить. Жизнь – это процесс, который использует порожденную метаболизмом энергию, а главное, контролирует ее поток. Метаболизм, подобно огню, дает тепло, а тепло часто равнозначно жизни.

Для нас температура – это ощущение, измеряемое по шкале от горячего до холодного. В физическом смысле температура – это молекулярное движение, которое можно измерить термометром, поскольку чем больше движутся молекулы вещества, например ртути, тем сильнее увеличивается расстояние между ними. Мы измеряем это молекулярное расширение, когда ртуть (или какая-нибудь жидкость) в столбике перемещается вдоль откалиброванной шкалы. Само по себе движение молекул – это еще не жизнь, но ее необходимое условие.

Впрочем, тепло – это энергия, которая должна поступить в систему или покинуть ее, чтобы изменилась температура. Некоторым веществам нужно поглотить больше энергии (например, солнечной), прежде чем их молекулы начнут двигаться, повышая температуру. Одна калория – это количество энергии, которое нужно, чтобы повысить температуру одного грамма воды на 1 °C. Чтобы разогреть такое вещество, как камень, нужно гораздо меньше энергии, чем для воды. Опять же, энергия не есть жизнь, но она необходима для жизни, и все живое ненасытно ее потребляет. Поэтому то, что жизнь сохраняется и даже процветает зимой, когда солнца мало, – настоящее чудо.

Верхнего предела температуры не существует. В нашей Солнечной системе температура поверхности Солнца составляет около 6000 °C, а центр звезды примерно в 3000 раз горячее, то есть его температура около 18 000 000 °C. А вот нижний предел температуры во Вселенной конечен. Это точка, где всякое молекулярное движение останавливается и количество тепловой энергии равно нулю. Жизнь при такой температуре невозможна, но приспособления к зимнему миру, о которых я расскажу, говорят о том, что эта температура не обязательно уничтожает живое. По крайней мере, в теории при самой низкой температуре во Вселенной жизнь может приостановиться, но сохраниться.

Чтобы задать шкалу Цельсия, содержание тепловой энергии в воде поделили на 100 условных единиц между точкой, когда молекулы воды покидают кристаллическую структуру, чтобы стать жидкостью (0 °C), и точкой 100 °C, где жидкая вода закипает, если находится на уровне моря. Нижний предел температуры во Вселенной, или самое низкое содержание энергии в веществе, определяют как 0 ° по шкале Кельвина, и он соответствует –273,15 °C (или –459,7 ° по шкале Фаренгейта). Поскольку вода лежит в основе всех известных нам живых организмов, активная клеточная жизнь, знакомая большинству, возможна лишь в очень узком диапазоне температур между точками замерзания и кипения воды (которые немного меняются в зависимости от давления и наличия в воде растворенных веществ), где можно использовать энергию в контролируемых количествах. Мы в основном состоим из воды, и, замерзая, то есть превращаясь в лед, вода в наших клетках рвет клеточные мембраны, а это смертельно.

Вода воздействует на живое и на уровне экосистем, причем не менее существенно, чем на клеточном уровне. Каждую осень в северных умеренных широтах можно наблюдать, как влияют на экосистему различные физические свойства воды. Согласно опыту большинства существ на Земле, вода – это прозрачная жидкость, текущая вниз по наклонной плоскости, удержать которую можно только с помощью препятствия. Часть года некоторые из нас также наблюдают воду в виде белого рассыпчатого вещества, которое налипает на деревья и склоны холмов и придает лесу сказочный вид. Это вещество можно сгребать в кучи, можно рыть в нем тоннели и делать из него жилища для человека и зверя. Скапливаясь, оно способно стать таким плотным и глубоким, что через него не пройдешь. Оно порой закрывает растения от света и ломает их. При определенном наклоне земной оси это вещество подолгу накапливается в северных областях и образует ледники, которые изменяют окружающий пейзаж, стирая в порошок горы и выглаживая долины. При изменении температуры всего на 1 °C или меньше вода также может стать прозрачным веществом, похожим на стекло, и запереть поверхность озера, так что по ней можно будет спокойно ходить.

В зимнем мире практически все решает кристаллизация воды. Всего за несколько часов это явление может изменить физическую поверхность земли, а за миллионы лет оно в корне изменило физиологические, морфологические и поведенческие свойства всех организмов, которым приходится противостоять магическому превращению жидкости в кристаллы.

Каждую осень зимний мир постепенно и неумолимо наступает на обитателей Северного полушария. Ночи становятся все длиннее и холоднее. На землю попадает меньше солнечной энергии. Сначала замерзает и образует твердое покрытие вода в плодородном слое почвы (если та еще не покрылась снегом). Последними замерзают самые быстрые речки и ручьи, потому что здесь вода постоянно смешивается с холодным воздухом в месте соприкосновения этих сред. Холод, замораживающий воду, поступает от воздуха прямо над водой. Вода хотя бы немного теплее воздуха. Если она перемешивается (как в быстрых потоках), ее поверхность не так стремительно остывает до 0 °C.

Затем в одну прекрасную ночь происходит неизбежное: водоемы замерзают. Температура падает настолько, что движение молекул воды на стеблях прибрежных трав, веточках и листьях, плавающих по краю водоема, замедляется достаточно, чтобы эти молекулы заняли устойчивое положение и образовали кристаллическую структуру. Теперь стебли, веточки и листья служат ядрами кристаллизации для формирования льда. Молекулы воды, как закатывающиеся в лузу бильярдные шары, занимают свои места, сначала без разбора на любом предмете, который им встретится, а затем на других молекулах, которые уже пришли в состояние покоя, и образуется ледяная кристаллическая решетка. То небольшое количество энергии, которое еще оставалось у этих молекул, теперь выделяется в виде тепла – теплоты кристаллизации в размере 76,7 калории на каждый грамм жидкой воды, превратившейся в лед (этого тепла недостаточно, чтобы температура в пруду или озере хоть сколько-то заметно повысилась, потому что масса воды гораздо больше и очень быстро поглощает теплоту; однако, если резко заморозить отдельную капельку, часто возникает ощутимый «экзотермический эффект» – повышение температуры на несколько градусов Цельсия).

Кристаллы льда образуются и вытягиваются по поверхности воды, как острые пальцы. Они встречаются, смыкаются, и к утру весь пруд может покрыться прозрачной пленкой, которой водные обитатели теперь физически отделены от тех, что на суше. Всего одна ночь, и уже можно буквально ходить по воде – очевидно, не в силу сверхъестественных способностей, а благодаря физическим свойствам этой жидкости при температуре ниже нуля.

Когда вода в водоеме превращается в лед, происходит одна примечательная, простая, но очень существенная вещь. Вспомните, что бывает, то же самое случается в облаке. Здесь ледяные кристаллы начинают падать, потому что вода и лед тяжелее воздуха и воды в газообразной фазе. Но, когда вода переходит из жидкого состояния в твердое, она становится легче. Иначе кристаллы льда, образовавшись на поверхности водоема, сразу тонули бы. Сначала тепло у дна постоянно растапливало бы поступающие сверху кристаллы, но в какой-то момент температура здесь опустилась бы до 0 °C или ниже. Тогда вода замерзала бы снизу вверх, а не сверху вниз. В экологическом плане это явление привело бы к тому, что на севере не было бы водоемов. Летом на солнце таяли бы только верхние слои льда, и любой дерзнувший появиться здесь водоем вскоре превращался бы в огромную вечную ледяную линзу.

Также в экологическом аспекте большое значение в поведении воды имеет то, что при изменении температуры меняется ее плотность. Холодная вода более плотная, чем горячая, так что первая опускается, а вторая поднимается. То же верно и для воздуха. Но плотность воды меняется не так равномерно. Она достигает наибольших значений при 4 °C. Поэтому, когда весной озера прогреваются от 0 до 4 °C и лед тает, поверхностные воды опускаются. Более плотные, они вытесняют со дна холодную воду с ее питательными веществами – те поднимаются к поверхности и питают живые организмы наверху.

В геологической истории Земли случаются регулярно повторяющиеся ледниковые периоды, связанные с астрономическим циклом наклона земной оси (Imbrie, Imbrie, 1979) – циклом Миланковича (по имени Милутина Миланковича, который его открыл). В данный момент Земля находится в фазе похолодания, начавшейся 7000 лет назад. Но сейчас вместо похолодания мы испытываем глобальное потепление, потому что климатические изменения, вызванные деятельностью человека, перевешивают похолодание вследствие астрономического цикла. Углекислый газ, выделяющийся при сжигании ископаемого топлива, накапливается в атмосфере быстрее, чем его поглощают лесные деревья и другие растения. Он работает как термальное покрывало и удерживает солнечное тепло. В отличие от астрономического цикла, который протекает постепенно и к которому можно приспособиться в процессе эволюции, это новое явление в истории планеты возникло внезапно. Оно еще повлияет и на корольков, и на человека.

В октябре листва начинает опадать и ярким покровом ложится на лесную почву. В одно прекрасное утро на листьях появляется белая корочка ледяных кристаллов – изморозь. Может пройти еще несколько недель, прежде чем с темнеющего неба станут, кружась, падать снежинки – формирующиеся в воздухе скопления бесчисленных снежных кристаллов. Дети всех возрастов гоняются за ними, пытаясь поймать самые крупные на язык.

Уилсон Элвин Бентли, позже получивший прозвище Снежинка, тоже ловил снежные кристаллы – на предметное стекло микроскопа. Он жил на семейной ферме в городке Джерико, штат Вермонт, с братом Чарльзом, родителями, бабушкой и дедушкой, а позже с женой и детьми Чарльза. Жизнь на ферме крутилась вокруг сельскохозяйственных работ, а 9 февраля 1880 года, на свое пятнадцатилетие, Уилсон получил от матери старый микроскоп. Этот подарок определил его судьбу. «Снежинки оказались чудом красоты, – скажет он позже. – Каждый кристалл был шедевром, и ни один не повторялся».

Благодаря фотографиям и трудам Бентли на эту тему сегодня каждый ребенок знает, что двух одинаковых снежинок не существует, хотя исследователь и указывал, что «нетрудно найти два и больше кристаллов с похожими, если не одинаковыми очертаниями». Для Бентли снежные кристаллы олицетворяли красоту мира. Они открывали «путь в волшебную страну», где «даже буря может быть источником глубочайшего удовлетворения и удовольствия, когда она несет из темноты мятежный океан облаков, чьи очертания заставляют вашу душу горячо трепетать от радости».

Ученые и натуралисты писали о структуре снежинок и до Бентли, но тогда авторов занимало не столько их разнообразие, сколько шестиугольная форма. Считается, что в 1610 году Иоганн Кеплер (знаменитый множеством открытий, в частности о том, что планеты обращаются по орбитам в форме эллипса, а не окружности) первым задал вопрос: почему, когда начинает идти снег, первоначальная форма снежинок всегда соответствует шестиконечной звезде? Не знаю, есть ли ответ на него сегодня, но уверен, что такая конфигурация как-то связана с наиболее экономичным способом расположения молекул в кристалле, когда тот образуется в воздухе, где ничто не мешает ему расти в любых направлениях.

В 17 лет Бентли объединил микроскоп с новым устройством – фотоаппаратом, надеясь исполнить свою мечту и запечатлеть красоту снежного кристалла на снимках. Каким-то чудом его отец согласился заплатить сотню долларов за детали, из которых можно было собрать простенькую камеру. Бентли неделями упорно экспериментировал, и вот 15 января 1885 года в дровяном сарае семейной фермы ему удалось проявить первую в мире микрофотографию снежинки.

Наконец Бентли захотелось показать свои снимки кому-то, кто мог бы оценить их по достоинству, и он отправился за 15 километров от дома, в Вермонтский университет в Берлингтоне, чтобы встретиться с профессором Джорджем Генри Перкинсом, биологом и экологом, который уже долгое время здесь преподавал. Профессора Перкинса поразило качество работ Бентли, и он сказал, что тому обязательно нужно написать о них и показать свои снежинки миру. Бентли вернулся домой и попробовал писать, но с досадой бросил это дело. Он снова обратился к Перкинсу с просьбой составить подписи к фотографиям, и в 1898 году в журнале Appletons’ Popular Science Monthly[7] появилась статья под названием «Исследование снежинок» авторства У. Бентли и Дж. Перкинса. Перкинс, будучи не только ученым, но и джентльменом, писал, что, хотя статью по заметкам и снимкам Бентли составил он, «все факты, теории и иллюстрации выросли из работы и неустанных исследований [Бентли]».

С этой статьи началась карьера Бентли, который посвятил снежинкам всю жизнь. По-видимому, публикация также помогла ему преодолеть сложности с письмом. Бентли написал еще 50 популярных и специальных работ о снеге, которые в 1931 году, в год смерти автора, увенчала книга «Снежные кристаллы» (Snow Crystals), где было опубликовано более 2500 из его пяти с лишним тысяч снимков.

Образование снега только начинается с кристалла. Снежинки часто состоят из сотен кристаллов, столкнувшихся друг с другом по пути из облака вниз. Какого размера получится падающая снежинка, зависит от множества факторов, в том числе от количества кристаллов в облаке, расстояния, которое они пролетят, и температуры. В начале зимы обычно образуются самые крупные снежинки. Позже, при более низкой температуре, кристаллы льда, которые сеют облака, соединяются друг с другом хуже. На морозном воздухе они становятся ломкими, постоянные столкновения по пути вниз повреждают и рушат их замысловатую красивую структуру. Лучики кристаллов обламываются, и тогда снег состоит из их крошечных осколков. Ветер несет фрагменты кристаллов, которые продолжают разрушаться, а на земле прочно соединяются в плотную решетку, при достаточно низкой температуре – около –30 °C – приобретающую структуру и внешний вид пенопласта. И ходить по снегу в сильный мороз все равно что ходить по пенопласту. Снег в этом состоянии можно нарезать плитами – люди веками строили из таких плит зимние жилища.

Плотный снег – прекрасный изолятор. Иглу отлично удерживает тепло от небольшой масляной лампы и человеческих тел, не выпуская его в бездонный теплоприемник – небо над снежной крышей. Ветер не проникает за стены, а в то же время кислород и углекислый газ свободно циркулируют через толщу снега и входной коридор. Коридор позволяет снизить конвекцию, например от ветра, а у входа инуиты устраивают препятствие – возвышение, которое не впускает стелющийся по земле холодный тяжелый воздух. Обычно это возвышение покрывают шкурами северного оленя.

Многие птицы, от сероголовых гаичек[8] и до белых куропаток и воротничковых рябчиков, тоже укрываются по ночам в снегу, закапываясь в него и устраивая похожие на иглу подснежные убежища. Порой птицы оставляют явные свидетельства того, что провели в своем снежном укрытии довольно много времени: только в одной подснежной камере белой куропатки вблизи Барроу на Аляске я насчитал более 70 фекальных комочков, а в лесах Мэна постоянно нахожу не меньше 30 комочков там, где ночевал воротничковый рябчик. Птица часто остается в укрытии и в дневное время: в холодные снежные дни бывает, что она вспархивает у меня из-под ног даже в полдень.

Похоже, многих северных птиц снег, особенно первый снегопад в году, приводит в возбуждение. И во́роны, и белые куропатки заметно оживляются, начинают кататься, скользить и купаться в рыхлой, еще не утрамбовавшейся массе снежинок. Птицы из семейств совиных, врановых, вьюрковых, синицевых и корольковых тоже принимают снежные ванны (Thaler, 1982).

Воротничковый рябчик вырыл в снегу нору, чтобы переждать ночь или непогоду

В среде обитания многих северных животных снег – явление постоянное, так что те к нему хорошо приспособились и стали от него зависимы. Пожалуй, ни у кого эта зависимость не выражена настолько сильно, как у американского зайца-беляка[9]. Его следы совершенно не пропорциональны размерам тела. Распределение нагрузки по обширной стопе позволяет зайцу ходить, прыгать и бегать, почти не погружаясь даже в самый мягкий снег. В результате чем больше рыхлого снега накопилось за зиму, тем легче зверьку добраться до пищи – свежих веточек мелких деревьев и кустарников. Получается, что веточки питают зайцев, а те перерождаются в лисиц, рысей, илек, ласок, виргинских филинов, ястребов-тетеревятников и краснохвостых сарычей. И все же, несмотря на то что зайцы быстро «перерабатываются» и преобразуются в новые живые организмы, их популяция сохраняется благодаря хитростям, позволяющим выжить отдельным особям, и легендарной способности к размножению (самка зайца приносит помет до четырех раз в год, в каждом помете до восьми детенышей, которые рождаются с мехом и почти сразу готовы бегать, а вскоре и давать потомство).

Как бы активно ни размножались зайцы, хищники быстро подчистили бы их поголовье, если бы не маскировка. Американский беляк, которого по-английски также называют varying hare – «переменчивый» заяц, как и беляк Евразии, зимой переодевается из коричневатого в чисто-белый мех. Однако следует понимать, что чем лучше маскировка работает в одно время года, тем хуже она для другого, поэтому, чтобы успешно провернуть этот трюк, зайцу нужно очень точно угадать время. Трудно правильно подобрать момент, когда пора становиться белым или коричневым, потому что на смену шерстки уходит не меньше месяца, а снегопад может преобразить все вокруг за несколько минут. Само по себе время линьки у зайца определяется продолжительностью дня, но в целом оно должно быть связано с периодом, когда земля в среднем бывает покрыта снегом. По тому, в какой момент приспособленные к местной среде зайцы под управлением генетических механизмов меняют окраску, можно понять, как распределялось время появления снежного покрова в прошлом, потому что зайцев не того цвета съедают первыми, и их мясо перерабатывается, чтобы питать уже новую жизнь – жизнь хищника.

В лесах на западе штата Мэн почти все зайцы белеют к концу ноября, когда обычно устанавливается постоянный снежный покров. Но в некоторые годы первый снег запаздывает, и на все время задержки зайцы оказываются на виду, как если бы их пометил флуоресцентной оранжевой краской охотник. Впрочем, через несколько минут после того, как пойдет снег, они станут почти невидимы. Не думаю, что зверек знает, видно ли его: мне встречались совершенно белые зайцы на бурой земле, которые не предпринимали никаких явных усилий, чтобы спрятаться. Но возможно, в их поведении все же возникают какие-то изменения, чтобы компенсировать неспособность точно подстроить время линьки под снегопады. Так, обычно в лесах Западного Мэна после ранних снегопадов в конце октября – начале ноября заячьи следы мне почти не встречаются, хотя в декабре в том же году и на том же месте их будет полно. Сначала я подозревал, что беляки мигрируют, пока однажды в ноябре не взошел на холм Маунт-Болд недалеко от своего домика. Заяц может забраться туда за считаные минуты. Среди елей вблизи вершины я неожиданно обнаружил множество заячьих следов и задумался, не могут ли животные после линьки уходить повыше, туда, где снег появляется раньше, а вниз спускаться позже, когда первый снег выпадет на болотах, которые они предпочитают в качестве мест обитания.

В марте белый пушистый зимний мех у зайцев начинает выпадать, и его снова сменяет коричневая летняя шерстка. Золотоголовые корольки пользуются тем счастливым совпадением, что зайцы меняют мех именно в это время, и собирают остатки их шерсти для утепления гнезд.

Чтобы выжить зимой, зайцу нужно не только хорошо прятаться, но при необходимости и убегать. В отличие от большинства животных, зимой зайцы остаются худыми, практически не накапливая в теле жир, потому что пища им почти всегда доступна и запасать энергию не обязательно. Легкость и большие лапы позволяют животному двигаться на снегу быстрее других. Если бегун хоть немного утопает в снегу, его это тормозит. В то же время лапы не должны быть слишком большими, чтобы ускорять, а не замедлять бег, и зайцы, вероятно, уже стали почти настолько легковесными и большелапыми, насколько возможно. При этом, если посмотреть на их следы в зимнем лесу, в глаза сразу бросается еще одна поведенческая особенность зайцев: зверьки ступают по следам друг друга и таким образом утаптывают снег, создавая проторенные трассы. Перемещаясь по этим тропам, заяц по пути подъедает веточки, а поскольку он хорошо знает дорогу, то получает преимущество перед любым хищником, который вздумает за ним погнаться.

Снег может быть и врагом. Мелкие животные порой оказываются заперты в подснежном пространстве (в снегу или под ним), если верхний слой покрова подтаял на солнце, а ночью замерз и затвердел. Рябчики, застревая под коркой наста, становятся добычей для лисиц. Землеройка, которая выбралась на поверхность наста и быстро не нашла ход обратно, вниз, где она снова будет в безопасности, может достаться хищнику или просто замерзнуть насмерть.

Белым медведям наст не страшен. Самки роют берлоги в сугробах и проводят там в зимнем сне полгода арктической зимы, рождая детенышей, которые в тепле и безопасности сосут материнское молоко. Студенты моего курса зимней экологии, подобно белым медведям и атабаскским охотникам, тоже устраивают временные укрытия в сугробах.

Каждую зиму я беру 10–13 студентов в свой лесной лагерь в Мэне, где мы живем в собственноручно построенном мной деревянном домике без электричества, зато с дровяной печью (в доме два этажа). Воду мы получаем из талого снега или носим из колодца неподалеку. Печем свой хлеб; ходит слух, что как-то жарили себе полевок. В первую неделю мы совершаем долгие прогулки по лесу без особой системы. Следующие две недели каждый ведет под моим руководством собственное исследование. Сложная часть настает, когда все возвращаются в университет на весенний семестр, анализируют результаты и пишут научные доклады.

Строительство укрытий в снегу официально в проект не входит. И все же иногда мы это делаем. Сначала сгребаем большую кучу снега. Через несколько часов после того, как он собран, ледяные кристаллы соединяются и образуют твердую массу, в которой можно выкопать уютную теплую норку для ночлега.

Ближе к верхней части покрова снег всегда уплотняется, потому что кристаллы соединяются друг с другом. В то же время возле почвы теплее, чем на поверхности, и здесь водяной пар от распадающихся кристаллов идет вверх, оседает на кристаллах верхнего покрова и примерзает к ним. Со временем сверху за счет нижних слоев нарастает все больше льда, и тогда подснежное пространство превращается в систему ледяных столбов и колонн с обширными, заполненными воздухом полостями на уровне земли – своеобразный снежный лабиринт, единую систему убежищ, где живут мыши, полевки и землеройки.

За счет определенных физических процессов в этом пространстве всю зиму сохраняется температура в пределах одного-двух градусов выше точки замерзания воды. Здесь действует несколько факторов. Как мы уже говорили, снег – хороший изолятор, и даже при –50 °C благодаря поднимающемуся от земли теплу возле почвы в основном сохраняется температура около 0 °C. А когда лед и вода под снегом приходят в равновесие около 0 °C, устанавливается стабильная температура, потому что если тепло уходит через снежный покров и становится чуть холоднее 0 °C, то вода преобразуется в кристаллы льда, и тогда снова выделяется тепло. Таким же образом, чтобы лед превратился в воду, тепло нужно затратить. Иными словами, лед и вода, находясь рядом друг с другом, действуют как термостат, поддерживая постоянную температуру. Различается только их соотношение в зависимости от количества затраченного или полученного тепла.

В Новой Англии подснежную зону населяют полевки (зверьки, напоминающие мышь с коротким хвостиком), в первую очередь луговая полевка (Microtus pennsylvanicus) и полевка Гаппера (Clethrionomys gapperi), а также землеройки: масковая бурозубка (Sorex cinerius), дымчатая бурозубка (Sorex fumeus), карликовая бурозубка (Microsorex hoyi) и обыкновенная короткохвостая бурозубка (Blarina brevicauda). Каждую весну, как только растает снег или пока тают последние несколько сантиметров, я вижу обнажившийся на поверхности почвы лабиринт оставленных полевками ходов. Открываются взору и гнезда этих грызунов, многие из которых скоро займут матки шмелей, чтобы построить в них новые колонии.

Мыши в подснежной зоне поедают кору

Весна 2001 года особенно ярко показала, насколько важен подснежный мир для луговой полевки. В марте в Вермонте выпало рекордное количество снега, и у этих зверьков, похоже, произошел демографический взрыв. У луговой полевки, как и у ее близкого родственника лемминга, удивительно высокий репродуктивный потенциал. Одна полевка на хорошем питании в неволе дала за год 17 пометов в среднем по пять детенышей, которых она вынашивала по 21 дню. Молодые самки, в свою очередь, могут приносить потомство в возрасте месяца. При таком репродуктивном потенциале полевки могли бы быстро покрыть ковром всю планету. По счастью, подобные ужасы экспоненциального роста редко воплощаются в реальность. Роль полевок в природной экономике иная: как и зайцы, они преобразуют растительность в богатый белком продукт, на котором основана зимняя диета многих хищников, особенно лисиц, ласок, илек, койотов и рысей. Летом среди прочих на смену заступают ястребы и змеи.

В некоторых местах со всех молодых деревьев клена сахарного, клена ясенелистного и ясеня американского ровно до границы снежного покрова (но не выше) оказалась снята кора. О том, какой урон полевки наносят зимой деревьям, хорошо знают садоводы, которые ежегодно теряли бы молодые плодовые деревья, если бы осенью не укрывали каждое из них имитирующим кору искусственным кожухом из пластиковых полосок до ожидаемой высоты снежного покрова. Мне пришлось учиться на ошибках: когда я посадил на поляне возле своего домика яблони, к весне со всех до единого деревьев на 30 сантиметров над землей, в той части, которая зимой находилась под снегом, кора оказалась снята. Более старым деревьям, у которых уже вырос толстый слой собственной коры, ничего не грозит. Камбий, внутренняя живая часть под корой дерева, – любимое лакомство многих травоядных животных, а толстый внешний мертвый слой коры – хорошая защита. Как обычно и бывает с защитой, ее пользу можно оценить, только когда она уже понадобилась. Деревья особенно нуждаются в толстой коре зимой, когда нет листвы, поедать которую легче.

Под защитой снежного покрова в уютной подснежной зоне полевки могут начать размножаться за два-три месяца до того, как растает снег. Всевозможные весенние полевые цветы тоже рано пробуждаются в сравнительно теплом подснежном пространстве. Некоторые из них, например подснежники в наших садах, вырастают в марте, выставляя цветки прямо из-под снега.

Питер Маршан, специалист по зимней экологии, который проводит обширные исследования снежного покрова в Центре исследований севера в Вермонте и в других местах, задавался вопросом, как погребенные под снегом организмы понимают, что пора начинать расти или размножаться. Откуда они знают – а они, похоже, знают, – что снежный покров вот-вот растает? Чувствуют ли они солнечный свет? Чтобы разобраться в этом, Маршан со своими студентами исследовал проводимость света в снежном покрове и обнаружил, что, по мере того как снег уплотняется, он пропускает света все меньше. Но только до некоторого предела. К удивлению ученых, когда они имитировали периодическое таяние и повторную заморозку, при которых плотность снега растет, как это и происходит весной, то оказалось, что по консистенции снежный покров стал близок ко льду. Тогда вопреки росту плотности, а может быть, благодаря ему снег стал пропускать больше света. Маршан предполагает, что полевки чувствуют этот проходящий через снег свет и он дает им сигнал к размножению, тем самым обеспечивая их легендарный репродуктивный потенциал. Возможно также, что первыми на свет реагируют растения: они начинают расти и выделять химические вещества, от которых животные, поедая их, получают косвенный сигнал, стимулирующий репродуктивную деятельность.

Для некоторых животных в зимнем лесу подснежное пространство никогда не бывает полностью отделено от подземного. Если бы эти зоны не были связаны, мало кто из мелких млекопитающих мог бы пережить зиму, потому что в некоторые годы отрицательная температура устанавливается на месяц-два раньше, чем образуется существенный слой снега. В этот период землеройки и полевки скрываются в пространстве под лесной подстилкой или в трухлявых пнях со множеством полостей. Порой они закапываются в почву и селятся ниже горизонта промерзания грунта. Другие животные, например напоминающая крота короткохвостая бурозубка, крот-звездонос и его двоюродный брат волосатохвостый крот, обитают в этой области постоянно. Им снежный покров просто позволяет находиться ближе к поверхности почвы, где, скорее всего, они найдут больше добычи в виде насекомых, поскольку горизонт промерзания окажется выше.

Обеспечивая укрытие множеству мелких животных, снежный покров в то же время представляет собой большую проблему для животных более крупных, которые этими мелкими промышляют. Некоторые хищники не могли бы жить зимой на севере, если бы не специальные приспособления к охоте на подснежную добычу. В число таких зимних охотников входят уже упоминавшиеся ласки, лисицы и койоты, а также бородатая неясыть.

Лисицы и койоты находят мышей по звуку и бросаются на них, ударяя по снегу передними лапами. От ударов рушатся вырытые грызунами ходы, и предполагаемая жертва на некоторое время оказывается в ловушке. У бородатой неясыти (Strix nebulosa) тоже острый слух, она с 30 метров слышит, как под снегом движется луговая полевка. Подлетев поближе, неясыть пикирует с высоты семи с половиной метров и своими скрюченными лапами может пробить толстый наст, способный выдержать вес человека. Птица ловит грызуна, на время обездвиженного обвалившимся снегом, сжимая и разжимая пальцы, длинными когтями просеивая снег. Бородатая неясыть – одна из самых крупных сов, ростом почти метр, но существенную часть ее размера составляет толстый изолирующий слой перьев. Эти птицы не такие сильные, как виргинский филин и полярная сова, которые в основном охотятся на зайцев. В спокойную погоду бородатая неясыть охотится и ночью и днем и даже при такой низкой температуре, как –43 °C, не покидает облюбованных северных мест. Однако эти птицы регулярно улетают, если добычи становится мало из-за болезней или большого числа охотников. Резкое сокращение популяции грызунов в одном месте не исключает демографического взрыва в другом, так что совы много странствуют. Странствую и я, охотник за зимними чудесами.

Сегодня 16 марта 2000 года, канун Дня святого Патрика. Все еще зима. В Вермонте, где я преподаю в университете, наша поленница – запасы собранной деревьями и законсервированной солнечной энергии – опустела только на три четверти. Во всем лесу еще нет ни единого побега молодой зелени; листья, самые эффективные и прекрасные из всех солнцеприемников, какие только были придуманы, пока что бездействуют. Но строительный материал для них в виде сахаров уже поднимается по древесным стволам, а всего через четыре дня солнце пересечет небесный экватор и настанет день весеннего равноденствия, когда день сравняется с ночью, знаменуя окончание зимы – официальное, но не фактическое. В этих краях лед ослабит свою хватку лишь еще через месяц. Год был снежный, и я не могу устоять перед соблазном выйти в лес, чтобы осмотреться и побыть в зимнем мире. Но из этого мира мне нужно выбрать что-то для книги, и я произвольно решаю сосредоточиться на том, чтобы поискать в лесу возле своего мэнского лагеря гнездо клеста – чрезвычайно причудливой птицы.

Вот что много лет назад написал о своей встрече с белокрылыми клестами Уэнделл Тэйбер[10] (Bent, 1968):

Белокрылый клест

Я хочу позаниматься клестами, потому что в этом году они тут, и это настоящий подарок. Белокрылых клестов (Loxia leucoptera) можно не видеть годами. Джон Джеймс Одюбон[11] писал в Камдене (штат Нью-Джерси) в первую неделю ноября 1827 года (цит. по: Stone, 1937): «…они в таком изобилии, что можно ежедневно отстреливать множество птиц из стай, которые постоянно садятся в рощицу виргинских сосен за моим окном». В следующий раз клесты появились в Камдене зимой 1836/37 года, а потом не возвращались до зимы 1854/55 года, когда, согласно сообщениям, они были «настолько ручные, что их можно было убивать камнями». Как и бородатая неясыть, клесты – птицы северные, а на севере животные обычно не боятся людей, потому что мало с ними встречались. На юге клесты появляются лишь изредка.

Помню, что мальчиком я видел клестов. Конечно, с тех пор они бывали в Мэне, но только этой зимой мне впервые пришло в голову, что пообщаться с ними поближе можно было бы, найдя их гнездо.

Искать птичье гнездо – это все равно что идти к научному открытию: часто очень многое здесь зависит от удачи. Стандартные методы позволяют серьезно повысить шансы на успех. Сначала следует убедиться, что данная птица встречается в вашем районе. Затем нужно выведать, какое конкретно местообитание для нее характерно. Дальше вы определяете период спаривания, в первую очередь прислушиваясь к песне самцов. Если самцы поют, птицы, скорее всего, распределяют территорию для выведения потомства и/или пытаются привлечь пару. Теперь нужно установить, где в пределах местообитания расположены гнездовья – это может быть очень четко определенное место. Потом вы начинаете наблюдать за отдельными особями, лучше на рассвете, когда они наиболее активны. Готовы ли птицы к постройке гнезда и как она проходит, можно понять по огромному количеству признаков. Например, вы можете видеть, как птица несет в клюве строительный материал для гнезда или пищу для птенцов. Наконец, вы следуете за птицей, наблюдая каждое ее движение и пытаясь предугадать каждое намерение, и при этом стараетесь оставаться незаметным. Искать птичье гнездо – это все равно что ловить скрытное животное вроде болотной или карликовой бурозубок, которые могут быть повсюду, но которых нигде не видно. Занимавшийся природной съемкой фотограф Элиот Портер (1966) писал:

Клест раздвигает чешуйки шишки, чтобы добраться до семян

Мои ожидания скромны. Я плыву по течению, но мое путешествие, как и любое научное исследование, начинается с прецедента. Я видел птиц раньше, в декабре, а затем в феврале и надеялся снова встретить их теперь, в марте. В декабре они еще перемещались и кормились стаями, значит, гнездование пока не началось, но к середине февраля малиново-красные самцы покинули стаи и завели свои громкие музыкальные трели, а золотисто-коричневые самки прыгали по елям вокруг, скрываясь в ветвях. Птицы гонялись друг за другом, стаи распались, и клесты вот-вот должны были начать выводить птенцов. Однако признаков строительства я не видел, а самки находились вне гнезд, то есть яйца еще не были отложены. Постройка гнезда занимает около недели, три-четыре дня нужно, чтобы отложить от трех до четырех яиц, а потом еще две недели уходит на высиживание, так что теперь, в середине марта, этот процесс, по моим подсчетам, должен был подходить к концу.

Клесты выращивают птенцов, когда из шишек ели и сосны можно достать больше всего семян. Для этого им часто приходится откладывать яйца зимой. Гнезда с яйцами в канадской провинции Нью-Брансуик находили в середине января, а в феврале – близ Кале в Мэне (Smith, 1949). Считается, что клесты могут размножаться почти в любое время года, если есть семена в каком-то из многочисленных подходящих им видов шишек. Родственники клеста по семейству вьюрковых, американский чиж и европейский обыкновенный щегол, наоборот, размножаются одними из последних: они могут откладывать выведение потомства до августа, когда созревают их семена (чертополох)[12].

Вьюрковые привлекают взгляд пестрой окраской, но, пожалуй, еще более примечательно необычное и разнообразное строение их клювов, приспособленных, чтобы доставать семена чертополоха, давить вишневые косточки или вытаскивать семена из-под жестких чешуек шишки. Глядя на клюв клеста, можно подумать, что он неправильно сформировался в результате порока развития. Вытянутое и узкое (по меркам вьюрковых) двухсантиметровое надклювье перекрещено с подклювьем, которое на полсантиметра короче. Когда птица просовывает приоткрытый клюв под чешуйку и закрывает его, кончики клюва расходятся примерно на 3 миллиметра и оказывают сильное боковое давление, в результате чего чешуйка отходит в сторону. Тогда семена из-под нее можно достать языком. Особенная структура клюва клеста, приспособленная, чтобы добывать семена из сосновых и еловых шишек, то, как эти птицы широко перемещаются по континенту в поисках плодоносящих хвойных растений, и их особый график гнездования позволяют считать клестов замечательными специалистами по хвойным деревьям и яркими представителями истинно северного, бореального рода птиц.

Описания гнезд в основном составлены более века назад, в золотую эру великих натуралистов. Они меня раззадорили. Гнезда клеста в виде глубокой чаши почти всегда находили в густых ветвях елей, на высоте всего от 2 до 20 метров. Согласно сообщениям, гнезда сделаны из еловых веточек и могут быть выстланы разным материалом: «шерстью и мхом», «кроличьим мехом», «мхом и мехом животных» (Macoun, 1909), «свалянным черным, похожим на шерсть лишайником» (Grinnell, 1900) и «длинным тонким черным волосом, напоминающим конский», так что гнездо на вид «почти черное». О яйцах пишут, что они имеют бледно-голубую, голубовато-зеленую, зеленовато-белую или кремово-белую окраску и покрыты крапинками и пятнышками «бледно-шоколадного», «бледно-лавандового», «пепельно-сиреневого» цветов, «черными закорючками» и «каштановыми и желтовато-коричневыми линиями». Почему природа наделила такой красотой нечто столь временное – яичную скорлупу, спрятанную под телом насиживающей яйцо птицы? Птенцы клеста «черные как сажа» и покрыты пухом, а когда они разевают клюв в ожидании пищи, стенки рта сияют «алым» или «ярким пурпурно-красным». В данном случае яркий цвет – это сигнал. Он побуждает родителей заметить и покормить птенцов, подкрепляя рефлекс выпрашивания.

Предвкушая зимнюю прогулку к клестам или туда, куда приведут меня их поиски, ночью я приехал в Мэн. Паркуя пикап у подножия холма ниже домика, вместо грузовика соседа я увидел лишь белый сугроб: выпало много снега. Я надел снегоступы и с облегчением обнаружил, что идти легко, потому что снег покрыт толстым настом. Луна еще не встала, и я шел при свете звезд.

На холме Йорк-Хилл ухнула пестрая неясыть, минуту-другую с Ларкин-Хилла на той стороне долины ей отвечала вторая. Этот год принес большой урожай клена, бука и дуба, и выросла хорошая популяция мышей. Затем некоторое время раздавался только ровный скрип моих снегоступов. Я навострил уши в надежде услышать концерт койотов или, может быть, крик североамериканского мохноногого сыча. Но вскоре в лесу повисла потусторонняя тишина.

Когда я дошел до домика, оказалось, что снег съехал с крыши со стороны подъема на холм и скопился над задними окнами и задней дверью. Благодаря уклону внутрь все же можно было попасть с передней стороны дома. Я быстро развел огонь и заглянул в журнал посетителей, где прочел запись, которую кто-то оставил 18 февраля: «Холодно, – 10 °C, порывистый ветер. Глубокий снег. Трудно идти даже в снегоступах». С тех пор как этот человек был тут, выпало много снега, потому что на подъеме я не видел ничьих следов. Затем я рухнул в постель.

Я уже почти спал, когда меня разбудила серенада воющих койотов на расстоянии около полутора километров в направлении Уайлдер-Хилла. Я снова чуть не уснул, и тут еле слышным пульсом донеслось гулкое ритмичное уханье виргинского филина. Я вскочил с кровати и открыл окно, чтобы прислушаться. Уханье шло откуда-то с разлива на ручье Олдер-Стрим, с того места, где можно купаться, и на меня нахлынули воспоминания о Бубо, моем виргинском филине, который порой провожал нас туда поплавать среди скал. Может, это он. Вряд ли, конечно, но такие моменты как раз и питают затаенную надежду, и нередко.

Я проснулся на рассвете, заставил себя подняться и, стоя на нетвердых ногах, надел снегоступы, чтобы поскорей оказаться в лесу. Опередил первые лучи солнца, показавшиеся из-за хребта Киннис-Хэд, посмотрел, как они сияют золотом на красных елях, где месяц назад я наблюдал за резвящимися с пением клестами. Плачущая горлица завела скорбную рассветную серенаду, напоминающую совиное уханье. Еще две птицы отозвались с запада и с севера. В воздухе не было ни малейшего движения, и, если не считать протяжного утреннего хора горлиц, стояла тишина.

Всего через несколько минут шума заметно прибавилось. Начал отбивать глухую дробь волосатый дятел. К нему присоединились еще два дятла, выстукивая по «барабану» сухого дерева ту же мелодию, но на другой ноте. За полчаса, что я гулял по лесу, мне встретились две пары канадских поползней и небольшая стая синиц. Я слышал пение пурпурных чечевиц и сосновых чижей. Пролетела со звонким, как колокол, криком стайка вечерних американских дубоносов. Ворон присел в сосны и прокричал: «Р-рап, р-рап, р-рап…» Ритм и мелодия его крика напомнили мне моего друга ворона Голиафа, живущего с подругой бок о бок со мной неподалеку от моего домика, где они каждый год устраивают гнездо и выводят четыре-пять птенцов на одной и той же ветке одной и той же сосны. Клестов не было. Ни звука. Может быть, они улетели, исчерпав весь урожай еловых семян? Или недавние метели разбили их гнезда?

Ели по-прежнему были увешаны таким количеством шишек, что верхушки деревьев казались коричневыми. Но, хотя еловые шишки подолгу остаются на дереве, семена из них выпадают, когда шишка высыхает и у нее отгибаются чешуйки. Месяц назад свежий снег был усыпан семенами ели, и синицы скакали по земле, собирая разбросанные семена, а канадские поползни вытаскивали их из шишек на верхушках деревьев. Я нашел ель, на снегу под которой было несколько сотен шишек. Их откусила и посбрасывала красная белка.

Позже шишки нагрелись на солнце и слегка ушли в подтопленный снег. Выходит, эта белка не торопилась собрать то, что сбросила.

Я быстро подобрал горсть шишек. У каждой были откушены лишь первые несколько чешуек у основания. Снег был весь замусорен чешуйками: белка кормилась на шишках с дерева. Но почему большую часть она просто сбрасывала, не вскрывая? Позже, вернувшись в домик, я изучил пять из отбракованных шишек. У каждой было в среднем по 40 чешуек, а если шишка заполнена семенами, то под каждой чешуйкой должно быть два семени. Таким образом, целиком заполненная шишка дает около 80 семян. В пяти шишках их могло бы быть почти 400, но я нашел всего 23 семени, то есть здесь было примерно по пять семян на шишку. Неудивительно, что белки, попробовав шишку, выбрасывали ее и больше не подбирали.

Сколько семян должно быть в шишке, чтобы белка решила, что дальше нет смысла тратить на нее силы и выбросила бы ее? Белка может быть уверена, что не вскрывает одну и ту же чешуйку дважды, потому что, чтобы заглянуть под нее, ее нужно откусить. А вот клест точно не знает, под какими из 40 чешуек на каждой шишке, которую он попробовал, есть семена. Поскольку он плохо помнит, какие чешуйки проверял, скорее всего, ему приходится пробовать их по несколько раз. Так что, возможно, для клеста отделять жесткие чешуйки от шишек имеет смысл, только если шишки действительно полны семян. Впрочем, не исключено, что раздвигать чешуйки проще, чем откусывать их, как белка. Может быть, клесты исчезли, потому что шишки потеряли слишком много семян?

Красная белка

Я не надеялся получить ответ на этот вопрос, но он все же побудил меня залезть на ель и добыть увешанную шишками ветку. Чешуйки на шишках раскрывались, и, ударяя по ветвям, я заставлял семена, кружась, дождем осыпаться на землю. Я осмотрел десять шишек, по 40–50 чешуек в каждой, и обнаружил, что число семян на шишку в них гораздо больше (20, 6, 36, 8, 2, 35, 28, 16, 12, 17), чем я насчитал ранее в шишках, выброшенных белками. Может быть, это дерево чем-то отличалось или вышло так, что клесты на нем не побывали? Очевидно, и на этот вопрос я не смог бы ответить с ходу. Но стоял чудесный день, небо синело, температура росла, а наст оставался достаточно твердым, чтобы по нему прекрасно ходилось на снегоступах. Нужно было использовать момент.

Я пошел дальше и в конце концов нашел еще две ели, шишки с которых грызли белки. У 10 из 321 шишки от основания (с которого всегда начинают белки) было откушено всего по несколько чешуек, после чего шишки были оставлены. Иными словами, белки их забраковали.

Однако теперь число семян на чешуйку было высоким, как и в шишках на деревьях. Впрочем, в большинстве семян были маленькие отверстия, как будто их изъели крошечные насекомые. По мере того как я собирал новые данные, исходно простой вопрос становился все более сложным. Одними выходными в этом проекте было уже не обойтись. Подсчеты убедили меня, что еловые семена в лесу есть, пусть в разном количестве и не везде, но идей о том, почему исчезли клесты, у меня не возникло, зато появились вопросы о поведении красной белки.

Спускаясь с поросшего елями хребта, чтобы быстро перекусить в домике, я увидел бурундука, который семенил по снегу. Должно быть, ему пришлось прорыть в снегу длинный ход, чтобы выбраться к свету. Он не мог рассчитывать найти здесь пищу, но у бурундуков настал период спаривания, так что зверек пробудился от зимнего сна с другой целью.

Я поспешил в дом, чтобы согреться у печки и подпитать собственный метаболизм, быстро перекусив бутербродом. Восстановив запасы тепла и топлива, я тут же вновь отправился на улицу на снегоступах и спустился с холма в сторону Олдер-Стрима. Через несколько минут я шел по свежим лосиным следам. Следов было много, и они были усеяны тысячами снежных блох. Снег вокруг также был усыпан лосиным волосом, по одному-два у каждого следа, – через пару месяцев, скорее всего, птицы будут выстилать им свои гнезда. Кое-где по лосиному следу прошел олень, – видимо, это было проще, чем самому прокладывать путь в глубоком снегу. Повсюду лежала привычная сетка следов красной белки, зайца и рябчика. Глубокую борозду оставил в снегу дикобраз, там, где регулярно проделывал путь между своим каменистым логовом и деревом тсуги, которое объедал по ночам. Бок о бок прошли два койота, рысь двигалась одна, а занятные следы в ельнике, возможно, оставила американская куница.

Я зашел в ветровал зрелой бальзамической пихты, где за последние десять лет выросли заросли новых молодых деревьев. Странным образом почти у всех молодых пихточек здесь не хватало почек на верхушке главной ветви, которая растет вертикально и позже должна стать стволом дерева. Как это могло получиться? Я никогда не видел ничего подобного. Верхушки остались лишь у нескольких молодых пихт – в трех разных местах всего у 4 из 56, 3 из 57 и 3 из 75. Возле многих деревьев поменьше были беличьи следы, а на земле валялись оставленные зубами белки свежие стружки и отломленные верхушки без почек. Многие деревья, до верхушек которых было не достать лосям и оленям, тоже оказались повреждены. Значит, это были белки. Обычно в это время красные белки начинают добывать кленовый сироп и сахарные лакомства, протыкая ветки сахарного клена и возвращаясь покормиться, когда испарится вода из сока. Но в этой части леса сахарных кленов нет, вот зверьки и перешли на новое блюдо.

Ко второй половине дня крошечные клочки облаков исчезли, небо приобрело насыщенно-лазоревый цвет. Ветер улегся, снова закричала плачущая горлица. Возвращаясь к холму, я услышал в лесу ворона. Судя по приглушенному крику, его клюв был занят пищей, – видимо, он кормился зимней падалью. Так что я пошел в направлении звука и вскоре увидел следы птицы, которые шли к пню, где был взрыхлен снег. Раскопав его, я нашел зарытый свежий кусок красного мяса в оленьей шерсти. Вороновы запасы.

В долине появился другой ворон, который, пролетая над отверстием в пологе из елей, увидел меня и от плавных взмахов перешел к быстрым ударам крыльями с громким свистящим звуком: «Свуш, свуш, свуш». Второй ворон должен был это заметить, и так и произошло: он услышал звук, встревожился и взлетел. Теперь я трусцой поспешил прямо туда, где должна была лежать туша оленя.

Бо́льшая часть туши была засыпана снегом, который кто-то сгреб лапами со всех сторон в радиусе около полутора метров. Повсюду были следы огромной кошки. В середине снежной кучи оказалось прорыто отверстие, через которое виднелось свежее красное мясо и обгрызенные ребра. Вмятина на снегу возле туши показывала, что здесь рядом с оленем лежала кошка – крупная красная рысь или канадская рысь, оставившая несколько клочков мягкого пушистого меха.

Я выкопал оленя из снега и увидел кровоподтек у него на голове и задней части шеи: животное кусали живьем. Раны подтверждали, что крупную олениху весом, может быть, около 60 килограммов и с тридцатисантиметровым плодом в утробе убила кошка.

Еще раз пролетел с криком ворон. Я оставил это место и пошел кружным путем, чтобы глянуть на логово дикобраза в куче камней в чаще пихт и елей. Прошлой ночью здесь появились свежие следы, ведущие из логова и обратно. В это время дикобразы кормятся корой красной ели и восточной белой сосны, опоясывая деревья огромными голыми лоскутами открытого ствола. Свою любимую пищу, тсуги, они уже давно уничтожили. Под одним из недавно убитых дикобразами деревьев я нашел отрыгнутый комочек-погадку и рядом – птичий помет. В комочке был длинный прямой черный остевой волос и более мягкий подшерсток медведя, а также несколько иголок бальзамической пихты и чешуйка еловой шишки. Это была погадка ворона. Рядом могла быть еще одна туша, так что я тут же отправился прочесывать чащу, ожидая увидеть источник попавших в погадку медвежьих волос, но вместо мертвого медведя нашел еще одного мертвого оленя. Здесь недавно трапезничали и во́роны, и койоты. Кошачьих следов не было, и туша на этот раз не была забросана снегом. Я постоял на месте, где было убито животное, рисуя в своем воображении противостояние хищников и добычи, голод и борьбу в снегу, но до моего слуха доносились лишь сладкое пение пурпурной чечевицы, соснового чижа и, что лучше всего, эльфийская трель золотоголового королька. Я воспрянул духом, пока наслаждался его милым напевом, и думал об удивительной выносливости и удаче, которые помогли птице дожить до конца зимы и наконец обрести надежду увидеть весну.

По пути обратно в домик я видел, что еще больше снежных блох тысячами собираются в глубоких впадинах лосиных следов. Температура поднялась выше нуля. По снегу прошел маленький паучок, затем я встретил рыжую мохнатую гусеницу медведицы[13], которая тоже пробиралась по насту, покрывавшему снег глубиной от полуметра до метра. Куда и зачем шла гусеница, когда вокруг не было ни одного зеленого стебелька? (Я взял ее домой, выкормил, доведя до взрослой стадии, и определил как медведицу бурую, Phragmatobia fuliginosa.)

Наконец, когда я вернулся в домик, у меня уже не оставалось сомнений, что большинство клестов улетело. Наверное, их гнезда разрушили прошедшие недавно необычно сильные снегопады. Я мог бы и догадаться об этом, ведь клесты, жизненный цикл которых состоит из резких взлетов и падений, даже бросают в гнездах птенцов, если иссякли источники пищи (Macoun, 1909). Остаются только отбившиеся скитальцы, и, как будто чтобы напомнить об этом, клест залетел в мой лагерь.

Заехал поужинать мой приятель, Гленн Бума, студент курса зимней экологии 1990 года, который часто сбегает сюда от городской жизни в Бостоне; когда-то он зарекомендовал себя тем, что поймал болотную бурозубку. Мы развели костер, чтобы поджарить мясо, в раннее вечернее небо стал подниматься дымок от сухого клена, который мы спилили и раскололи на дрова прошлой осенью, и тут прилетел яркий землянично-розовый самец белокрылого клеста (взрослый). Он пропорхнул в 30 сантиметрах от моего уха и сел на край кострища. Птица подскочила близко к тлеющим углям и клюнула золу. Через минуту она исчезла так же быстро, как и появилась, оставив нас удивленными и озадаченными.

Научные открытия, как и большинство приятных неожиданностей, происходят в силу удачи, а удачу приносят привычка постоянно двигаться и чутье на аномалии. Бывает, вы движетесь, потому что ищете гнездо клеста, но благодаря острому чутью вместо этого обнаруживаете тайник ворона с запасами на зиму и много что еще. По этому же принципу ищет и ловит бурундуков в зимнем лесу ласка, о чем я расскажу чуть позже.

У нас в Новой Англии есть два вида линяющих мелких куньих, которые зимой сбрасывают летнюю коричневую шерстку и одеваются в новую белую шубку, реагируя на изменения в продолжительности дня. Но при этом на кончике хвоста у них остается черное пятнышко (в других, более теплых частях ареала – эти животные встречаются на юге до самой Флориды – оба вида остаются коричневыми круглый год). Три других северных вида куньих тоже исконные обитатели Новой Англии: это американская норка, американская куница и илька. Ни у одного из этих трех видов животных цвет меха не меняется. Все они относятся к куньим (Mustelidae), замечательному семейству, в которое входят росомахи, выдры, скунсы[14], хорьки, барсуки (в том числе обладатель запоминающегося названия – медоед[15]). Все местные виды куньих зимой ведут активный образ жизни, кроме полосатого скунса:[16] его активность снижается, и он живет за счет накопленного жира.

Из двух видов мелких куньих, которые зимой белеют, ареал длиннохвостой ласки (Mustela frenata) на севере простирается до южных частей Канады, а вот горностай (Mustela erminea, которого в США называют ermine, а в Англии – stoat) – более северное, приполярное животное. В полевых условиях отличить их друг от друга практически невозможно. Самцы обоих видов весят примерно вдвое больше самок, а длиннохвостые ласки примерно вдвое крупнее горностаев. Нет сомнений, что по крайней мере часть «горностаев», украшавших мантии европейской аристократии, на самом деле были длиннохвостыми ласками. И тех и других поставляли звероловы из Северной Америки.

На первый взгляд кажется, что линяющие ласка и горностай устроены неправильно. У них прекрасная зимняя белая маскировка, но предательский черный кончик хвоста всегда казался людям странной, необъяснимой аномалией – пока эксперименты не показали, что ястребы без труда ловят ласок-муляжей без этого черного пятнышка. При этом, когда ястребов стали приманивать муляжами с черным кончиком хвоста, птицы впадали в растерянность и либо некоторое время мешкали, либо атаковали хвост, как будто это голова. Такие хвосты-обманки есть и у других мелких животных. Например, хищников отвлекают и путают яркие броские хвосты многих ящериц. Ящерица легко сбрасывает хвост, и он начинает биться и извиваться, чтобы еще сильнее отвлечь охотника от самого животного, которое тем временем ускользает. У бабочек-голубянок (Lycaenidae) есть похожие отвлекающие съемные «хвосты» на крылышках, обманывающие хищника подобно тому, как хороший баскетболист обводит противника на площадке. У бабочки эти элементы сообщают охотнику, что жертва будет двигаться в одном направлении, а она тем временем разворачивается и уходит в противоположном.

Ласки превосходно охотятся на мышей, но их рацион этим не ограничивается. Проведенное в 1999 году исследование обыкновенной ласки (Mustela nivalis), которая встречается в Северной Америке к северу от Новой Англии и на Аляске, а также в Европе и Сибири, показало, что мелкие грызуны (в основном полевки) летом составляют в рационе ласки 41 % – в это время зверьки также питаются птицами, яйцами и насекомыми. Зимой же они кормятся преимущественно мелкими грызунами.

Эти хищники обладают замечательной гибкостью. Куньи хорошо лазают – особенно известна своей способностью ловить белок по деревьям американская куница. Ласки настолько искусные охотники, что в лесах Уитэм-вудс в окрестностях Оксфорда в Англии популяция гнездящихся в дуплах больших синиц уменьшилась на 50 %, пока здесь не установили защищенные от хищников дуплянки. Лесники в Мэне говорили мне, что зимой ласки даже ловят американских беляков, хотя мне сложно представить себе эту картину, потому что самой крупной лаской, которую мне приходилось взвешивать, был самец Mustela frenata весом 283 грамма. Взрослый заяц весит в пять раз больше. Впрочем, если ласка уступает противнику в размере, ее это не смущает. Мой сосед в Мэне рассказывал, что однажды в ноябре видел белую ласку в погоне за зайцем.

Возможно, чтобы справиться с крупной добычей, куньи используют не только мускулы, – об этом говорит то, с каким хитроумием илька охотится на дикобраза, которого не может ни одолеть, ни съесть ни одна собака. Эти хищники демонстрируют любопытство и готовность учитывать новую информацию. Мне кажется, они довольно умные. У всех куньих – от ласок до выдр – длинный череп, что говорит о весьма большом объеме мозга для такого мелкого животного. Как минимум одно свидетельство, которому я верю, показывает, что ласки умеют считать до шести (или по крайней мере у них есть сложное представление о количестве).

Мой отец около года держал ручную ласку, которая, будучи молодым зверьком, путешествовала в кармане его пальто. Зверек был из Болгарии. Как-то весной во время прогулки на природе папа услышал шорох в сухой опавшей листве. Он решил, что встретил ужа. Но оказалось, что это ласка-мама, за которой гуськом, ровно один за другим, шли семь детенышей. Он подобрал всех маленьких ласочек, положил их в тканый мешок, завязал его и убрал в рюкзак. Думаю, он поймал мелких млекопитающих ради блох: тканым мешком он обычно пользовался, чтобы собрать блох, которые спрыгивали с животных и которых он позже продал в Лондоне Ротшильдам для их знаменитой коллекции.

Папа пошел дальше, но в какой-то момент присел и открыл рюкзак, чтобы перекусить. Мама-ласка шла за ним по пятам в надежде вернуть украденное потомство. Она залезла в открытый рюкзак. Папа развязал мешок. Ласка забралась туда, вытащила одного из детенышей и убежала, держа его в зубах. Отец с любопытством ждал. Ласка вернулась, снова залезла в рюкзак и вызволила второго малыша. Так продолжалось до шестого детеныша. Но за седьмым она так и не вернулась, и он-то и стал любимым папиным питомцем. Повзрослев, зверек еще долго забавлял и удивлял гостей тем, с какой скоростью мог переловить дюжину мышей, которых одновременно выпускали в спальню. Ласка доставала даже тех из них, которые забирались на занавески. В конце концов зверек стал жертвой несчастного случая, и погубили его те же качества, которые обеспечивают куньим такой успех в ловле мышей. Ласки маленькие и охотно исследуют укромные места, так что как-то раз наш питомец залез под одеяло на кровати, и кто-то его нечаянно раздавил.

В отличие от отца, я не любитель держать ласок без клетки в доме, но увидеть этого зверька в лесу удается редко, и обычно эти встречи коротки. У меня было несколько таких случаев, в том числе следующий. Лес только что укрылся свежим снегом, который лег поверх недавно образовавшегося наста, низко склонились ветви бальзамических пихт. Ветки дубов и кленов образовали горизонтальный каркас, на котором за несколько часов тишины и безветрия скопились белые шапки снега. В этот день, в Рождество 1995 года, на земле в лесу еще не было следов, и нетронутый снег сиял искорками солнца, отраженного в зеркалах миллионов маленьких кристаллов.

Длиннохвостая ласка в зимней шубке

Я осматривал пространство, и тут мой взгляд привлекло какое-то движение. Это была ласка. На фоне сверкающего снега белый зверек с черным кончиком хвоста казался почти лимонно-желтым, особенно ближе к задней части туловища. Я замер, а животное приближалось, что-то волоча. На расстоянии трех-четырех метров ласка бросила свою добычу, вытянулась на задних лапах и уставилась на меня. Через несколько секунд, по-видимому убедившись, что я не стану вмешиваться в ее дела, она опустилась, подобрала зубами обмякшую тушку бурундука и продолжила свой путь по склону холма среди деревьев.

Местные бурундуки уже два месяца как залегли в своих норках. Как и другие наземные беличьи, они должны были по крайней мере часть времени находиться в оцепенении и быть неподвижны. В этом состоянии животное не может спастись от хищника, если тому удалось до него добраться.

Восточноамериканские бурундуки строят системы нор длиной в три с половиной метра, где примерно на метровой глубине есть гнездовая камера, а также кладовые для хранения запасов, ходы для бегства и одно главное норовое отверстие. Но у ласки длинное узкое тело и очень короткие лапы, которые позволяют ей проникать в системы нор грызунов, например бурундуков, подобно таксе (название которой происходит от нем. Dachshund – «барсучья собака», то есть порода, выведенная, чтобы ловить барсуков (нем. Dachs) в их норах).

Бурундуки делают на зиму запасы пищи, которые позволяют им не впадать в оцепенение или проводить в нем меньше времени – ведь в этом состоянии они наиболее уязвимы по отношению к хищникам. Каждую осень возле нашего дома бурундуки целыми днями бегают к птичьей кормушке: до отказа набивают защечные мешки подсолнечными семечками, бегут в норку, где выгружают их, и возвращаются за следующей порцией. В урожайные годы для дубов, буков и сахарных кленов бурундуки таскают и семена этих деревьев. Чем больше еды запасено, тем дольше бурундук зимой сохраняет высокую температуру тела, бодрствует и остается бдительным. На самом деле эти животные значительно менее склонны проводить всю зиму в оцепенении, чем другие наземные беличьи, которые не устраивают кладовых. В 2000 году, очень урожайном в Северном Вермонте, я часто видел бурундуков на снегу: всю зиму они постоянно бегали к кормушке. На следующий год, когда буки и дубы почти не дали желудей на севере Вермонта (но на юге штата дали большой урожай), зверьков на поверхности почвы не было уже в конце сентября. Можно сказать, что бурундук напоминает некоторых миллионеров: при наличии неограниченного количества еды зимой ему все мало, но, если пища скудна, он знает, как обойтись тем что есть.

Я подождал минут десять, пока ласка не скроется из виду и не устроится со своей добычей, и только тогда пошел по ее следам. Почему она вздумала тащить такой тяжкий груз? Почему не съела бурундука там же, где поймала, в его теплой уютной норе?

Ласки встречаются во всем Северном полушарии, даже в Арктике. Они активны всю зиму. Им приходится бороться с лютым холодом, но они маленькие, тоненькие, у них плохая теплоизоляция – все это способствует быстрой теплопотере. Чтобы компенсировать ее, обмен веществ при полном покое у ласки в два раза интенсивнее, чем у животных такого же размера. При этом желудок у нее маленький, и, в отличие от своих дальних родственников, полосатых скунсов, в теле она накапливает мало жира. В результате в день ласке нужно больше пищи, чем любому другому приспособленному к зиме животному.

И все же все те недостатки строения, которые, казалось бы, мешают ласке сохранять тепло, как раз и делают ее превосходным охотником на грызунов. Ласке нужно быть маленькой и худой, чтобы пролезать в норку бурундука, а энергетический баланс она блюдет за счет особенностей поведения. Радиослежение показало, что бо́льшую часть типичных зимних суток ласка проводит за едой и отдыхом. Ей не нужны ни постоянное убежище, ни большой желудок, потому что, забравшись в гнездо грызуна, она использует его сама и сворачивается там клубочком, чтобы сохранять запасы энергии, а пищу принимает пять-десять раз в день. Наконец, когда зверек все доест и ему снова понадобится питание, он отправится в следующую охотничью экспедицию.

Оттащив добычу практически по прямой метров на 30, ласка, за которой я следил, забралась с только что убитым бурундуком на бугорок. Здесь на маленькой полянке следы вдруг стали петлять и делать зигзаги туда-сюда. Очевидно, хищник на этом участке в несколько квадратных метров что-то искал; на снегу по-прежнему виднелся след мертвого бурундука, которого тащила ласка. Как я уже говорил, наст был толстым, а свежий снег на нем – мягким, глубиной, наверно, от двух до пяти сантиметров. Я предположил, что ласка ищет совершенно определенное отверстие, может быть, вход в нору, которая оказалась закрыта настом.

Я заметил следы, которые вели с бугорка к основанию деревца хмелеграба. Возле ствола, где наст был тоньше, ласка наконец спустилась в снег. Я подождал минут 15 в надежде, что она снова выберется наружу. Сначала я сидел тихо, затем стал попискивать, как мышь в опасности. Ласка не появлялась. Тогда я прокопал почти 60 сантиметров снега до незамерзшей, покрытой листьями почвы возле хмелеграба, а затем продолжил копать вдоль хода, который шел в снегу. Снежная нора (во многом подобно норам, которые, как я позже узнал, обычно делают бурундуки) вела в исхоженную область, где ласка оставила на насте множество петляющих следов, и здесь я и нашел вход в нору, которая уже уходила в почву.

Я забросал вход рыхлым снегом и ушел. Когда позже в тот же день я вернулся, нора определенно была открыта, а свежие следы ласки без следа тушки, которую она тащила, вели в лес. Сытый хищник покинул это место.

Я зашел сюда на следующий день, после нового снегопада, который утром стер старые следы и отверстия. Новых следов не было. Не появилось следов ласки и позже.

Очевидно, эта нора не принадлежала ласке. Вероятно, зверек запомнил логово предыдущей жертвы-бурундука и занял его. Видимо, последнюю добычу хищник поймал снаружи норки, иначе зачем было бы так далеко тащить ее по снегу? Выходит, этот бурундук не был в оцепенении, и все же его поймали – в противном случае он находился бы в своем уютном гнездышке, которым ласка бы воспользовалась, чтобы его съесть. Итак, высокая температура тела, позволяющая оставаться начеку, не обязательно обеспечивает особи выживание – по крайней мере, этому бурундуку не обеспечила. Шансы конкретной особи определяются условиями, в которых она оказалась, и мелкие особенности условий жизни разных видов почти гарантируют развитие у них разных стратегий. Жизнь каждого животного зависит от своего набора случайных условий, которые часто противодействуют друг другу.

Важная часть адаптации к жизни в зимнем мире – это способность создать подходящий микроклимат. Для теплоизоляции птицы одеваются в перья, млекопитающие носят мех, люди используют одежду. Но некоторые животные – в первую очередь это бобры, медведи, люди, птицы и некоторые насекомые – пошли дальше и вдобавок к теплоизоляции тела или вместо нее строят гнезда, логова и другие убежища.

У каждого вида животных постройка логова подчиняется определенным требованиям, связанным со строительным материалом, энергетической потребностью в обогреве и охлаждении, защитой жилища и доступом к нему. Индейцы анасази на юго-западе США строили свои дома высоко на неприступных утесах, позволяющих защищаться, и при этом выбирали такое место, чтобы нависающий сверху уступ в летний полдень создавал тень, а зимой, когда солнце низко, дома освещались бы прямым солнечным светом. На севере Америки, в Европе и Азии, если древесины было мало, охотники ледникового периода строили хижины на каркасе из бивней мамонта, покрывая их шкурами и дерном; так же делали первые эскимосы, только вместо бивней мамонта использовали китовую кость. И конечно, эскимосы изобрели иглу, чудо простоты и эффективности. Человек может меньше чем за час построить дом из плотно спрессованного мелкозернистого снега, нарезанного ножом на «кирпичи» длиной примерно в два раза меньше высоты. Кирпичи располагаются по идущей вверх спирали, причем каждый следующий слегка смещается внутрь строения.

Осваивая зимний мир, люди сначала рассчитывали на сохранение тепла собственного тела: в иглу тело человека остается главным источником тепла. Затем в дополнение к этому стали использовать огонь. Считается, что первыми жилища стали обогревать огнем люди на европейских стоянках, которым примерно от 500 000 до 100 000 лет, – здесь охотники ледникового периода прислоняли шесты ко входу в пещеру и покрывали их шкурами. Способ обогрева менялся слабо (если не считать того, что огонь стали заключать в очаг), пока Бенджамин Франклин не изобрел печь Франклина, после чего наконец придумали центральное отопление. Охотники ледникового периода не строили гнезд, а сохраняли тепло и свою жизнь примерно таким же образом, как гаичка или королек зимой, – сжигали в очаге метаболизма жир убитых ими животных.

Возможно, первыми на земле гнездами были гнезда насекомых, которые по сей день остаются одними из самых впечатляющих по своему устройству, – насекомые совершенствовали строительные технологии на протяжении, может быть, 300 млн лет. Каждую осень, когда листья в Новой Англии опадают, взгляд привлекают висящие на деревьях гнезда одного и того же вида ос – пятнистой осы (Dolichovespula maculata). В мае после зимней спячки гнездо начинает строить одна-единственная самка. Она жвалами соскребает волокна мертвой древесины с ветки, смешивает их со своей слюной, получая массу наподобие папье-маше, а затем делает тонкие, как папиросная бумага, полоски, по одной порции добавляя массу по нижнему краю медленно растущего шара, который станет домом для нее и в конце концов для всего ее выводка – сотен яиц, личинок, куколок и взрослых потомков. Повзрослев, дочери начинают помогать матери строить гнездо, выкладывая слои белой, коричневой и серой бумаги – цвет зависит от вида древесины. Бумага, хоть и тонкая, не растворяется дождем. Она сохраняется все лето и зиму. Мои эксперименты показали, что, даже если бумажное гнездо хорошенько вымочить, влага редко проникнет дальше первого слоя.

Гнездо пятнистой осы: две осы добавляют бумагу снизу к внешнему слою

По мере того как осиное семейство растет и ему требуется больше места, увеличивается и гнездо: насекомые повторно используют внутренние бумажные стенки, делая из них новые более обширные внешние. В мае гнездо не больше грецкого ореха и состоит всего из одной бумажной оболочки, а в конце лета оно достигает размеров баскетбольного мяча, и около дюжины изолирующих бумажных слоев размещаются в нем вокруг почти того же количества горизонтальных сот, где одна над другой висят куколки и личинки. Воздух между соседними листами бумаги обеспечивает теплоизоляцию, и в гнезде даже в холодную погоду, до 5 °C, сохраняется температура от 29 до 31 °C, а осы поддерживают температуру тела выше 40 °C за счет дрожи крыловых мышц. При этом их тела испускают тепло, которым обогреваются гнездо и молодняк.

Человек стал похож на человека всего около 3 млн лет назад, а вот животные, в которых с уверенностью можно узнать птиц, летают над землей значительно больше 100 млн лет. Сначала птицам, как и их предкам-рептилиям, гнездами служили просто выкопанные в земле углубления или другие места, где можно расположить яйца и/или птенцов. Метаболизм у птиц становился все более активным – отчасти благодаря этому они смогли научиться быстро и подолгу летать, – в то же время у них развилась теплокровность, и в конце концов способность вырабатывать тепло превратилась и для птиц, и для их птенцов в необходимость. По мере того как они проникали на север и в области с сезонным климатом, стало действовать давление отбора, требующее, чтобы гнездо было не просто вместилищем для яиц и птенцов, но и теплым укрытием.

Гнезда северных птиц и птиц, которые гнездятся поздней зимой, таких как канадская кукша, ворон, клест и золотоголовый королек, отличаются замечательной теплоизоляцией, которая имеет большое значение в местах обитания соответствующих видов: яйца и птенцы должны оставаться в тепле, а затраты на обогрев требуется свести к минимуму.

Чтобы построить гнездо, золотоголовый королек подвешивает на ветви ели или пихты нити паутины, полоски коры и шелковые нити гусениц, как гамак. Затем вставляет в дно и стены гнезда мох, лишайник и кусочки березовой бересты. Получившееся сооружение в форме чаши держится за ветви краями и стенками. Для теплоизоляции оно выстлано пухом американского беляка и перьями мелких птиц: в трех гнездах, где перья подсчитали, их оказалось 2486, 2674 и 2672 (Thaler, 1990. P. 83–84). Сверху гнездо прячут и частично защищают от дождя и солнца заслоняющие его ветви ели или пихты. Однако, как бы сложно ни было устроено птичье гнездо, оно почти всегда строится для однократного использования, а искать оставленные гнезда удобно именно зимой.

Птичьи гнезда – результат генетически запрограммированного поведения. Строя гнездо, любая птица совершает действия, которым ее никто не учил, при этом довольно точно повторяя то, что делали в свое время ее родители. Комплекс поведенческих актов при постройке гнезда может быть сравнительно простым. Так, утиные выбирают подходящее место, а затем просто откладывают там яйца. Самка часто стаскивает и подсовывает под себя растущую вокруг траву. Затем она сбрасывает с живота перья и тоже подтыкает их под себя, чтобы выстлать гнездо. У канадских казарок, которых я наблюдал на болоте около дома, прослойка из перьев в гнезде появляется только тогда, когда будут отложены яйца (возможно, пока будущая мать плавает в ледяной воде, удалять изоляцию с ее живота опасно, но в гнезде это будет необходимо сделать, чтобы тепло тела поступало к яйцам, на которых она сидит).

Большинство птиц собирает для гнезд на обширной территории определенный строительный материал, выполняя определенные действия и когда ищет его, и когда с ним работает. Дрозды Бикнелла в горах Мэна и Вермонта выстилают гнезда гифами гриба негниючник тычинковый. В какой-то год пара древесных ласточек в одном из моих скворечников в Мэне построила гнездо из травы, которая росла под скворечником, а выстлала его исключительно перьями белой утки. До ближайшей белой утки (домашней) было не меньше пяти километров.

Строительство гнезда допускает некоторую гибкость (впрочем, небольшую). Древесная ласточка у меня в Вермонте построила гнездо почти исключительно из перьев (если быть точным, из 87 крупных белых перьев, вероятно куриных, и одного маленького черного пера ворона). Домовые крапивники воспользовались тем же скворечником сразу после того, как ласточки бросили сгнившие яйца (перестав сидеть на них после холодной недели в начале весны). Но крапивники построили гнездо из 675 веточек, почти доверху заполнив ими скворечник. В этом гнезде не было перьев, однако для второго выводка, который крапивники успешно вырастили в том же скворечнике в том же сезоне, они заменили удаленное мной гнездо другим, которое состояло всего из 40 веточек и было выстлано 185 обрывками травинок и корешков и 52 перьями разнообразных птиц.

Самец ворона, чтобы построить гнездо, отламывает клювом с деревьев крупные толстые палки. Быстро качая головой и клювом, он трясет палкой, прижимая ее к субстрату (которым может быть уступ или ветви) или втыкая в него в выбранном для гнезда месте, пока та не закрепится. Когда платформа для гнезда готова, птица обычно усаживается посередине, закрепляет еще немного палочек, и получается чаша с высоким краем. Построив корзину из палочек, оба члена пары отделывают ее корой, мхом, травой и шерстью животных. В Новой Англии почти во всех гнездах есть олений волос, иногда плотно свалянный. Птицы также часто используют шерсть зайца, медведя и лося в качестве мягкой подкладки для яиц, что способствует и теплоизоляции. Самка высиживает яйца одна в течение 21 дня, даже в феврале и марте, когда температуры обычно отрицательные.

Странствующие дрозды строят симметричную чашу из затвердевшей грязи, окружая ее свободно уложенными обломками веточек и выстилая мягкой травой. В основе всего процесса лежат инстинктивные реакции. Два гнезда, постройку которых я наблюдал, птицы почти полностью закончили за два дня. На рассвете первого дня самка дрозда сложила на месте будущего гнезда кучу травы, веточек и полосок бересты. На рассвете следующего дня она стала приносить грязь, в течение пяти с половиной часов совершая полет за полетом с интервалами в одну-три минуты. На протяжении первого часа или около того самец следовал за самкой, но не работал, а затем уселся в ветвях неподалеку и тихо пел, пока самка трудилась. Во второй половине дня никто ничего не делал. На третье утро самка совершила всего несколько рейсов без сопровождения партнера. Выгрузив грязь, она каждый раз без исключения приседала и секунду-две совершала телом колебания, затем поднималась, поворачивалась на несколько градусов вправо или влево, снова приседала и делала то же движение. Выгрузив из клюва всего лишь комочек влажной почвы или другого материала, она повторяла этот прием по 16 раз. Непохоже было, что она следует какому-то сознательному плану, чтобы придать гнезду форму. На длинном бревне под навесом я видел место, где самка странствующего дрозда построила гнездо с двумя чашами, видимо, из-за того, что стала совершать свои повороты в двух на вид одинаковых местах на кучке обломков, которую собрала сначала и которая слишком сильно расползлась в стороны на гладком бревне. Мне встречалось похожее неправильное гнездо феба – тоже на длинном бревне, где, возможно, птице было сложно точно определить положение гнезда. В недвижимости место решает всё, а у птиц особенно.

У казарок и странствующих дроздов самка сооружает гнездо одна, но у некоторых видов (в первую очередь в семействах крапивниковых и ткачиковых) строительством в основном занимается самец. Построенные самцами гнезда сначала служат для привлечения сексуального партнера. Самка выбирает гнездо, а через гнездо – строителя и обозначает этот выбор, добавляя выстилку в соответствии со своими причудливыми представлениями о технических требованиях к постройке. Как-то я наблюдал колонию самцов африканских пятнистых ткачей[17], которые дружно свесились из недостроенных гнезд, били крыльями и кричали, чтобы показать себя. Если в гнездо с инспекцией залетала самка, хозяин-самец впадал в неистовство. В северных лесах Новой Англии самый яркий пример такого поведения демонстрирует, пожалуй, крапивник. Он прячет гнездо глубоко среди корней поваленных ветром деревьев. Гнездо представляет собой маленькую укромную камеру, стенки которой замаскированы сеткой из мха и хвойных веточек. Спереди расположен вход диаметром полсантиметра. Самец крапивника может построить на определенной площади несколько таких гнезд (я видел короткоклювого крапивника Cistothorus stellaris, который соорудил на своей территории шесть гнезд), но мехом и перьями будет выстлано только одно из них – то, что выберет самка. «Ложные гнезда», по-видимому, не только позволяют предложить ей более широкий выбор, но и помогают отвадить одиноких самцов от того, чтобы селиться по соседству.

Многие виды ткачей в буквальном смысле ткут висячие волокнистые мешки, материал которых похож на наши ткани. Но один вид, большой масковый ткач из Африки (Ploceus cucullatus – близкий родственник всем известного ткачика[18], обычного домового воробья, часто обитающего по соседству с населенными пунктами), строит общественные гнезда, размером и формой отдаленно похожие на человеческие соломенные хижины. Каждое следующее поколение достраивает этот многоквартирный дом, и в результате он может достичь веса в несколько тонн и занять целую крону большого дерева. В такой конструкции отдельные гнезда оказываются защищены от солнца и экстремальных перепадов температуры, характерных почти для пустынных условий обитания этих птиц в саваннах Южной Африки, где ночи чаще всего холодные, а дни жаркие.

Помимо погодных условий, поразительное разнообразие гнезд и мест их расположения определяет еще один важнейший эволюционный фактор – хищники. Обычно птица наиболее уязвима в тот длительный период, когда она высиживает и выкармливает птенцов. На гнезда нападают другие птицы, а также змеи и млекопитающие. Некоторым удается обезопасить себя, сооружая гнезда в труднодоступных местах, но большинство видов защищается от хищников, пряча свои жилища. При этом то, как лучше всего прятаться, зависит от того, что делают другие.

Зимой в лесу многое оказывается погребено и скрыто, но гораздо больше вещей обнажаются. Снежинки клубятся у моего лица, снег уже собрался в небольшие наносы и приглушает шаги. Замерзшая земля со слоем опавших листьев успела покрыться 60 сантиметрами свежего мелкого снега. Недавно эти листья росли на ветках и мешали обзору в густой зеленой чаще. Теперь, в конце января, можно смотреть сквозь лес: переводить взгляд от одного большого клена к другому, к букам со вздымающимися корнями и дальше на открытое болото с зарослями калины на краю. Я ищу птичьи гнезда, которые летом почти невозможно разглядеть в плотном окружении листвы. Нынче их темные очертания с белыми шапками должны выделяться (очевидно, расположенных на земле гнезд я не увижу, но большинство из них практически невидимы и когда снежного покрова нет).

Найти гнездо часто удается по чистой случайности. Но и у разоряющего гнезда хищника, и у любого, кто хочет найти гнездо, шансов сделать это больше, если он знает, где и что искать. Иными словами, сегодняшний успех строится на успехе прошлого. У хищников поисковые образы тоже развиваются на основе предшествующего опыта. Однако, если хищник сосредоточен на знакомых ему гнездах, он может упустить те, что выглядят иначе или необычно расположены. Многим видам птиц удается сохранять гнезда благодаря разнообразию построек и их разным местам расположения. Как это работает, показывает простой мысленный эксперимент. Предположим, все виды мелких певчих птиц станут прятать гнезда, как американская пищуха, за отслаивающейся корой мертвой пихты. Если бы все виды птиц выбирали именно это место, оно не было бы укромным. Наоборот, вскоре оно само стало бы указывать, где искать яйца и нежных птенцов – прямо как вы по желтой букве «M» узнаете, где найти гамбургер. То же, что касается места гнездовья, касается и самого гнезда.

Конструкция гнезда у птицы в точности запрограммирована, поэтому возникают характерные для конкретного вида гнёзда, и чем они внешне более различны или экзотичны у разных видов птиц, тем меньше каждый конкретный тип гнезда бросается в глаза хищнику. На зимней прогулке я, как и хищники-разорители, тоже использую для охоты известные мне «поисковые образы». В этот зимний день одним из первых я стал искать гнездо красноглазого виреона. Оно всегда бывает подвешено за верхний край в горизонтальной развилке тонкой ветки, обычно в подлеске смешанных лесов. На вид гнездо светлое, округлое и выпуклое, слегка напоминает осиное, но, если рассмотреть его вблизи, вы увидите, что его края крепятся к веткам чем-то похожим на паутину и полоски бересты.

В этот день, рассматривая вблизи найденное мной гнездо красноглазого виреона, я с удивлением обнаружил, что вместе с обычными берестой и паутинками в его внешнюю стенку вставлены кусочки серой бумаги из гнезда пятнистой осы. Общественные гнезда пятнистой осы, в отличие от птичьих, достраиваются и растут все лето. Но к осени, когда рабочие осы и трутни умирают, а оплодотворенные матки зимуют под землей в диапаузе, их жилища оказываются пустыми. Тогда можно безнаказанно отрывать от осиных гнезд кусочки – ведь, как известно и как я подтвердил в своих экспериментах, когда возбуждал ос, достаточно просто прикоснуться к обитаемому гнезду, чтобы оттуда немедленно вылетели стражники, готовые нападать и безжалостно жалить все, что движется. Так что я предположил, что кусочек осиной бумаги, ставший элементом внешнего украшения, был взят из старого пустого осиного гнезда. В противном случае осы без колебаний напали бы на птицу или другое мелкое животное, потревожившее общественное гнездо, и, вероятнее всего, зажалили бы его до смерти.

Мне осиные гнезда встречаются редко. Должно быть, птицам пришлось далеко летать за осиной бумагой. Насколько это типично для красноглазого виреона? Я помню, как нашел первое в своей жизни гнездо этой птицы. Мне было 11, это была моя первая весна в Мэне, и я залез на высокий сахарный клен у дороги на ферму Адамсов, где провел полное восторга лето. На этом дереве Флойд, отец семейства, весной сделал подсоку, чтобы собирать кленовый сок. Я, конечно, не помню, была ли снаружи гнезда осиная бумага, а жаль. Но это гнездо и воспоминание о нем меня взбудоражили, и я постарался осмотреть все гнезда красноглазого виреона, какие сумел найти в Вермонте и Мэне. На всех двенадцати снаружи было хотя бы немного бумаги из гнезда осы пятнистой. Поскольку гнездо у виреона круглое и напоминает осиное по форме, не исключено, что, добавив в него осиной бумаги, можно усилить сходство, и тогда главные разорители гнезд в лесу (белки, бурундуки и голубые сойки) будут держаться от него подальше. Достаточно слегка качнуть ветку с осиным гнездом, чтобы его жители перешли к массовой атаке, – рисковать, чтобы навлечь на себя подобную реакцию, не станет ни одна белка или сойка. Если хотя бы кого-то из любителей полакомиться в птичьей кормушке можно в какой-то степени отвадить такой вроде бы обычной вещью, как украшение на гнезде, в длительной перспективе это может сыграть свою роль. По моим оценкам, одни только бурундуки и красные белки разоряют более 60 % гнезд певчих птиц в моих лесах.

Все гнезда были выстланы тонкими жесткими волокнами, но в разных гнездах это был разный материал. В двух использовались длинные рыжеватые иглы восточной белой сосны. Еще в одном – спороносные ножки кукушкина льна. Встречались тонюсенькие стебельки травы, сухие черенки цветков сахарного клена, тонкие полоски коры ясеня, увядшие рахисы папоротника и похожие на осоку волокна, которые я не смог определить.

Выйдя из смешанного леса, где я нашел гнездо красноглазого виреона, я спустился на бобровую запруду. Сухая осока вокруг замерзшей воды давно пожелтела. Пятна светло-коричневого рогоза сменялись кустиками таволги и порослью калины, а та переходила в ольху и молодые клены. Здесь американские горихвостки и малые эмпидонаксы вклинивают свои гнезда в вертикальные разветвления на молодых деревьях. В рогозе я нашел полдюжины гнезд красноплечего черного трупиала и три гнезда обыкновенного гракла. Все они находились в нескольких сантиметрах от льда в увядших, уже сухих листьях. Давно оставленные объемистые гнезда дроздов и американских свиристелей все еще виднелись в сплетениях тонких веток, где летом их полностью скрывала густая листва. Гнезда дроздов состояли из длинных ветвей и крепких стеблей растений. Едва заметный «фирменный» знак, по которому их можно отличить от похожих гнезд (голубой сойки, красногрудого дубоносового кардинала), – это полоски виноградной коры. Единственное гнездо американского свиристеля, которое я нашел, как обычно, было инкрустировано зеленым мхом. В низких ветвистых кустиках таволги обнажились прозрачно-тонкие травяные гнезда желтошапочного лесного певуна, а также гнездо желтой древесницы из волосков летучек рогоза, свалянных в глубокую мягкую, как будто ватную чашу. Чижи оставили свои обитые растительным пухом гнезда на молодых деревьях и кустах, стоящих более обособленно.

Гнездо американской горихвостки на молодом сахарном клене на краю топи

Гнездо балтиморского цветного трупиала на ветке вяза

На вязе на краю бобровой запруды висело почти идеально сохранившееся мешковидное гнездо балтиморского цветного трупиала[19]. С помощью сплетений жестких растительных волокон, которые определенно могли бы сравниться с лубяным волокном (например, из разлагающихся стеблей ваточника), птицам удалось подвесить гнездо на кончике длинной тонкой, качающейся на ветру ветки, куда редко добираются разорительницы-белки. У земли я также заметил рваное отверстие в тонкой жесткой коре гнилого посеревшего березового пня. Это был вход в дупло черношапочной гаички. Все синицевые (Paridae), семейство, к которому относятся гаички, прячут яйца в закрытых пространствах. У гаичек слабый маленький клюв, но обычно они сами выдалбливают себе дупло в мягкой гниющей древесине. Иногда же птицы используют уже имеющиеся полости, например оставленные дятлом. В дупле они строят мягкое гнездо из мха, волос и перьев.

Гнездо дрозда с гроздью паслена на иве

Строительный материал часто определяет архитектуру гнезда и позволяет находить для него новые уникальные места. Так, деревенские и белолобые ласточки могут поместить гнездо на недоступных скалах (обычно они гнездятся плотными группами с десятками гнезд), в основном сооружая лепные птичники собственного производства, часто многоразовые, из грязевого раствора. Мне они напоминают горные жилища индейцев анасази, и я невольно гадаю, не подражали ли в данном случае люди птицам. В этом многоразовом мини-птичнике (который люди часто принимают за само гнездо) ласточки сооружают гнезда из травы и перьев. Поскольку грязевой раствор можно приклеить к любой твердой основе, птицы одинаково легко строят жилища и на скале, и на стене сарая. Ласточки-береговушки вместо этого роют норы в песчаных обрывах по берегам и устраивают гнездо из травы и перьев в конце песчаного хода. Древесная американская ласточка, в свою очередь, пользуется старыми дуплами, выбитыми в дереве дятлом. Дымчатые иглохвосты делают неглубокую чашу, слюной приклеивая веточку за веточкой параллельно друг другу, и таким образом сооружают тоненькую полочку на стене дымохода. В Азии родственные иглохвостам пещерные саланганы отказались от веточек и целиком строят гнездо из слюны (свернувшаяся затвердевшая слюна птицы считается деликатесом – дорогие блюда из нее подают в ресторанах азиатской кухни).

Гнездо желтошапочного лесного певуна в кустах таволги

Гнездо желтошапочного лесного певуна на таволге с крышей из семян ломоноса (Clematis). В гнездо сложено 76 косточек черемухи. Кладовая оленьего хомячка

В этот снежный день, продолжая свою прогулку и высматривая в лесу и на болотах удивительные гнезда, ничего экзотического, подобного гнездам ласточки или иглохвоста, я не нашел. Зато мне встретилось несколько гнезд желтошапочного лесного певуна. Как обычно у этого вида, гнезда имели форму маленькой круглой чаши из тонких травинок и были расположены в низких кустах таволги. Однако, к своему большому удивлению, над одним из них я обнаружил купол, а сбоку у него был круглый вход, так что оно стало похоже на гнездо крапивника. И все же это было просто очередное травяное гнездо желтошапочного лесного певуна, а надстройку из растительного пуха позже добавил кто-то другой. В гнезде было 76 косточек черемухи. После этой неожиданной находки я присмотрелся внимательнее и нашел еще одно похожим образом переоборудованное гнездо с куполом. На этот раз оно принадлежало лесному эмпидонаксу, и здесь было 483 семени ваточника, причем пушистый зонтик с каждого из них был полностью удален. Я нашел и гнездо американского чижа, заполненное семенами до краев: в нем лежало около 1200 мелких черных семян, которые с ходу было не определить, 254 семени ваточника и 1 подсолнечное семечко (часть мелких черных семян я посадил, и из них выросла амброзия полыннолистная, пыльца которой распространенный аллерген).

Думаю, эти три птичьих гнезда заняли оленьи хомячки. В отличие от других мышиных и беличьих гнезд, которые весной используются для детенышей, а зимой помогают укрыться от непогоды взрослым, эти мышеобразные с частично древесным образом жизни хитроумно перестроили гнезда в зернохранилища для запасов на зиму. Птичьи гнезда часто переходят к новым хозяевам из числа других видов птиц. Например, каролинские утки, малые гоголи и крохали используют старые дупла хохлатой желны, а в последнее время и белоклювого дятла. Обеспечивая безопасные места для гнездования, дятлы играют ключевую роль в жизни множества птиц во всем мире, в том числе многих сов, попугаев, синицевых, тиранновых мухоловок. Но повторное использование птичьих гнезд для хранения пищи мышеобразными, насколько мне известно, до сих пор описано не было.

Гнездо американского чижа на молодом клене

Хомячки заставили меня задуматься, почему почти все встретившиеся мне птичьи гнезда обречены пустовать. Почему птицы не используют их повторно в качестве зимнего укрытия? Даже неперелетные виды, которые остаются у нас на всю зиму – гаички, американские чижи, пурпурные чечевицы и голубые сойки, – не используют свои гнезда и не делают новых, чтобы прятаться или хранить пищу. При этом большинство птиц строят умело и охотно. Они сооружают удивительно элегантные и функциональные конструкции, чтобы привлечь пару, высидеть яйца и вырастить потомство. Но станет ли птица строить хотя бы простейшее укрытие от смертоносного холода? Никогда! Ну почти никогда. Как обычно в зимнем мире, здесь есть яркие исключения.

Гнездо американского свиристеля на калине

Одно из таких исключений – американский ремез (Auriparus flaviceps). Эта птица мышиной окраски, размером между корольком и гаичкой, круглый год проводит на юго-западе США и на севере Мексики, где к рассвету зимой температура вполне может упасть до 0 °C. По сравнению с большинством птиц американский ремез не просто явное, но даже выдающееся исключение, потому что он строит многочисленные гнезда-спальни в любое время года.

И чтобы выводить потомство, и для ночевки американский ремез делает шарообразные сооружения диаметром около 20 сантиметров. По форме они похожи на небольшое беличье гнездо, но лишь с одним входом. Гнездо для размножения строится около шести дней, а для ночлега – всего за четыре дня. У него сложная трехслойная конструкция. Внешний слой состоит из плотно переплетенных шиповатых веточек, которыми гнездо прочно крепится к дереву – чаще всего к мескиту, пало-верде или акации Грегга. Средний слой – плотная масса из листьев, перьев, лишайника, мха и других разнообразных материалов. Наконец, внутри гнезда, особенно зимние, выстланы мягким пушистым материалом, например перьями разных птиц, растительным пухом и паутиной. Зимние гнезда для ночлега более крупные и изолированы лучше, чем летние.

Гнездами американского ремеза пользуются не только сами эти птицы. Гленн Уолсберг из Университета штата Аризона обнаружил в поросшей кустарником пустынной ложбине гнездо американского ремеза, которое в декабре 1989 года для совместного ночлега использовало от 15 до 16 чернохвостых комароловок (Polioptila melanura). Уолсберг наблюдал птиц в течение пяти ночей: на день они разлетались, а вечером возвращались в гнездо. Ученый вновь пересчитал комароловок, когда они в очередной раз покидали гнездо на рассвете, после чего оно на две ночи осталось пустым. Очевидно, у птиц были и другие места для ночлега, между которыми они перемещались всей стайкой.

Уолсберг установил, что внутри гнезда ночью держалась температура около 30 °C, хотя снаружи к рассвету она падала почти до 0 °C. Ночуя в гнезде, где температура общими усилиями была поднята до 30 °C, каждая птица должна была тратить примерно в 2,5 раза меньше энергии на обогрев. При этом общая экономия энергии была еще больше, потому что птицы согревались не только из-за повышенной температуры окружающего воздуха, но и благодаря непосредственному телесному контакту. В мэнском лесу не найти ничего похожего на удивительные находки Уолсберга с его комароловками в гнезде ремеза, но я задумался, почему это так. Определенно, королек мог бы воспользоваться подобным укрытием.

К концу дня снег стал таким густым, что стало почти ничего не видно. Я прошел мимо старой тсуги с пчелиным гнездом, которое обнаружил прошлой осенью, когда выслеживал пчел. Неподалеку стоял полый ясень, где в январе я видел нору енота, но, услышав громкое «кек-кек-кек» дятла – хохлатой желны, вместо ясеня я свернул к огромному мертвому вязу. Дятлы несколько лет подряд долбили дупла в этом дереве. Я увидел одно над другим три дупла на расстоянии примерно 1,2–1,5 метра друг от друга. Дятлы ценой огромных хлопот и больших усилий каждую весну обязательно делают новое дупло. В итоге ежегодно появляются новые свободные апартаменты для летяг, хохлатых тиранновых мухоловок, пестрых неясытей; теоретически ими могут воспользоваться и рукокрылые.

Добравшись до дупел, я вновь услышал «кек-кек-кек-кек» хохлатой желны, эхом отдававшееся в лесу, а потом увидел великолепную большую черную птицу. Мелькая белыми краями крыльев, она скользнула сквозь метель и села на другой стороне сахарного клена рядом со мной. Повернула ко мне голову с белыми полосами и пылающим красным хохолком, выглядывая из-за дерева, как из укрытия. Я отступил, и тогда птица перелетела на вяз и скрылась в одном из старых дупел, – возможно, в какую-то из прошлых весен она сама в нем гнездилась.

Дупла дятлов другие птицы тоже часто используют зимой в качестве укрытий. Я нередко вижу канадских поползней, которые зимой ночуют в старых дуплах пушистого или волосатого дятлов, и поползней-крошек (Sitta pygmaea), обычно перемещающихся маленькими стаями и ночующих в дуплах вместе с многочисленными спутниками, чтобы было теплее (источники: Knorr, 1957; Guntert et al., 1988). Так же поступают каролинские гаички (Pitts, 1976), а иногда и лазурные птицы (Frazier, Nolan, 1959).

Одно дело – найти уже готовое укрытие и воспользоваться им, и совсем иное – тратить время и энергию на то, чтобы приготовить такое укрытие на будущее. Как ни странно, некоторые другие северные виды дятлов именно так и делают. В конце ноября и начале декабря, когда температура быстро падает и первые снегопады покрывают леса белым ковром, я часто слышу равномерный стук, непохожий на более прерывистую дробь, с которой дятел добывает пищу. Если пойти на звук к гниющему дереву или толстому суку, земля и/или снег внизу окажутся покрыты мелкими светлыми щепками. В круглом отверстии обязательно появится головка пушистого или волосатого дятлов, тряхнув которой птица избавится от полного клюва стружек и быстро исчезнет, чтобы продолжить долбить дерево. Сначала я думал, что птицы запутались, может быть неправильно интерпретировав длину светового дня – соотношение часов светлого и темного времени суток, по которому многие животные отслеживают смену времен года, – и строят гнезда на полгода раньше, чем нужно. Но готовые дупла, выдолбленные в конце осени или зимой (в более разложившейся древесине, чем дупла для гнезд), они всякий раз использовали для ночевки: вечером я выгнал дятла, постучав по дереву, но он быстро вернулся в дупло, чтобы провести там ночь (в качестве материала для гнезда дятлы не используют ничего, кроме слоя сухих стружек, но дупла, очевидно, защищают от холода).

У хохлатой желны или дятла-сосуна может уйти до двух недель, чтобы выдолбить дупло в размягченной грибком древесине, так что странно, что другие зимующие птицы не строят в качестве укрытий «обычные» гнезда, которые можно сделать за несколько дней. Так, пара золотоголовых корольков строит хорошо утепленное гнездо из мха, скрепленного паутиной, всего за шесть дней (Ingold, Galati, 1997). Возможно ли, что золотоголовые корольки строят зимние гнезда, чтобы решить проблему ночевок при отрицательных температурах, или пользуются гнездами других птиц?

Я ни разу не видел, чтобы зимой королек носил мох или другой материал для гнезда, и мне кажется маловероятным, что эти птицы строят зимние гнезда-укрытия. Но если нет, то почему? Может быть, у них нет времени, потому что они и так живут на пределе возможностей? Я не видел, чтобы королек зимой хотя бы секунду отдыхал от поисков пищи. Может быть, его первостепенная задача – пережить сегодняшний день, и тогда нет смысла делать вложения, которые оправдаются лишь позже. К тому же, если целый день приходится быстро и безостановочно перемещаться в среде, где пища распределена неравномерно, к концу дня (когда птица преодолела большое расстояние) может не остаться времени или сил снова искать свое гнездо. Не исключено, что для королька, когда он нашел место с большим количеством еды, более осмысленно оставаться там и до самого наступления темноты поглощать пищу, как, собственно, эти птицы и делают. Наконец, зимнее гнездо должно быть устроено иначе, чем гнезда для выведения потомства в форме открытой чаши. Строение гнезда может слегка изменяться, но, возможно, совершенно новый вид гнезд – это слишком большая эволюционная высота, которую королек взять уже неспособен.

Зимние гнезда-укрытия ремеза и дятлов лишь слегка отличаются от их же гнезд для размножения. Исходно гнезда этих птиц возникли как вместилища для птенцов, а потом по счастливой случайности оказалось, что конструкция позволяет использовать их как зимнее укрытие. Гнезда вьюрковых и корольковых другие, они имеют форму чаши. Они не приспособлены служить зимним пристанищем. Для этого гнездо должно быть закрыто сверху. Гнездо-чаша зимой быстро наполнится снегом.

Нет закона, который заведомо запрещал бы птице переключаться с гнезд одного типа в одно время года на гнезда другого типа – в другое. Это просто маловероятно, потому что чем более узкую специализацию генетическая программа задает в одном направлении, тем менее вероятно, что возникнет новая специализация в другом.

Бывает, что зимой птицы сооружают хорошие укрытия, строить которые гораздо легче, чем гнезда. Закапываясь в глубокий мягкий теплоизолирующий снег, чтобы спрятаться от холода, рябчик также меняет конфигурацию снега, в конце хода делая пещерку, где и остается. Это одноразовое укрытие. Птица может пробыть здесь ночь, или день, или дольше (в зависимости от погоды), но она никогда сюда не вернется. На следующую ночь она создаст для себя новое пристанище. При этом, если снега нет, рябчик будет спать под кровом густой кроны хвойного дерева.

Бродя по болоту в поисках оставленных летних птичьих гнезд, я почти не придавал значения самым заметным зимним жилищам – хаткам постоянно живущих здесь ондатр и канадских бобров. Бобры (см. главу 12) строят хатки на краю водоема или прямо в нем, складывая бревна и палки, ил и дерн в крутую конусообразную кучу, на полтора-два метра возвышающуюся над водой, а затем подкапывая ход снизу. Подходящую хатку можно построить осенью, но бобры также подновляют старые хатки и могут использовать их из поколения в поколение. Я измерил хатку, построенную прошлой осенью: она была на два метра выше уровня воды (или льда) и составила 16 метров в обхвате. Конкретно в этой хатке почти все палки были светло-желтые, потому что бобры только недавно объели с них кору. По бокам (но не сверху) стены были вымазаны грязью, которая их скрепляла и цементировала. Зимой, когда грязь замерзнет, бобровая хатка станет практически неприступной для волков и других хищников.

Попасть в бобровую хатку можно только через толщу воды, так что жилище остается безопасным и летом. Это не ускользнуло от внимания Джона Колтера, знаменитого исследователя озера Йеллоустоун, который в 1809 году спасся от группы преследовавших его воинов индейцев-черноногих, нырнув под бобровую плотину и спрятавшись в хатке. Засушливым летом год или два назад, когда местные водоемы обмелели и ушла вода, запирающая вход в бобровую хатку, я тоже проник в это жилище. Я взял с собой фонарик, чтобы осмотреться. В хатке было две платформы. Одна располагалась чуть выше другой, и на обеих были свободно рассыпаны мелкие ободранные от коры веточки – остатки принесенных домой лакомств (следов фекалий не было). Помещение было достаточно просторным, чтобы я мог повернуться вокруг своей оси, но паре бобров, которая вместе весит около 50 килограммов, должно было быть довольно тесно. Если добавить к этому от двух до пяти потомков из помета прошлого года и столько же детенышей этого, получалось, что размещались они плотно и уютно. Место на вид было ужасно маленьким для компании, возможно, из дюжины бобров, которым выпало провести здесь полгода в полной темноте. Бобры не впадают в спячку и должны быть весьма терпимы к своим сородичам, потому что всю зиму им приходится в буквальном смысле тереться друг о друга. Но к весне годовалых детенышей начинает тянуть к перемещениям – или эту тягу своим холодным обращением обеспечивают изгоняющие их родители. Когда с бобровых водоемов сходит лед, я часто вижу сбитых молодых животных на автодорогах, если те пересекают ручьи или речушки.

Иногда укрытия строят и еще более крупные животные. Обычно медведь (или семейство из медведицы с годовалыми медвежатами предыдущего помета) выбирает место для берлоги, где будет спать, прежде чем снег начнет покрывать землю. Гризли роют на склонах холмов норы с расширениями в конце. Барибалы (черные медведи) выкапывают углубления под кучей хвороста или под корнями упавшего дерева, могут воспользоваться скалистой пещерой или полым деревом, а иногда пещеру вовсе не сооружают и не используют. Если берлога есть, обычно ее ширина составляет около двух метров, а высота – от 70 сантиметров до метра, и внутри она выстлана листьями, травой и другим материалом, который медведи сгребают по окрестностям. Животные могут обкусывать или обрывать и сносить в берлогу кору туи и ветки растущих поблизости хвойных деревьев. Годовалые детеныши помогают матери строить их общее временное убежище. Берлога препятствует конвекционному охлаждению ветром, но внутри ее температура не сильно отличается от температуры на улице, и теплоизоляцию медведю в основном обеспечивает мех, защитные свойства которого зимой удваиваются. Устроившись в берлоге, животные в течение семи месяцев ничего не едят и живут за счет собственного жира до конца весны. В январе самки рождают двух-трех почти голых медвежат, которые в зимний сон не погружаются. Детеныши жмутся к матери и сосут ее еще три месяца. Она проводит это время во сне, теряя примерно в два раза больше веса, чем самцы. Впрочем, шансы пережить зиму у обоих полов составляют 99 %. Берлога остается чистой, потому что самка всю зиму не выделяет мочу и не испражняется. У медвежат выделения есть, но, несмотря на очень подавленный аппетит, мать поедает их фекалии.

Изучая черных медведей на северо-западе Миннесоты в 1970-х годах, биолог Линн Роджерс по прозвищу Медвежатник регулярно проникал в берлоги. «Чаще всего медведи, к которым я заглядывал в берлогу, были достаточно бодры, чтобы приподнять голову и посмотреть на меня, – пишет он. – Но в целом, кажется, они были менее чувствительны к опасности, чем летом: некоторые были умеренно агрессивны… другие не просыпались, даже если слегка потыкать или потолкать их». И далее: «Один раз, 27 марта 1970 года, я случайно наткнулся на шестилетнюю самку в берлоге. Она не просыпалась как минимум восемь минут, хотя ее детеныш громко ревел, а я стал ее толкать. 8 января 1972 года я попробовал послушать сердцебиение крепко спящей пятилетней самки, прижав ухо к ее груди. Ничего не было слышно. Но минуты через две я вдруг услышал сильные и быстрые удары сердца. Медведица просыпалась. Через несколько секунд, когда я задом протискивался из берлоги, она подняла голову. Выйдя, я все еще слышал в своем воображении стук сердца и смог посчитать удары (сначала убедившись, что это не мое сердцебиение) – получилось около 175 в минуту». Обычно сердце медведя днем бьется со скоростью от 50 до 90 ударов в минуту, но у спящего животного зимой сердцебиение может упасть всего до 8 ударов. Интересно, кто больше удивился этой встрече – ученый или медведица.

Кроме биологов, мало кто из людей заглядывал в медвежью берлогу посмотреть, насколько там уютно. Но мне хорошо известен случай, когда в Мэне гончая забралась в лесу в кучу хвороста, которая оказалась берлогой черной медведицы с двумя медвежатами. Гончая пыталась выбраться, но каждый раз, когда собака пробовала выползти из берлоги, медведица втаскивала ее обратно. Самка вела себя, как будто собака была медвежонком. В конце концов хозяину удалось достать собаку невредимой, но для этого потребовалось усыпить медведицу из транквилизаторного ружья, а гончей пришлось провести в берлоге на два дня больше, чем она собиралась.

Я слышал и о другом случае, когда в медвежью берлогу нечаянно попал человек. Этот визит закончился быстрее. По-видимому, мужчина на острове Элсмир провалился в снег и упал в каверну, где оказалась берлога белой медведицы с медвежатами. Пухлого, как надутая подушка, человека быстро и без церемоний выдворили одним шлепком огромной медвежьей лапы (хорошо, что на нем были приспособления для поддержки микроклимата!).

В лесах на склонах холмов возле домика в Мэне я часто вижу на буках то, что в народе называется «медвежьими гнездами». В них мне случалось заглядывать и изучать их вблизи, не навлекая на себя кары. Это площадки из веток, которые медведи стягивают к себе со всех сторон, чтобы ободрать буковые желуди, когда деревья еще покрыты листвой. Деревья сбрасывают листву, готовясь к зиме, и это активный процесс (призванный уменьшить нагрузку от льда и снега), так что сломанная мертвая ветка не сбрасывает листья, потому что оказывается отделена от дерева с его физиологическими процессами. В результате там, где медведи в конце лета собирали еще незрелые желуди, в ноябре вы видите что-то, что можно принять за гигантское беличье гайно (как иногда называют беличьи гнезда) со множеством мертвых листьев. Строение у медвежьего «гайна» почти такое же, как у гнезда шимпанзе для сна – а это лучшие конструкции среди тех, которые создают наши ближайшие из ныне живущих родственников.

Однажды в апреле я нашел несколько детенышей северной летяги (Glaucomys sabrinus) с еще нераскрывшимися глазками и взял себе одного зверька из помета. Крошечный найденыш быстро рос на детской смеси Similac, которой я кормил его из пипетки. Он часто спал в кармане моей рубашки, когда я брал его на работу, а иногда мы с ним ходили в университетское молочное кафе, и я выманивал его на прилавок полизать мороженое. Когда бельчонок вырос из кармана, то занял пустую спальню, где целыми днями спал в полой колоде. Если я входил в комнату после наступления темноты, зверек взбегал на потолочную балку, спрыгнув оттуда, планировал по воздуху и с легким шлепком приземлялся ко мне на грудь. При правильном уклоне и ветре северные летяги, спрыгивая с тридцатиметровых деревьев, могут преодолеть в планирующем полете более 90 метров.

Как и домашняя ласка моего отца, этот бельчонок погиб в результате досадного несчастного случая. Я поставил в банку с водой побеги герани. Как-то вечером мы выпустили зверька в гостиной, он спустился по стеблям срезанных побегов и попил воды, где они стояли. Через некоторое время у него началась рвота: он отравился веществами, которые служат растению химической защитой. К утру мой очаровательный питомец был мертв. Некоторые животные, например способные выжить в зимнем мире, поражают своей выносливостью, и в то же время, каждое по-своему, они чрезвычайно хрупки.

Северные летяги обитают в Северной Америке от берегов Канады до самой Аляски и переносят поистине суровые зимы. Чтобы обеспечить собственное выживание зимой, эти животные точно не прибегают к обычным приемам: не делают запасов пищи, не накапливают в теле жир и не погружаются в спячку. Более того, если не считать моего любителя мороженого, обычно летяги ведут строго ночной образ жизни. Можно было бы предположить, что им «следует» избегать ночной активности и укрываться в это время от мороза в уютном гнездышке, но в дикой природе они весь день спят даже при умеренных температурах. Летяги выбираются из гнезда, только когда солнце село и температура резко падает. Почему это так, я точно не знаю, но кое-какие выводы о давлении отбора, благодаря которому летяги стали ночными животными, можно сделать из межвидового анализа.

Весьма показательно, что все виды летяг, которых в мире около 30, ведут ночной образ жизни, а приблизительно из сотни видов дневных беличьих ни один не приспособлен к планирующему полету. То, что никто из дневных млекопитающих не умеет ни летать, ни планировать, вряд ли связано с рационом. Что, если дело в хищниках? Планирующий полет позволяет сэкономить массу энергии для перемещений, но животное оказывается у охотников на виду, к тому же летательные перепонки мешают проворно двигаться (рукокрылые, лучшие летуны среди млекопитающих, по земле перемещаются хуже большинства из них). Может быть, белки стали летать, чтобы экономить энергию, потом перешли на ночной образ жизни, чтобы скрыться от хищников, и тогда им пришлось летать еще больше, потому что шум бегущего по земле в лесу зверька служит наводкой для сов. Тогда получается, что потребность экономить энергию стимулирует ночной образ жизни этих млекопитающих, а ночной образ жизни способствует развитию планирующего и активного полета.

Поддерживая ночной образ жизни, летяги не полагаются на волю слепого случая: они пробуждаются строго после заката благодаря циркадным часам. Это не значит, что им не нужно обращать внимание на световые сигналы, которые дает окружающая среда. С помощью таких сигналов они синхронизируют свои внутренние часы с ежедневным суточным ритмом, так чтобы просыпаться и покидать темные дневные укрытия вскоре после того, как стемнеет снаружи. Тогда откуда мы знаем, становятся ли ночные животные активными после наступления темноты потому, что пришло нужное время, или просто потому, что в это время темно (и наоборот в случае дневных животных)?

Летяги сыграли важную роль в поиске ответа на этот фундаментальный вопрос. Они стали одними из первых млекопитающих, на которых показали, что те способны пробуждаться в правильное время независимо от внешних сигналов. Впервые удивительный механизм хронобиологии южных летяг (Glaucomys volans), а потом и почти всех остальных исследованных видов организмов был продемонстрирован в экспериментах сотрудницы Отделения зоологии Висконсинского университета Патриции Де Курси, теперь уже классических.

В исследовании Де Курси участвовало 68 летяг, которых она отловила и вырастила в Висконсине. Летяг держали по одной в клетках с беличьим колесом на велосипедной оси. К оси был присоединен эксцентриковый кулачок, который ненадолго замыкал цепь с микровыключателем в определенной точке на каждом обороте колеса, чтобы оставить отметку на диаграммной ленте, равномерно движущейся со скоростью около 46 сантиметров в день. Таким образом, для последующего анализа получили непрерывную запись, где было отражено и число оборотов, и время, когда крутилось колесо. Многометровый бумажный график нарезали на полоски по дням, распределили по времени и расположили дневные отрезки один под другим – подневная запись простиралась на месяцы. По графикам Де Курси могла за две минуты определить, в какой момент суточного цикла летяга бегала и как соотносилась ее активность в разные дни.

По столбцам из множества расположенных друг над другом суточных графиков исследовательница сразу вполне предсказуемо увидела, что летяги – ночные животные (конечно, если только у них нет возможности спокойно, ничего не опасаясь, сходить в молочное кафе за мороженым). Зверьки начинали бегать вскоре после наступления темноты и бегали до рассвета, кто спорадически, а кто почти постоянно (в зависимости от особи), а с рассветом полностью прекращали бегать до следующей ночи. Некоторые демонстрировали два периода активности: сразу после наступления темноты и незадолго до рассвета.

Этот результат, и теперь и, наверно, даже тогда вполне банальный, был лишь подготовкой к настоящему эксперименту, в ходе которого Де Курси поместила летяг в клетках в условия постоянной темноты. Будут ли летяги бегать в таких условиях постоянно или спорадически? Как оказалось, ни то ни другое. К удивлению исследовательницы, все летяги бегали в колесе примерно тогда же, что и раньше, в соответствии с суточным циклом смены дня и ночи. Иными словами, летяга знает, когда пора просыпаться, поскольку, очевидно, ориентируется по внутренним часам. Однако скептики предполагали, что животные могли реагировать на какой-то неизвестный внешний, или экзогенный, сигнал, связанный с наступлением вечера, а не придерживаться старого режима, опираясь на внутреннее, или эндогенное, чувство времени.

В конце концов Де Курси с ее летягами удалось доказать, что их режим имеет внутренний источник, и немалая ирония состоит в том, что самый веский довод вытекал как раз из небольших погрешностей во времени, которые допускали животные. Так, летяга номер 131 начинала бегать (в полной темноте) в среднем каждые 23 часа 58 минут плюс-минус 4 минуты, а другая в тех же условиях в том же помещении стартовала с запаздыванием на 21 минуту в день, то есть у нее цикл активности составлял 24 часа 21 минуту. Иными словами, при постоянной темноте у одного зверька сутки ежедневно сокращались на 2 минуты, а у другого на 21 минуту росли. Через десять дней бега «в свободном режиме» в полной темноте одна летяга просыпалась за 20 минут до того, как за стенами помещения наставал вечер, а другая опаздывала на 210 минут, то есть разошлась со внешним миром на 3,5 часа. Если бы оба животных ориентировались по экзогенным, или внешним, часам, они бы бегали как по общему сигналу – время у них бы совпадало.

Ход внутренних часов у летяги задают генетические механизмы, но, чтобы определить, когда будет считываться сигнал к началу активности, часы постоянно подстраиваются в соответствии с внешним стимулом. У летяг они синхронизируются со временем наступления темноты. Сегодня известно, что у дневных животных поступающий в глаза свет вызывает в шишковидной железе мозга снижение выработки мелатонина – регулирующего сон гормона, который обычно выделяется в соответствии с определенным ритмом, приблизительно (но не точно) по суточному графику. Поэтому таблетки с мелатонином и помогают перестроиться при смене часовых поясов. Летяге пришлось бы принимать таблетки по утрам. Когда Де Курси вновь ввела в условия содержания животных суточный цикл смены дня и ночи, сбившиеся зверьки, в темноте бегавшие «в свободном режиме», на следующий день вернулись к прежнему графику и стали бегать сразу после наступления темноты. Выходит, обычно летяги перестраивают внутренние часы под действием нормального цикла смены дня и ночи. Внешне кажется, что они просто реагируют непосредственно на темноту и свет, и без экспериментов ничего больше узнать об этом было бы нельзя. Де Курси, конечно, могла бы подождать и проводить наблюдения во время полных солнечных затмений. Но их было бы сложно повторить, так что не удалось бы быстро сделать выводы. Суть эксперимента в том, чтобы искусственно вызвать событие, а затем внимательно наблюдать за результатом.

Де Курси продемонстрировала действие внутренних часов просто, элегантно и неопровержимо. Своей работой она поставила точку в дискуссии о том, есть ли у млекопитающих циркадные часы, и открыла новую область в исследовании клеточных механизмов. Со времен экспериментов Де Курси 1950-х годов о циркадных часах многое стало известно, и эта информация постепенно приобретает все большее значение в медицине. Так, эффективная дозировка многих лекарств сильно зависит от времени приема относительно циркадного ритма пациента. Последние исследования позволили выявить ряд генов, которые стоят за молекулярными механизмами этого явления, а в качестве подопытных здесь теперь чаще всего выступают уже не летяги, а мыши и дрозофилы.

В организме у циркадных часов может быть множество применений. Например, они позволяют впадающим в зимнюю спячку наземным беличьим определять долготу дня, по которой животное узнает о смене времен года. Правильно реагировать на смену времен года очень важно для выживания зимой. На самом деле циркадные часы необходимы всем существам, которые каким-либо образом готовятся к зиме – окукливаются (насекомые), мигрируют (насекомые, птицы, некоторые виды млекопитающих) или залегают в спячку и готовятся физиологически (большинство северных организмов).

Планирующий полет с дерева на дерево – очень эффективный способ перемещения, но переход на ночной образ жизни оборачивается для летяг большими затратами энергии на обогрев. Полет позволяет экономить энергию, но не дает запасать в теле жир, как делают родственники этих животных – лесные сурки и другие наземные беличьи, которые к осени тучнеют. Кроме того, в отличие от наземных беличьих, северные летяги не могут воспользоваться огромными энергетическими выгодами, которые дает оцепенение, потому что у них нет энергетического резерва в виде жировых запасов в теле или кладовых с пищей, а их мех не меняется зимой на более теплый. Похоже, в плане зимнего энергетического баланса многое играет против летяг. Любопытно узнать, какими приспособлениями они компенсируют многочисленные предполагаемые недостатки своего организма для выживания зимой.

Я высматриваю беличьи гнезда, пытаясь выяснить, где ночуют корольки, и привычно стучу по каждому дереву, на котором есть гнездо, чтобы посмотреть, не вылетит ли из укрытия птица. Все гнезда летяг, которые я видел, находились в густых зарослях елей и пихт. Выманить королька мне до сих пор не удалось, но иногда в награду мне из гнезда высовываются одна или две летяги и, спрыгнув, планируют на соседнее дерево. Если учесть, что зимой летяги не меньше половины времени проводят в гнезде, его теплоизоляция должна быть очень важна для энергетического баланса животного. В декабре 2000 года я рассматривал недостроенное гнездо из сетки сухих еловых веточек без выстилки. Оно было зажато между несколькими растущими вверх ветками, и, вероятно, его бросили неоконченным, потому что здесь было слишком мало места. В любом случае по нему было видно, что белка начинает постройку с того, что собирает клубок сухих веточек, а затем уже выстилает гнездо. В том декабре я нашел еще шесть гнезд, которые своим каркасом из мелких сухих палочек напоминали сорочьи, но уже были закончены (одно кто-то разворотил, вытащив выстилку).

Выстилка в разных гнездах была разной. В одном я нашел смесь из мха, лишайника, травы и измельченной березовой коры. Два гнезда были выстланы почти исключительно мелко накрошенной корой березы. В четвертом выстилка практически полностью состояла из мха. В пятом была только измельченная кора туи, а в шестом измельченная кора березы и туи лежала двумя отдельными слоями (в этих лесах часто можно увидеть, что с туи кто-то недавно снимал внешний слой коры – вероятно, белки, хотя медведи тоже ее собирают). Хорошо высушенное, это последнее гнездо размером с футбольный мяч весило 480 граммов, из которых 340 составляла выстилка: в оболочке из плотно утрамбованного лишайника уснеи (в виде «бороды») весом 227 граммов находился слой из 113 граммов мягкой измельченной коры туи. Хороший выбор: северо-западные индейцы измельченную кору туи использовали вместо подгузников для младенцев.

Гнездо летяги под шапкой снега

Даже после сильных ливней гнезда оставались сухими внутри. Обычно зимой они также оказываются изолированы образовавшимся сверху кровом снежных шапок. В каждом гнезде было по два входа, расположенных напротив друг друга. Входы были незаметны. Материал здесь смыкался, как податливый кончик вязаного носка или варежки. Таким образом, по строению все эти гнезда походили на старомодную муфту (и ни в одном из них, как и в семи гнездах красной белки, не было ни следа птичьего помета, так что вряд ли здесь ночевали корольки).

Чтобы примерно понять, какую теплоизоляцию на самом деле обеспечивает гнездо летяги, я разогрел картофелину, призванную имитировать тело животного, и посмотрел, с какой скоростью она будет остывать. При температуре воздуха –13 °C горячая картофелина (температурой 60 °C) в гнезде за 35 минут остыла лишь до 42 °C, а снаружи гнезда за то же время до 15 °C. Мой грубый эксперимент показывает лишь, что гнездо действительно эффективно обеспечивает теплоизоляцию. Конечно, на ветру это было бы еще важнее, а гнездо работало бы еще лучше, если бы было покрыто снегом. К тому же летяга с ее пушистым мехом, обернувшись пышным хвостом, должна терять тепло гораздо медленнее картофелины. А чем медленнее животное остывает, тем меньше энергии ему придется тратить, чтобы дрожать и поддерживать постоянную высокую температуру.

В рассказе Джека Лондона «Костер» герой, новичок на севере, в конце концов погиб, потому что промочил ноги. Он проломил хрупкий лед под толстым изолирующим слоем снега на ручье Хендерсон-Крик. Его костер потух под обвалившимся с елки снегом и не помог ему исправить случившуюся неудачу – или допущенную ошибку. Как ни парадоксально, в теплоизолированном носке, рукавице или беличьем гнезде капелька влаги гораздо опаснее, чем трескучий мороз, поскольку влага сводит теплоизоляцию на нет. Дождь при температуре около 0 °C может оказаться смертельным, а снег при –30 °C – обеспечить комфорт: он не намочит и не испортит теплоизоляцию. Без сухости спасительный утеплитель теряет смысл, и конструкция или расположение гнезда должны решать эту проблему. Я особенно отчетливо понял это, разглядывая зимой гнездо каролинской белки.

Глядя на беличье гнездо (или, как его иногда называют, гайно) высоко в ветвях, можно подумать, что это беспорядочная кучка листьев и веток. Всю осень и зиму я наблюдал такое гнездо в ветках дуба у дорожки к нашему дому. После сильной бури в середине января оно слетело. Изучив гайно, я обнаружил, что его строение подчиняется строгой структуре. Конструкция являла собой образчик функциональности. Внешний слой шарообразного гнезда диаметром 30 сантиметров состоял из веточек красного дуба, на которых до сих пор оставались листья. Следовательно, веточки были скушены с дерева летом. За этой грубой внешней стенкой слоями были выложены расправленные сухие зеленые листья дуба (в одном месте, где я их посчитал, было 26 таких слоев). Листья действовали как водонепроницаемые перекрывающиеся дощечки гонта – внутри гнездо было сухим. За их слоями оказался четырехсантиметровый слой измельченного луба мертвого тополя и ясеня. Мягкая отделка скрывала уютное пустое пространство в 9 сантиметров шириной. Невозможно было представить себе более эффективного в функциональном плане устройства из таких простых обыденных материалов. Впрочем, не все гнезда каролинской белки изготовлены настолько искусно. Многие из тех, что я исследовал, действительно оказались просто кучей обломков, как будто были фальшивкой, чтобы отвлечь хищника и избежать нападения на настоящее гнездо.

Постройка гнезда требует сил, и белки утруждают себя этим не всегда, как я выяснил с небольшой помощью четверых друзей[20]. Зимой 2000 года в ельниках Мэна, где обитают красные белки, повсюду, куда ни глянь, были свежие следы их присутствия. При этом гнезд их мы видели мало. Я задумался, не могут ли зимние гнезда красной белки находиться под землей (как сообщают и в литературе), потому что много раз видел следы этого животного, ведущие к подземным норам. Я нашел множество ходов, которые шли под корни большого гнилого соснового пня, и подумал, что если где-то есть гнездо красной белки, то оно должно быть здесь. Будет ли оно теплоизолировано хуже, чем у летяги или каролинской белки?

Ястребы строят гнезда из различных материалов, но не используют листья, в отличие от каролинской белки (на рисунке)

Биология без непосредственного наблюдения – пустой звук, так что мы впятером вооружились лопатками, кирками, топориками, пилами и электронным термометром и, хорошенько позавтракав, отправились к пню в еловой роще возле того места в Олдер-Стриме, где я обычно купаюсь. В последние сутки тремя идущими под пень норовыми отверстиями кто-то пользовался. На пне кучками лежали недавно погрызенные чешуйки шишек красной ели. Все это выглядело очень многообещающе.

Мы начали копать 21 декабря 2000 года в 8 утра при бодрящих –14 °C. Мы продвигались вдоль ходов сквозь губчатый перегной и мягкую гнилую древесину, и через каких-то пять минут стало ясно, что идем в верном направлении, потому что из одного из трех лазов выскочила красная белка. Мы копали с разных краев пня вглубь и вперед, вытаскивая огромные глыбы замерзшего гумуса, который панцирем покрывал почти сухую почву внизу. Затем мы прокопали почву под пнем до самой твердой породы. Где-то через полчаса (когда мои друзья начали выражать первые признаки сомнений) к нам пулей вылетела еще одна красная белка. Мы заработали с новой силой и за следующие полтора часа полностью перерыли полтора квадратных метра вокруг пня и под ним.

Мы не нашли ни запасов пищи, ни каких-либо признаков гнезда. Считается, что отрицательных результатов недостаточно, чтобы делать выводы, и о них не принято сообщать в печати. И все же мы так тщательно все перекопали, что отрицательный результат отчетливо ощущался как положительный: никаких гнезд. Утром следов вокруг пня не было, следовательно, две белки провели ночь в системе тоннелей под ним, в теплом на ощупь губчатом гумусе (теплым он ощущался в первую очередь, потому что был сухим, измерения показали –0,02 °C). Возможно, несколько сухих кленовых листьев, которые нам попались при раскопках, грызуны затащили туда со слабым намерением построить гнездо, но благодаря густым зимним шубкам им оно, вероятно, не понадобилось.

Летягам тоже можно не беспокоиться о настоящем гнезде, если есть возможность согреться, прижавшись друг к другу. 19 ноября 2000 года, в надежде найти птиц, которые могли бы ночевать в дупле, я стучал по очередному дереву, на этот раз по мертвому красному клену в лесу рядом с домом. Мне повезло глянуть вверх, как раз когда летяга взметнулась на верхушку шестиметрового остова клена и замерла там, как будто застыла на месте. Она прижала плоский хвост к коре, на ее теле не двигался ни один мускул. Затем я увидел, как еще одна летяга выглянула из дупла над моей головой. В следующий раз, посмотрев вверх, я увидел еще двух зверьков, несущихся вверх по дереву один за другим. Мы с моим спутником обошли дерево, а первая летяга тем временем спланировала к подножию живого красного клена, пролетев 15 метров. Через несколько секунд еще одна летяга «слетела» в другом направлении. Мы быстро ушли, не желая их тревожить. За пару дней до того выпал снег, по ночам стояли сильные морозы. Весь день держалась температура ниже нуля. Вернется ли кто-то из четырех зверьков в укрытие?

Около трех часов следующего дня после сильного снегопада я вернулся к дереву, надеясь увидеть, как летяги выбираются из общего укрытия. Я засел под низкими ветками красной ели и прождал до 16:45 (40 минут после заката), когда стало слишком темно, чтобы что-то разглядеть. Как показали эксперименты Де Курси, летяги должны были знать, что пора вставать, даже в полной темноте своего жилища, но я не видел, чтобы кто-то из них покидал дупло.

Через четыре дня я снова пришел к мертвому дереву. На этот раз я слегка покачал его, как делал в первый день. Из дупла никто не показывался. Тогда я хорошенько ударил по дереву топором. Вылезла одна летяга. Больше никого. Я ударил снова, сильнее. Еще три зверька. Выходит, они все же возвращаются на то же место. Впрочем, через месяц, 17 декабря, я снова проверил дупло, и, сколько бы ни стучал, ни одной белки вызвать не удалось. Я залез на дерево и заглянул внутрь. Ничего себе! Никакого гнезда там не было, а дупло было всего 8–10 сантиметров глубиной. Внутри я нашел сухую сгнившую древесину и несколько крошечных клочков высохшего зеленого мха, которые, очевидно, кто-то сюда занес. Четыре летяги должны были почти целиком заполнить это пространство, а теплоизолирующий материал либо был им не нужен, либо для него не было места.

Судя по следам, эти или другие летяги все еще были неподалеку. Мой домик стоит на краю семидесятиметрового открытого участка не дальше сотни метров от того места, где я видел эту четверку. Следы летяги редко можно встретить в лесу, когда зверьки приземляются на стволы деревьев, а не в снег. Но 16 марта той зимой я рассмотрел место, где накануне ночью летяга не смогла пересечь мою прогалину. Белка выскочила на открытое место с юга, залезла на клен посередине, а затем на расстоянии 20 длин снегоступа (20 метров) снова приземлилась на поляну почти на другом ее краю. Другие похожие следы начинались на восточном краю поляны и, как и первые, шли в сторону большого скворечника, который я повесил за много лет до того для пустельги. Я не мог пройти мимо сахарного клена со скворечником, к которому вели две следовые дорожки.

Летяга в дупле, выдолбленном волосатым дятлом в мертвом сахарном клене

Я ударил по дереву топором. Летяга с огромными черными глазами и мягким серым мехом высунула головку из скворечника. Я начал взбираться на дерево, и тут увидел, что выглядывают уже три головы. Нет – четыре! Когда я приблизился к скворечнику, оттуда выбралось несколько белок, которые рванули вверх передо мной. Не меньше пяти. Я снова посчитал – четыре, пять, шесть, – а оказавшись прямо под скворечником, увидел, как на самую верхушку клена взбирается еще несколько летяг. Они выстроились друг за другом, как самолеты в очередь на взлетную полосу. Пара зверьков все еще была от меня на расстоянии вытянутой руки. Один спрыгнул, полетел в сторону поляны, потом сделал в воздухе вираж и изменил направление, продолжая планировать, теперь вправо. Он прекрасно выполнил посадку у подножия другого клена на краю поляны. Я снова посчитал летяг – со мной на дереве их было еще девять. Итого десять летяг! Я сунул руку в скворечник и нащупал непрочную конструкцию из измельченного растительного материала, теплую на ощупь. Летяг больше не было. Не желая тревожить зверьков на дереве, которые, прижавшись к стволу, замерли всего в нескольких десятках сантиметров надо мной, я быстро слез и стал смотреть, как одна за другой девять белок сбежали головой вперед по стволу, спеша вернуться в скворечник. Десятая – та, что спрыгнула, – пока что не возвращалась. Все зверьки были взрослыми, приближался сезон размножения. У одного в нескольких сантиметрах от своего лица я даже разглядел увеличенные яички.

Как я выяснил позже, в литературе описано, что зимой летяги для сна собираются в группки, хотя о северных летягах таких сообщений меньше, чем о южных видах. Любопытно, что эти группы делятся по полу (Osgood, 1935; Maser, Anderson, and Bull, 1981). Летяги сбиваются в кучки, чтобы греться, но почему бы самцам не объединяться с самками и наоборот?

Когда я вновь заглянул в скворечник в начале мая, сразу после того, как в лесу стаял снег, там было пусто, по крайней мере летяг не было. Засунув внутрь руку, чтобы вытащить и рассмотреть поближе хрупкое гнездышко, я наткнулся на глубокий противный слой склизкого вещества, определить которое было нетрудно. Очевидно, летяги пользовались скворечником не только для сна. В гнезде не было ни кусочка лишайника, хотя тот составляет существенную часть зимнего рациона летяг, и на деревьях мне случалось находить их гнезда, построенные в основном из этого материала. Итак, хотя некоторые летяги зимой фактически живут в «пряничных»[21] домиках, которые служат им для теплоизоляции, другие предпочитают греться от чужих тел и/или с комфортом ходить в теплый туалет, «не выходя из дома».

По утрам зимой 2002 года, сидя на рассвете за рабочим столом и глядя в окно, я нередко видел трех каролинских белок, которые вылезали из одного и того же покрытого листьями гнезда высоко в ветвях сосны. Через несколько минут тройка не спеша удалялась по голым зимним кленам. Зверьки балансировали на тонких ветках, как канатоходцы, а затем исполняли акробатический прыжок с дерева на дерево. Они питались почками широколиственных деревьев, скусывая концевые ветки (и сбрасывая их вниз), подсолнечными семечками, когда находили их в птичьей кормушке, и желудями с деревьев и с земли. Каждой весной в одном из моих скворечников устраивает гнездо с малышами красная белка. У меня есть и другие соседи из числа беличьих.

В пределах сотни метров от моего дома в Вермонте и полутора километров от лесного домика в Мэне обитает еще два вида беличьих, помимо летяг, каролинской и красной белок. Все они произошли от общего предка более 60 млн лет назад. Виды разошлись и стали специализироваться на разных типах питания. Они – то, что они едят, и их зимовка тоже зависит от рациона.

Самая распространенная, заметная и шумная из местных белок – это маленькая красная белка Tamiasciurus hudsonicus, которую в некоторых местах ее ареала также называют pine squirrel – сосновой белкой. Уильям Прюитт-младший в дорогой моему сердцу книжке «Животные севера» (Animals of the North) называет это животное «стражем тайги». Красная белка повсюду оставляет следы: рассыпает по снегу чешуйки сосновых и еловых шишек, бросает на бревне их обгрызенные остовы там, где норы уходят под старый сосновый пень. После очередного снегопада почти всегда сразу появляются новые следы, а зверек, который их оставил, скорее всего, восседает возле ствола на ветке прямо у вас над головой. Щекастая белочка заливается громким трещащим «черрр», которое эхом отдается в лесу. За ним обычно следует длинная серия резких стаккато, а зверек машет над головой пушистым хвостом и еще топает задними лапами, чтобы усилить эффект. Красные белки решительно активны во все зимние месяцы. Кажется, они вообще не впадают в спячку. И все же в самые сильные морозы в лесу тихо, а зверьки по несколько дней отсиживаются в подземных норках под пнем или корнями дерева.

Под землей красные белки почти полностью защищены от холода. По крайней мере некоторые их популяции, особенно к западу США, делают большие запасы шишек с семенами, и, вероятно, на этом питании им и удается сохранять активность. Однако урожай шишек от года к году неустойчив, и в иные нередкие зимы я совсем не нахожу в Мэне беличьих припасов, как было и зимой 2001/02 года. Тогда красные белки питаются почками ели и пихты (см. главу 3). Нельзя быть уверенным, что при необходимости они не могут на несколько дней снизить температуру тела и активность, но в основном их стратегия в борьбе с холодом такова: когда возможно, делать запасы; когда нужно, находить альтернативную пищу; стараться прятаться и зимой для теплоизоляции отращивать густую ярко-рыжую меховую шубку.

Периодически скрываясь при отрицательных температурах зимой в норах и гнездах, красная белка отличается по поведению от четырех других местных видов беличьих. Крупная каролинская белка (Sciurus carolinensis) и гораздо более мелкая северная летяга (Glaucomys sabrinus) никогда не уходят под землю. Два других вида, восточноамериканский бурундук (Tamias striatus) и его двоюродный брат, гораздо более крупный лесной сурок (Marmota monax), на целые недели, месяцы и даже на полгода покидают холодный снежный мир, оставляя его наверху. Для большинства наземных беличьих характерна гибернация, в отличие от древесных белок, которые по-прежнему добывают пищу на деревьях. Большие различия в биологии зимовья внутри этой группы родственных видов говорят о том, что спячка служит не столько орудием против холода, сколько способом перенести голод, то есть связана с рационом животных.

Из местных видов меньше всех склонна к гибернации каролинская белка, которая в последнее время часто стала встречаться в пригородах. Она остается активной всю зиму. Когда в птичьих кормушках не слишком много подсолнечных семечек, этот зверек откапывает из-под неглубокого снега запасенные осенью желуди, орешки и кленовые семена. Если урожай его подвел, он будет питаться почками, а иногда – корой деревьев. Благодаря запасам пищи, уютным, покрытым листьями гнездышкам с хорошей теплоизоляцией и крупным размерам каролинская белка располагает достаточно большим источником энергии и способна сохранять тепло в теле, так что спячка ей не нужна.

Бурундукам свойственна «истинная гибернация»[22]. Как и многие другие наземные беличьи, они проводят всю или почти всю зиму в подземном гнезде, где сворачиваются клубочком, охлаждаются и впадают в оцепенение. Впрочем, они не пребывают в оцепенении всю зиму, иначе им не нужно было бы делать запасы, которые служат топливом для обогрева тела. В оцепенении животные не едят. Судя по большим защечным мешкам бурундука, его эволюция с древних времен была направлена на то, чтобы запасать пищу. Не знаю, сколько семян обычно набивает бурундук в оба мешка, – найдя сбитого зверька на дороге, я без труда просунул в один его мешок через ротик 60 черных семечек подсолнуха. В моей кормушке для птиц бурундуки редко упускают возможность наполнить оба мешка, тогда как каролинские и красные белки не уносят ни семечка. Все, что белки съедят, они съедят на месте.

Гибернация бурундука

Поздней осенью после хорошего урожая клена или если бурундуку удалось найти полную птичью кормушку, тот делает рейс за рейсом, каждый раз нагружаясь до отказа и направляясь в систему тоннелей зимовочной норы, где есть особые камеры-зернохранилища. Запасы очень пригодятся в марте, когда почти везде еще будет лежать глубокий снег. В это время настает сезон спаривания, и самцы бурундука выбираются на поверхность. Новой пищи на снегу пока нет, но по насту легко перемещаться, и те из мелких наземных беличьих, которые осенью сделали больше всего запасов, теперь могут полностью сосредоточиться на своей цели.

Обычно зимой бурундуки мне не встречаются. Они остаются под землей и впадают во временное оцепенение. Но, как показала зима 2000/01 года, когда на всей территории Мэна и Вермонта осенью случился исключительно обильный урожай желудей буковых и семян клена, оцепенение – это лишь один из вариантов поведения, а не что-то обязательное и непреложное. В тот год сахарные клены, красные дубы и буки разом дали небывалое количество семян, притом что до этого много лет вообще не давали урожая. В то же время снег был чрезвычайно глубокий. И все же, несмотря на частые бури, бурундуки всю зиму посещали нашу кормушку.

Остается ли бурундук совершенно активен или впадает в полное оцепенение, зависит от запасов пищи (Panuska, 1959). Но для оцепенения также нужен холодовой раздражитель. Гибернация у бурундука неглубокая, и, если взять животное в руки, оно обязательно проснется (Newman, 1967). При этом интенсивность метаболизма у него за час вырастет в целых 50 раз. В отличие от случаев, когда оцепенение вызвано голодом, например когда животное, для которого спячка нехарактерна, близко к смерти, охлаждение тела у бурундука при гибернации протекает не как пассивный процесс. При температуре воздуха 0 °C бурундуки регулируют температуру тела, но поддерживают ее около 6 °C, а не 37 °C, при которых животное активно. А когда воздух прогревается выше 15 °C, температура тела спящего зверька больше не регулируется, бурундук пассивно согревается и пробуждается (Newman, 1967).

Как мы говорили ранее, северные летяги к зиме не набирают жир, в отличие от бурундуков, и не одеваются в густой теплоизолирующий мех, как красные белки. Также они не делают запасов пищи. Вместо всего этого, чтобы решить энергетическую проблему, они собираются группками и жмутся друг к другу в уютных гнездах. Даже при –5 °C снаружи температура внутри гнезда остается достаточно высокой, чтобы зверькам не нужно было согреваться дрожью.

В отличие от восточноамериканского бурундука, у некоторых видов наземных беличьих в горах и пустынях на западе Америки оцепенение наступает не в ответ на холод. Эти животные впадают в спячку в самое жаркое и сухое время года и остаются в оцепенении всю зиму (Cade, 1963). Это происходит независимо от температуры и наличия или отсутствия пищи и воды. Один из таких видов, золотистый суслик (Citellus lateralis), прославился благодаря открытиям, которые, изучая его режим спячки, совершил Кеннет Фишер со своим студентом Эриком Пенгелли. В отличие от восточноамериканского бурундука, подопытное животное Фишера и Пенгелли не делает запасов, а накапливает перед спячкой жир в теле. Съесть нужно так много, времени так мало. Откуда животное знает, когда начинать? Как выяснилось, оно ориентируется по внутреннему календарю.

Фишер и Пенгелли заподозрили, что их суслики живут по внутреннему календарю, когда животные, которых в лаборатории Университета Торонто содержали при постоянных световых и температурных условиях, в октябре прекратили есть и пить и впали в спячку одновременно с теми, кто находился на воле, в естественной среде. В ходе единого эксперимента, длившегося четыре года подряд, у золотистых сусликов в отсутствие каких-либо внешних сигналов продолжал действовать цикл питания, накопления жира и оцепенения. Цикл составлял чуть меньше года, от 324 до 329 дней вместо 365. Цикличность поведения и физиологических процессов сохранялась у животных, которых круглый год содержали в лаборатории как при постоянной температуре 0 °C, так и при 22 °C. При постоянных 30 °C они переставали впадать в спячку, хотя продолжали питаться и накапливать жир согласно годичному циклу, который обычно с ней связан. Эти поразительные результаты подтвердили, что суслики живут по внутренним часам, и по аналогии с уже известным циркадным, или суточным, ритмом, чтобы обозначать годичный цикл, Пенгелли и Фишер придумали термин «цирканный ритм» (от лат. circa – «приблизительно», annum – «год»). Ученые показали, что такие же годичные циклы регулируют миграцию птиц и спячку других видов подземных грызунов. Этот механизм действует не только при подготовке к глубокой спячке, но и при пробуждении. Самый известный пример тому – сурок.

Сурок – крупный представитель наземных беличьих. Голландские поселенцы старой Пенсильвании не то сложили, не то распространили легенду о его удивительно точном внутреннем календаре. На свете есть по крайней мере один сурок, Панксатонский Фил, который с большой пунктуальностью каждый год выбирается из норы 2 февраля (это происходит в Пенсильвании и ровно в тот момент, когда новостные съемочные группы включают телекамеры), чтобы посмотреть, видна ли его тень, и решить, вернуться ли в нору поспать еще две недели или нет.

Выживание сурка действительно зависит от точности режима: ему нужно подстроиться под появление растительных кормов[23]. Когда есть возможность, сурок питается салатом, морковью, горохом, бобами и другими свежесобранными культурами. Природный рацион из сочных частей травянистых растений его устраивает, только если он не может пробраться в огород. В любом случае пища ему доступна всего около трети года. К тому же зелень и овощи плохо хранятся в условиях постоянной влажности под снегом и в подземных норах. Тут запасы быстро превратились бы в плесневелую кашу. Решение проблемы нашли пищухи, или сеноставки, – родственницы кроликов, проживающие в гористой местности, где более ветрено и сухо. Они собирают зелень и сушат ее, затем хранят сено, питаясь им всю зиму. У сурка другая методика. Он превращает зелень не в сено, а в толстые слои телесного жира, и получается это у него благодаря потрясающему аппетиту, появляющемуся по точной программе.

У тучности есть одно преимущество: она позволяет животному оставаться в безопасности, когда оно неактивно в своем убежище. В остальном тучное животное – гораздо более привлекательное лакомство для хищников, а его скорость и проворность снижаются. Чтобы проводить в этом состоянии поменьше времени, сурку нужно располнеть как можно быстрее и сильнее. Для успеха предприятия он начинает накапливать жир лишь в самом конце лета. Таким образом, ему нужно не только знать, чем питаться, но и сверяться с календарем, чтобы понять, когда пора начать есть, как в последний раз. Следовательно, как и золотистому суслику, годичный цикл сурку необходим, чтобы пережить зиму.

Теперь обратимся к арктическому суслику (Spermophilus parryii), чтобы рассказать одну из самых удивительных историй, связанных со спячкой и выживанием зимой у млекопитающих. Арктический суслик – представитель наземных беличьих, золотисто-серый с мелкими белыми пятнышками, по размеру крупнее бурундука, но меньше сурка. Это самое северное млекопитающее во всей канадской и сибирской тундре, для которого характерна спячка. В течение восьми месяцев зверек лежит, свернувшись комочком, в вечномерзлом грунте вблизи от слоя льда и поддерживает температуру тела на уровне точки замерзания воды и ниже. Брайан Барнс и его коллеги в Аляскинском университете в Фэрбенксе много лет пытались выяснить, как выживают эти животные. Ученые проводили полевые исследования на биостанции на озере Тоолик у подножий хребта Брукс-Рейндж, а также на огороженных участках и в лаборатории в Фэрбенксе.

Как и другие виды наземных беличьих, на время спячки арктические суслики роют норы и строят подземные гнезда. Но поскольку они обитают в зоне вечной мерзлоты, то не могут закопаться достаточно глубоко, чтобы избежать отрицательных температур зимой. Вместо этого они роют почву в конце лета и осенью, когда начинает холодать. Температура окружающей среды падает всю осень и зиму, и ученые, постоянно регистрируя температуру тела животных с помощью радиопередатчиков, установили, что во время оцепенения тела сусликов охлаждаются одновременно с почвой. Примечательно, однако, что температура в норке продолжает падать и к декабрю достигает –15 °C, а температура тела арктического суслика до этого значения не опускается. Она стабилизируется где-то между –2 °C и –2,9 °C. Таким образом, с этого момента температура тела оцепенелого животного уже не изменяется пассивно, а регулируется. Она поддерживается на уровне 8–9° ниже, чем у зимующего бурундука в спячке, но на 12–13° выше температуры почвы. Ни для какого животного ранее не удавалось показать, чтобы оно поддерживало температуру тела около 0 °C, не говоря уже о двух и более градусах ниже точки замерзания воды. Более того, при температуре тела целых –2,9 °C арктические суслики не заледеневают. Барнс заинтересовался, нет ли в их крови криопротектора. Чтобы выяснить это, он взял у суслика в спячке плазму крови и в лаборатории определил точку ее замерзания. Кровь замерзала примерно около –0,6 °C. Следовательно, веществ, снижающих температуру замерзания, в ней не было. Эти результаты только усугубили загадку: почему в лаборатории кровь замерзает, а в теле животного нет? Пока эта тайна не раскрыта, но наилучшая гипотеза состоит в том, что суслики прибегают к переохлаждению.

Чистая вода замерзает при 0 °C. Если добавить один моль вещества на литр воды, точка замерзания понизится на –1,86 °C. Для чистой воды и растворов известной концентрации можно точно предсказать точку замерзания (и таяния), но иногда температуру можно опустить ниже предсказанной точки замерзания, так чтобы кристаллы льда не образовались. Такие растворы называют переохлажденными. Переохлаждение происходит, когда нет «ядер кристаллизации» – мест, где начинают расти кристаллы льда. Лучшие ядра кристаллизации – это другие кристаллы льда. Таким образом, если добавить один кристалл, например снежинку, в сосуд с чистой жидкой водой, переохлажденной до –10 °C, весь сосуд мгновенно затвердеет и превратится в кусок льда. При этом лед не растает, пока его не разогреют до 0 °C. Эта разница между точкой замерзания и таяния (или температурный гистерезис) – определяющая характеристика переохлаждения. Переохлажденная жидкость нестабильна: она может внезапно превратиться в лед при малейшем стимуле извне. Для этого ее достаточно слегка помешать. Чем больше тепловой гистерезис, тем больше вероятность, что жидкость застынет, и тем быстрее образец «схватывает» льдом, причем в этом процессе выделяется поддающаяся измерению порция тепла, поскольку освобождается энергия движения молекул жидкости, когда те занимают места в кристаллической решетке.

Арктический суслик довольно сильно рискует, поскольку в его крови нет «антифриза» и та, по-видимому, переохлаждается на целых 1–2 °C. Один-единственный кристаллик льда в жидкости принесет верную смерть. Почему животные идут на это? Почему не удерживают температуру тела на 1–2 °C выше, ведь это позволило бы избежать переохлаждения и обезопасить себя от участи погибнуть, обратившись в лед? Барнс считает, что здесь риски перевешивает выгода, связанная с экономией энергии: переохлаждение до –2 °C позволяет животному сэкономить в десять раз больше энергии, чем оно потратило бы на поддержание температуры тела на уровне 0 °C (Barnes, 1989). У суслика также есть механизм, который позволяет снизить связанный с переохлаждением риск. Обычно замерзать животное начинает с самой холодной точки, например пальчика. Барнс создавал ядра кристаллизации (инициировал процесс заморозки) в пальцах суслика и обнаружил, что в этом случае животное получает сигнал тревоги и разогревается быстрее, чем лед может распространиться по телу.

Другое замечательное открытие Барнса состояло в том, что суслик может спонтанно пробудиться и периодически это делает, разогреваясь с температуры ниже 0 °C до самых 37 °C, характерных для него в активный период. Многие другие животные способны пережить охлаждение до 0 °C и ниже, но ни одно из них после этого не может спонтанно пробудиться, пока его искусственно не разогреют при гораздо более высокой температуре воздуха (и до более высокой температуры тела), так чтобы стала возможна реакция дрожи.

Низкую температуру тела арктического суслика можно объяснить экономией энергии, но при этом животное не скупясь тратит ее, согреваясь с отрицательных температур до 37 °C около дюжины раз на протяжении всего периода зимней спячки, что никак не согласуется со стратегией энергосбережения как такового. При каждом пробуждении суслики проводили около одного дня полностью разогретыми, и еще день им был нужен, чтобы снова охладиться. По подсчетам, на периодические разогревы за весь период спячки они тратили около половины накопленных летом запасов жира. Зачем это нужно? Ранее ученые показали, что такое поведение характерно не только для арктического суслика. На самом деле каждое зимоспящее млекопитающее в период зимнего оцепенения неизбежно вынуждено периодически возвращаться к нормальной температуре тела[24]. И это тем более любопытно, учитывая, что разогреваться на денек или около того с энергетической точки зрения очень затратно. Животные должны получать взамен что-то очень ценное. Тут пришло время для четвертого замечательного открытия Барнса и его коллег. Хотя это еще не доказано, их гипотеза состоит в том, что животные разогреваются, чтобы поспать!

В начале 1950-х годов ученые выделили два типа сна. Один – это «быстрый» сон (сон БДГ, или REM, от rapid eye movement – «быстрые движения глаз»), который связан со сновидениями и также называется «глубоким». Другой тип называют фазой медленного сна, «неглубоким», или «обычным», сном. У людей эти два типа сна изучали, измеряя электрические волны на поверхности черепа. Электрическую активность мозга отмечают на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) вдоль оси времени. Наиболее изучены с помощью ЭЭГ ритмы головного мозга человека, обезьяны и кошки. У них наблюдаются переходы между очень разными картинами волн в состоянии бодрствования и четырех условных фазах, которые предположительно отражают глубину сна. При этом в состоянии бодрствования амплитуда напряжения очень низкая, в то время как частота высокая (8–13 колебаний в секунду), а для фазы глубокого сна характерны волны с высокой амплитудой и низкой частотой. Если понаблюдать картину ЭЭГ во время сна в течение ночи, окажется, что в ней периодически снова возникают волны с низкой амплитудой, похожие на те, что наблюдаются в период бодрствования. Именно в течение этих периодов возникают быстрые движения глаз, а также нередко учащается сердцебиение, меняется рисунок дыхания, и сокращаются мышцы. В это время животное видит сон.

В процессе спячки у животных не наблюдается картина ЭЭГ, характерная для сна. Когда температура тела падает и животное входит в оцепенение, электрическая активность мозга постепенно снижается и в конце концов сходит на нет, как будто животное мертво. Однако, несмотря на отсутствие спонтанной активности в мозге (Lyman and Chatfield, 1953), животное должно быть способно порождать хотя бы какую-то электрическую активность в нервной системе, иначе оно не сможет проснуться.

В сотрудничестве с нейробиологами Крейгом Хеллером и Сержем Дааном Барнс записал электроэнцефалограммы сусликов, когда те погружались в спячку и выходили из нее. При погружении в спячку у суслика возникала картина, характерная для сна, а затем, по мере того как животное охлаждалось, волны исчезали, и рисунок становился похож на ЭЭГ человека, мозг которого считался бы мертвым. Однако, проведя в оцепенении около месяца и разогревшись с помощью дрожи, суслики в течение большей части дня демонстрировали картину ЭЭГ, соответствующую у человека фазе «быстрого» сна со сновидениями. Что же, животные просыпались, чтобы поспать или посмотреть сны? И если так, зачем им это нужно? А зачем спим мы? Это одна из еще неразгаданных больших загадок биологии, вероятно связанная с тем, как мозг собирает, изменяет, удаляет и хранит воспоминания[25].

Есть некоторая ирония в том, что у зимоспящего животного развилась удивительная способность при отрицательной температуре тела, которая в обычных условиях характерна для него только зимой, пробуждаться, чтобы поспать. Если бы животным не нужно было просыпаться, они могли бы оставаться в оцепенении до весны и экономить много энергии. Поскольку этого не происходит, можно заключить, что за длительное оцепенение или депривацию сна пришлось бы платить слишком высокую цену.

Возможно, спячка арктического суслика содержит в себе разгадку тайны о том, зачем мы спим, а также решение некоторых медицинских проблем, например при инсульте. У суслика в спячке с трудом можно обнаружить сердцебиение. Сложно сказать, живо ли животное или мертво, когда температура тела у него ниже точки замерзания воды. В этом подобном смерти состоянии оцепенения животное напоминает холодный комок, а в его мозг поступает лишь тоненькая струйка крови. Если из-за тромба или разрыва сосуда останавливается приток крови к какой-то части мозга у человека, клетки в ней почти сразу гибнут, потому что им постоянно нужны кислород и глюкоза, обычно поступающие благодаря непрерывному кровотоку. Гипоксия (недостаток кислорода) – главное вредоносное последствие инсульта, а вот суслик в спячке от нее не страдает. Метаболизм его мозга поставлен на паузу, так что нехватка кислорода и питания не наносит большого вреда. Может быть, животные разогреваются, чтобы снабдить мозг кислородом?

Исходно в состоянии спячки метаболизм замедляется просто в связи с падением температуры тела. Люди, попавшие в автоаварию и потерявшие сознание во льду, если их мозг сразу охлаждается, тоже могут пережить длительную гипоксию. Но в организме суслика протекают и активные метаболические процессы, а в тканях мозга синтез белков остается подавленным, даже когда животное разогревается до 37 °C. Недавно ученые также получили интересные данные о том, что при гибернации суслики и черепахи накапливают в мозге в пять раз больше аскорбиновой кислоты (витамина C) по сравнению с человеком. Когда суслик выходит из спячки, уровень витамина C возвращается к нормальным показателям за несколько часов. Есть предположение, что это вещество, мощный антиоксидант, защищает мозг при резком поступлении кислорода в организм после долгого кислородного голодания.

Барнс заинтересовался спячкой, потому что хотел выяснить, что лежит в основе явлений, а не руководствовался практическими прикладными задачами. Многие другие ученые исследуют спячку арктического суслика не из чисто научного интереса, а в связи с клиническими вопросами. Они пытаются понять, как регулируется приток крови, а вместе с ней кислорода и глюкозы к мозгу, чтобы лечить пострадавших от инсульта, при котором клетки гибнут в первую очередь из-за нехватки кислорода в мозге. Они выясняют, как животному в спячке удается сохранить крепкими кости, хотя оно целые месяцы остается неактивным, почему в его крови так медленно образуются тромбы и зачем накапливать такое гигантское количество витамина C в мозговой и спинномозговой жидкости. Подозреваю, что, по мере того как биология становится все более прикладной наукой, больше финансирования будут получать исследования, связанные с подобными вопросами – например как освоить спячку, – в ущерб тем, что проводятся для удовлетворения любопытства. Это печально и недальновидно.

В северном елово-пихтовом лесу завывает ветер, а кажется, что ревет прибой, хотя термометр стабильно показывает –20 °C, а то и –30 °C. На мне шерстяные штаны, два свитера, ветровка, шерстяная шапка, перчатки с подкладкой, шерстяные носки и непромокаемые ботинки. Пальцы коченеют, стоит только снять перчатки. Для выживания одежда необходима даже днем. Холод здесь перестает быть чем-то абстрактным. Как удается поддерживать температуру тела около 43–44 °C корольку, который проводит на улице целые дни и ночи, а по размеру не больше моего большого пальца? Его температура примерно на 3 °C выше, чем обычно у птиц. Стоит также добавить, что это на 6–7 °C выше, чем у здорового человека – люди при такой температуре обычно умирают от перегрева.

Распушив свой желтовато-оливковый наряд, королек размером с колибри становится похож на курчавый мячик. Физика нагрева и остывания такова, что мелкие объекты быстро охлаждаются, потому что каждая их точка находится близко к поверхности, где теряется тепло. Чем меньше животное, тем пропорционально больше площадь поверхности тела, через которую происходит утечка тепла. Как крошечным птицам удается прожить хотя бы пять минут зимнего дня? Я знаю, что они здесь.

В какое бы утро я ни вышел, стоит около часа поискать в лесу, и рядом раздается тоненькое «циис» королька. Я чувствую восторг, и даже после сотни раз, когда я исследовал лес в холодный день, меня неизменно поражает, что такому маленькому и зависимому от тепла существу удается выжить. Зов птиц сообщает, что они пережили еще одну ночь, и в конце концов приходится верить глазам и ушам, а не доводам разума.

Золотоголовый королек, как и человек, относится к так называемым теплокровным животным. Для нас задача на выживание зимой выглядит похоже: нужно постараться не замерзнуть и сохранить достаточно энергии после того, как необходимое ее количество уйдет на обогрев. Но королек находится в гораздо более жестких условиях, потому что чем больше разница температур тела и воздуха, тем больше энергии приходится тратить, чтобы сохранять тепло. Кроме того, чем меньше животное, тем выше расход энергии на единицу массы.

Хорошая теплоизоляция позволяет снизить энергетические потери, но маленькое существо может носить на себе лишь ограниченное количество утепляющего материала. Крупные млекопитающие, такие как овцебык, волк и песец, одеваются в густую зимнюю шерсть, которая обеспечивает теплоизоляцию настолько хорошо, что им не приходится дрожать в самые холодные ночи. Американский беляк и красная белка зимой тоже покрываются более густой шерстью, хотя их одеяние скромнее (у тех же, кто проводит время в спячке под землей, сезонной смены меха нет). У еще более мелких животных зимой теплоизоляция обычно не становится более надежной.

Когда нужно изменить качество теплоизоляции, птицы чаще всего не меняют оперение, а иначе его используют. Чтобы сохранять тепло, они распушают перья, увеличивая теплоизолирующий слой воздуха вокруг тела. Лапы остаются холодными, в них поддерживается температура чуть выше нуля (человеку удается сохранять ноги теплыми высокой ценой). Во сне королек усиливает теплоизоляцию, засунув головку и лапки в слой перьев толщиной 2,5 сантиметра, который позволяет сохранять колоссальную разницу между температурой тела и температурой окружающего воздуха – до 78 °C.

Чтобы выяснить, как быстро теряет тепло полностью оперенный королек, я в порядке эксперимента разогрел мертвую птицу и измерил, с какой скоростью она остывает. При неподвижном воздухе температура разогретой птицы падала со скоростью 0,037 °C в минуту на каждый градус разницы между температурой тела и воздуха. Таким образом, учитывая, что при температуре воздуха –34 °C у активного королька с нормальной температурой 44 °C разница температур воздуха и тела стабильно составляет 78 °C, пассивная скорость охлаждения составит 78 × 0,037 °C/ мин = 2,89 °C/мин. Можно вычислить, сколько тепла вырабатывает живая птица, чтобы противостоять такому охлаждению, умножив скорость охлаждения на вес тела и его удельную теплоемкость (равную 0,8 кал/г/°C). Расчет показал, что корольку (с перьями) приходится тратить не менее 13 калорий в минуту, чтобы не замерзнуть при –34 °C. Эта оценка занижена, потому что активная птица в обычных условиях подвергается действию движущегося воздуха, то есть ветра, что намного увеличивает скорость потери тепла. С учетом приведенных здесь данных я смог выяснить, какую роль играет в теплоизоляции оперение королька – сколько энергии оно позволяет сохранить птице.

Я измерил скорость остывания ощипанного королька. Голая птица остывала на 250 % быстрее птицы с полным оперением. Иными словами, голая птица ощущала бы холод в 2–3 раза сильнее, чем оперенная. К тому же из-за маленьких размеров королек остывал бы в 60 раз быстрее, чем голая свинья весом 68 килограммов. (Как-то раз меня попросили свидетельствовать в деле об убийстве, где голого человека нашли замерзшим насмерть, и сообщить, сколько времени жертва могла быть мертва. Не желая ставить эксперимент на человеческом теле, я нашел подходящую замену. Я купил только что убитую, еще теплую свинью, обрил ее и охладил, чтобы получить соответствующие данные. Пожалуй, неудивительно, что, после того как я, сторонник эмпирического подхода, ознакомил адвоката с полученными результатами и выводами, в суд меня не пригласили.)

Из-за того что зимой корольки постоянно распушают перья, птицы кажутся очень пухлыми. Но ощипанная птица похожа на розовую вишенку на тонких ножках. Ощипанная самка, которую я исследовал, весила 5,43 грамма и дала 0,403 грамма перьев с тела и 0,095 грамма с хвоста и крыльев. Выходит, теплоизолирующие перья у нее весили в четыре раза больше, чем предназначенные для полета.

В то время голым я весил 70 килограммов. Полностью одевшись (в легкую синтетическую куртку и ботинки марки L. L. Bean), я получил 75 килограммов. Из них 2,5 килограмма весили только ботинки. Птица для изоляции увеличила вес тела на 7,4 %, то есть примерно вдвое больше, чем я. Но при этом больше половины (55 %) из 5 килограммов моей теплоизоляции предназначалось для ног. Королек же вообще не обеспечивает теплоизоляцию лап.

Золотоголовый королек

Мой маленький ощипанный королек был похож на динозавра в миниатюре. Это не случайно: уже давно отмечается близость между некоторыми динозаврами и птицами. А вот температуру тела у них сравнить было бы сложнее, тем более что температура, к сожалению, уже долгое время считается отличительным признаком птиц по сравнению с рептилиями. Все больше ученых соглашается с тем, что птицы в эволюции произошли от древних рептилий, и, соответственно, в кругах эволюционистов считается логичным, что и способность птиц поддерживать определенную температуру тела – тоже новое качество более высокоразвитого существа. Я с этим не согласен. Способность поддерживать высокую температуру тела у предположительно более высокоразвитых теплокровных позвоночных – не новое свойство. Оно обычно для всех крупных летающих насекомых – древних животных, появившихся еще до динозавров. Последние исследования насекомых показывают, что способ поддерживать высокую температуру тела с помощью внутреннего тепла, полученного путем дрожи, и сохранять ее посредством теплоизоляции не так нов, как обычно принято было считать. По самым скромным оценкам, с учетом их размеров и способности летать некоторые стрекозы или подобные им насекомые были эндотермными – то есть были способны вырабатывать и сохранять тепло – не менее 300 млн лет назад. В настоящее время многие другие насекомые самых разных таксонов тоже регулируют температуру тела, вырабатывая внутреннее тепло, используя теплоизоляцию, механизмы сохранения и потери тепла с помощью противотока и разделения тока гемолимфы[26], охлаждаясь путем испарения, греясь на солнце и чередуя виды деятельности. Есть и насекомые, которые вообще никак не регулируют температуру. Это весьма тривиальным образом зависит от размеров тела и образа жизни. Итак, отсюда следует, что терморегуляция в эволюции может меняться без оглядки на древних предков как таковых, чтобы животное приспособилось к конкретным условиям. По насекомым также понятно, что у мелких животных эндотермия (процесс, в котором выработанное в теле тепло сохраняется, чтобы поддерживать температуру) связана с теплоизоляцией. У многих пчел и некоторых других насекомых теплоизоляцию обеспечивают волосоподобные выросты. У мотыльков вместо этого используется толстый ворс из видоизмененных чешуек, а у стрекоз тело окружает слой воздухоносных мешочков. У млекопитающих есть мех, а у птиц конечно же то, что мы называем перьями – образования, в которых кроется ключ к регуляции температуры тела и соответствующему образу жизни птицы. Но, естественно, перья имеют особое значение, потому что часть из них служит еще одной, совершенно другой функции, обеспечивая птицам допуск к полетам.

В научной литературе уже давно идет дискуссия об эндотермии динозавров и эволюции птичьего полета. Исходно доводы в ней ограничивались системой несколько упрощающих картину предположений: динозавры – «рептилии», а у современных рептилий нет теплоизоляции, соответственно, предполагалось, что динозавры были холоднокровными. Все были шокированы, когда в 1861 году, всего через два года после выхода «Происхождения видов путем естественного отбора» Чарльза Дарвина, рабочие в известняковом карьере на юге Баварии обнаружили ископаемое, которое, очевидно, было маленьким динозавром с зубами и длинным хвостом, но одновременно было и птицей, потому что в известняке ниже слоя мелового периода прекрасно сохранились отпечатки перьев возрастом 150 млн лет. Археоптерикс, «древняя птица», как назвали это существо, был и остается самой древней ископаемой птицей, которую когда-либо находили. Перья на передних конечностях у него крупные, так что, вероятно, он был способен по крайней мере на какое-то подобие полета. Но что было до этих перьев? Если они образовались из теплоизолирующего материала, то даже более древние птицы, чем археоптерикс, были эндотермными (к сожалению, все ископаемые останки птиц, которые находили впоследствии, были моложе, и перья, которые могли бы послужить «недостающим звеном», чтобы ответить на этот вопрос, так и не нашли).

Однако в 1990-х годах в отложениях вулканического пепла в китайской провинции Ляонин обнаружили впечатляющие останки птиц возраста от 124 до 147 млн лет. Они не позволяли выстроить линию прямого родства, но приоткрыли завесу эволюции перьев (хотя по этим останкам и не всегда можно датировать возможное развитие эволюционных отношений между птицей и динозавром или найти места ветвления в них). У одной из первых обнаруженных в Ляонине протоптиц, конфуциосорниса, были такие же перья, как у современных птиц, и она была к ним еще ближе, чем археоптерикс. Однако в 1996 году в тех же отложениях нашли маленького двуногого тероподового динозавра, которого назвали синозавроптериксом. Как и у его родственника, велоцираптора, у синозавроптерикса были острые зубы и когти и длинный хвост. Это был хищник с задними конечностями, приспособленными для быстрого бега. Но важнее, что на теле животного, не относящегося к птицам, были похожие на перья образования – об этом говорили четкие отпечатки в мелком вулканическом пепле, где прекрасно сохранились его останки. Отметим особо, что перья на передних конечностях ископаемого были совершенно непригодны для полета. Таким образом, скорее всего, перья этой примитивной протоптицы для полета не использовались вообще. Следовательно, синозавроптерикс (и другие обнаруженные позже динозавры с подобными перьевыми образованиями) дает веские основания предполагать, что маховые перья образовались из средства теплоизоляции. Большой вопрос состоит в том, как пуховая теплоизоляция может превратиться в перья для полета? Нельзя сказать, что я много об этом размышлял, но однажды ночью в начале марта 2002 года, когда я слушал, как дождь стучит по крыше моего лесного домика в Мэне, а сам домик качало ветром, у меня откуда ни возьмись возникла идея, которую я и изложу здесь.

Зима уже была теплой – по меркам Мэна: в эту ночь стояла температура всего на градус или два выше нуля. Так что вместо метели лил дождь. Ботинки за день в лесу у меня отсырели, и ноги все еще не согрелись. От мокрых ног мои мысли перешли к рассказу Джека Лондона, где новичок-чечако погиб, потому что промочил ноги. Внезапно банальная и очевидная мысль наполнилась смыслом: теплоизоляция королька творит чудеса, но, если птицу намочить, она окажется все равно что голой. Вот почему лучше попасть в метель при отрицательной температуре, чем под холодный дождь. Дождь холодный почти всегда и теоретически может убить. Особенно тяжелое испытание он несет для маленькой эндотермной птицы, потому что чем более пушистая (то есть в целом лучшая) у нее теплоизоляция, тем скорее она превратится в губку, которая высосет из тела все тепло и жизнь (насекомые просто охлаждаются, для них теплоизоляция не важна). Необходимость переносить зимние условия и выживать должна была оказывать большое давление в эволюции птиц, когда те стали полностью или почти полностью эндотермными. Как птицы развивались, чтобы справиться с этой задачей? Что, если они стали использовать для этого маховые перья? Совпадение ли, что птенцы рябчика в Мэне выживают, только если до того момента, как они смогут летать, не будет идти дождь?

Крыло действует как «плащ», защищая теплоизолирующий пух

На некоторых ископаемых нелетающих динозаврах можно видеть пучки похожих на перья образований на передних конечностях, причем эти перья расположены близко друг к другу и образуют регулярные плоские структуры. Они крепятся к задней поверхности локтевой кости, а не по всему телу. Однако эти уже видоизмененные перья никак не могли использоваться для полета, потому что их длина составляла всего 5–7 сантиметров. Может быть, животные использовали их иначе, аналогично тому, как однажды на моих глазах современные двуногие пешие туристы применяли банановые листья, во время ходьбы под тропическим дождем закрывая ими спину, чтобы стекала вода? Могли ли такие длинные плоские перья служить защитой от дождя, чтобы сохранялись теплоизоляционные свойства нижнего слоя оперения? Можно ли перья, которые сейчас нужны для полета, в следующий момент использовать, чтобы отводить со спины воду? Могут ли маховые перья работать как тростниковая крыша, чтобы вода стекала по плотно и ровно уложенным бородкам?

Фундаментально задача сводится к тому, чтобы найти несколько вероятных функций пера, которые могли бы связывать исходную и результирующую операции. Отправной точкой такого перехода в эволюции полета у птиц выступают пухообразные теплоизолирующие перья, которые появились у эндотермного похожего на динозавра существа и, утратив часть изолирующих свойств, оказались еще полезнее (поскольку теперь были более длинными и плоскими) задолго до того, как их стало можно использовать для полета. Ученые предлагали ряд идей о возможных функциях жестких, плоских, удлиненных перьев на передних конечностях. В том числе, что такие перья на крыльях могли использоваться как пальцы, чтобы ловить добычу, могли усиливать сигналы в период размножения, повышать скорость или маневренность бега и помогать животному залезать на деревья, скрываясь от хищников.

Под материнским крылом опушенные птенцы прячутся от дождя, холода и солнца

Я не говорю, что еще одна гипотеза (о том, что плоские перья на передних конечностях у птиц образовались в качестве зонтиков, чтобы уберечь систему теплоизоляции организма от влаги) делает картину более ясной. Сложно сказать что-то определенное теперь, по прошествии сотни миллионов лет. Впрочем, пожалуй, совершенно очевидно, что сцепленные в пластинку бородки пера (как у маховых и других контурных перьев) образуют препятствие и для воздуха, и для воды. Если передние конечности с расположенными на них перьями складываются на спине, то перо, развиваясь в указанном направлении, почти неизбежно обеспечит эффект зонтика, который позволит сбрасывать воду с тела и уберечь расположенные ниже теплоизолирующие пуховые перья от сырости. Если пойти по этому пути дальше, в конце концов мало что помешает использовать этот «зонтик» в ряде других перечисленных функций, в том числе собственно для полета. Аналогичным образом плоская аэродинамическая поверхность получается из волосков на пушистом теплоизолирующем хвосте летяги. Я размышлял о том, как корольки сидят где-то на холоде, и дождь стекает по их длинным маховым перьям, а пух внизу остается сухим, и подумал, что пусть теория зонтика не решит давнюю загадку эволюции, но она хотя бы может объяснить, как корольку удается пережить ненастную ночь.

Утром в середине января я ищу корольков в роще красных елей и бальзамических пихт на северной стороне ручья Олдер-Стрим. Здесь темно даже летом: густые кроны деревьев не пропускают солнце. Света пробивается так мало, что на упругом коричневом гумусе не растет ничего, кроме мха, который покрывает почву зеленым бархатным ковром. После летних дождей из-под земли выскакивают желтые и сиреневые грибы. Весной здесь поют и строят гнезда еловые, миртовые и магнолиевые лесные певуны.

Сейчас лесных певунов нет, и мир совсем другой. На ветках с потемневшими иголками над моей головой скопился снег, и света стало проходить еще меньше, а в снежном покрове на мшистой земле отпечаталось множество следов. Недавно ручеек пересекали олени, их хоженая тропа идет через этот участок леса туда, где они питаются – в расположенные подальше более открытые лиственные леса. Дикобраз протоптал в снегу похожую на тоннель канавку от своего убежища под кучей камней к одинокой тсуге и объедает ее по ночам. Американские беляки заходят сюда мало, потому что веточки, которыми они питаются, расположены здесь слишком высоко. Кажется, что птиц в лесу почти нет, серое небо обещает еще более тихий день и еще больше снега, а глухой скрип моих шагов перекрывает немногие оставшиеся слабые звуки.

Я присел на ствол упавшей пихты и прислушиваюсь, не раздастся ли легкое, но настойчивое постукивание североамериканского трехпалого дятла (Picoides arcticus). Эти птицы появляются здесь только зимой, и иногда мне удается их услышать. В плане питания они специализируются на личинках жука-короеда, которые можно найти на недавно погибших елях и бальзамических пихтах. Подобно врачу, который простукивает грудь пациента, когда ищет очаг заболевания, трехпалый дятел легонько постукивает по коре в поисках места, где ствол отдается гулким звуком и где может сидеть личинка. Сегодня трехпалых дятлов поблизости нет, но доносится энергичная дробь хохлатого дятла. Вероятно, птица вскрывает глубокую канавку, идущую вертикально к основанию ствола бальзамической пихты, чтобы добраться до муравьев-древоточцев, которые зимуют в оцепенении глубоко в сердцевине дерева. Насекомоядным птицам приходится применять грубую силу и особые таланты, чтобы здесь, в зимнем лесу, добывать себе пропитание. К насекомоядным, как будто лишенным видимых средств к существованию, относится и золотоголовый королек. На поиски корольков я чаще всего прихожу в эту елово-пихтовую рощицу.

Тонкий голосок королька звучит для человека на пределе слышимости, так что увидеть и услышать птицу можно, только хорошенько настроившись. Золотоголовые корольки не едят семена разнообразных деревьев, которыми зимой кормятся вьюрковые, не едят они и многочисленные почки, как делают белки и рябчики. Им не добраться до личинок под корой или в глубине древесины. И все же, очевидно, золотоголовые корольки находят «топливо», чтобы питать свой интенсивный метаболизм и сохранять тепло. Они зависают у кончиков веток, безостановочно скачут в густых кронах елей и клюют невидимую глазу добычу.

Крошечный клюв королька приспособлен к тому, чтобы собирать с веток насекомых. Но какие насекомые могут быть на ветках зимой? Как птице с золотой головкой удается за короткий зимний день найти столько пищи, чтобы хорошенько заправиться и не замерзнуть – а это, по подсчетам, в три раза больше ее веса? Если королек в дневное время останется без пищи всего на один-два часа, то погибнет голодной смертью (замерзнет). И все же часть популяции этих птиц сохраняет верность северным лесам, хотя ночи здесь длятся по 15–20 часов. Корольки не собирают пищу по ночам, и никто не видел, чтобы они устраивали тайники или делали запасы днем. Так что же не дает им погибнуть десять раз за ночь?

Что это – неужто перекличка еле различимых «циис» в еловой роще? Точно. Наконец-то я ее слышу. И птицы приближаются. Звук легкий, как нежный ветерок, корольков легко не заметить. Наконец, там, среди толстых веток, я вижу крошечного певца, скорее всего, одного из нескольких, который скачет и, как колибри, зависает у кончиков веток. Королек проводит в покое не больше секунды. Безостановочно ищет пищу. Как бы я ни старался, мне не удается увидеть, чтобы птица кого-то поймала и съела, даже когда я стою в метре с небольшим, как бывает в редких случаях, когда корольки спускаются с верхушек елей. Их добыча слишком мала для моих глаз.

Долгое время было загадкой, чем корольки питаются зимой, и исследователи пытались найти ответ на этот вопрос с помощью теоретических рассуждений. Опираясь на анатомию и поведение птиц, ученые заключили, что те специализируются на ногохвостках, или коллемболах (Collembola). Примитивные, почти микроскопические представители этого подкласса членистоногих, в народе известные как снежные блохи (Hypogastrura spp.), иногда высыпают на снег в лесах Новой Англии, покрывая его будто перцем. Я видел, как они миллионами собираются в углублениях следов на снегу в таких количествах, что стенки и дно следа становятся почти черными. Снег приобретает цвет от серого до черного, смотря сколько на нем этих мелких членистоногих. Отдельная особь кажется почти неподвижной точкой, медленно ползающей на коротеньких ножках. Но, если посмотреть внимательно, можно увидеть, как она срывается и исчезает в прыжке подобно блохе – потому их и называют снежными блохами. Однако, в отличие от блох, они не используют для этого ноги. Взрывную силу прыжка обеспечивает «пружинный механизм» (прыгательная вилка) в конце массивного брюшка[27], который коллемболы складывают под тельце, а потом отпускают, толкаются им от опоры и на этом толчке уносятся ввысь и вдаль.

Мне случалось видеть, как снежные блохи почти сплошным ковром покрывают снег, но откуда они берутся и куда исчезают, я не знаю. Они загадочным образом появляются целыми пятнами, иногда через несколько часов после того, как снег начинает таять. На снегу их можно увидеть только днем (возможно, они греются на солнце?). Не исключено, что они напрямую проникают в толщу снега, но по вечерам они также скрываются на стволах деревьев, а по утрам распространяются оттуда. Мне не приходилось видеть, чтобы корольки обращали внимание на снежных блох, которые так резко выделяются на снегу для наших глаз. Это странно, если считать, что корольки действительно специализируются на ногохвостках, – а были сообщения о том, что в Европе коллемболы зимой составляют основную часть их добычи, служат той манной, которая дает птицам калории и поддерживает их метаболизм, позволяя пережить ночь[28]. Снежные блохи выглядят питательно. Уильяму Барнарду, биологу из Колледжа Нориджа, который изучает канадскую кукшу в торфяниках Виктори-Бог в Вермонте, случалось наблюдать, как кукши зачерпывают усиженный насекомыми снег и поедают его, подобно детям на весеннем празднике, где угощаются снегом с кленовым сиропом. Припадают ли к этому рогу изобилия золотоголовые корольки? Если да, почему я этого никогда не видел? Может быть, ногохвостки прячутся в кронах деревьев, где корольки находятся большую часть времени и могут поедать их, оставаясь скрытыми от глаз? Впрочем, вскоре я покажу, что это не так[29].

Насколько мне известно, королек – единственная птица, которая постоянно зависает возле кончиков веток, склевывая микроскопических клещей, тлей и их яйца: никто другой из пернатых, вероятно, не разглядел бы их, а человек ни за что не нашел бы без лупы. Выяснить, чем живет птица, может быть сложно, но важно. Информация о том, что она ест, играет фундаментальную, если не центральную роль в поисках разгадки секрета ее выживания. Но за знание нужно платить. Порой приходится идти на крайние меры. Чтобы понять, что едят корольки, мне пришлось прибегнуть к самым непосредственным действиям. Я исследовал содержимое желудка птицы.

Возможно, меня упрекнут в том, что я подаю дурной пример, охотясь на маленьких птичек. Автор книг о природе Джим Гаррисон (1996) предостерегает: «В последнее время я стал замечать, что охота, курение и привычка бить жен задают плоскость удовольствий в мире яппи – жутком сияющем аду искренних профессиональной искренностью людей, где начинаешь скучать по 60-м». Меня задевает замечание Гаррисона, и я чувствую необходимость ответить хотя бы на обвинение в охоте, особенно учитывая, что я вырос с отцом, который профессионально коллекционировал птиц для музеев (а значит, охотился). Никогда не забуду стишка, которому он научил меня: Quale nie ein Tier zum Scherz denn es fühlt wie du den Schmerz (нем. «Никогда не мучай животное, ведь оно чувствует боль, совсем как ты»). Отец вбил в меня охотничью этику и рассердился на меня лишь однажды – когда в 1950-х мальчишкой я попытался убить скунса из рогатки, чтобы впечатлить товарищей. Это было нехорошо. Это было мерзко. Отец считал, что у него есть право убивать птиц для музея, где они будут храниться вечно, так же как многие люди считают, что у них есть право есть рыбу, птицу и другое мясо, которое переварится за несколько часов. Что из этого более оправданно? И если придется оправдываться, то чем? Те, кто знаком с древним фольклором, и обладатели высокого морального облика убивают «уважительно», с молитвой и извинениями на устах, надеясь, что жертва окажется готова «отдать себя» и быть убитой добровольно. Однако печальный факт состоит в том, что животным совершенно все равно, изобретает ли тот, кто может их съесть, какие-то оправдания своим действиям (желая избавиться от угрызений совести). Даже если бы они действительно готовы были отдать себя во имя высшего блага, то такое маленькое существо, как королек, ни за что не сочло бы ценность своего крошечного тела для человечества достаточным вознаграждением за свою жизнь. Одним словом, должен признаться: я убил нескольких птиц (сперва получив соответствующие разрешения от государства и штата), на самом деле движимый чистым любопытством и голодом познания. И сожалел об этом, но молитв не возносил.

Первого королька я подстрелил на закате, когда его желудок должен был быть полон. Чтобы получить как можно больше информации, я измерил температуру тела птицы, как только та упала на землю. Как уже говорилось, температура была удивительной, 44 °C, то есть на 2–3 °C больше, чем обычно у птиц. Пальцы стремительно мерзли и грозили онеметь, так что я быстро разрезал королька и увидел золотисто-желтый жир между кишками и вокруг мускульного желудка размером с горошину. Вскрыв этот крошечный орган, чтобы поместить его содержимое в емкость с алкоголем, я обнаружил, что он набит до отказа. Но ногохвосток, которых я должен был увидеть согласно литературе, в желудке не было. Ни одной. Зато было кое-что совершенно неожиданное – частично переваренные остатки (в основном кожицы) 39 гусениц семейства пядениц, или землемеров (Geometridae). Их вид не удалось определить ни мне, ни энтомологу Россу Беллу, который изучил содержимое желудка птицы. Никак нельзя было предположить, что в разгаре зимы на деревьях, а уж тем более в желудке королька найдутся гусеницы. Я бы меньше удивился дождевым червям.

Широко известно, что гусеницы большинства видов пядениц зимуют в виде куколки и укрываются от мороза в подснежном пространстве или глубоко под землей. Ранее не было ни одного сообщения о том, чтобы зимой на севере находили гусениц на деревьях. Но и эта, и следующие птицы были свидетельством новой неожиданной информации.

Если гусениц нашли птицы, значит, может найти и человек. Так что чуть позже, в январе 1995 года, когда несколько ночей снова продержалась температура около –35 °C, я выступил в лес на поиски гусениц с четырьмя студентами (Джереми Коэном, Кристианом Омлэндом, Лори Фридмэном и Майком Татро). Если раньше я был вооружен пистолетом, то теперь нес с собой дубинку – двухметровый толстый ствол свежеповаленного клена. Дубинка была тяжелой, и, когда я с силой бил ею по деревьям (диаметром до 15 сантиметров), те от удара дрожали, а на снег с них дождем осыпалась кора и другой мусор, в том числе «урожай» зимующих на дереве насекомых.

Операция прошла с большим успехом. Я растряс по 15 красных елей, бальзамических пихт, буков, красных и сахарных кленов, и с 75 деревьев удалось собрать 13 маленьких гусениц пядениц (и двух паучков). Ногохвосток не было. Гусеницы виднелись на снегу, но их сложно было отличить от иголок и прочих обломков. Они были серые и коричневые, а по размеру очень маленькие, как и остатки тех, что я нашел в мускульном желудке королька.

Очевидно, зимой на голых ветках есть гусеницы, и то, что они служат зимней пищей королькам, ранее было неизвестно. Но это мало что значило, пока не был определен их вид. Наведя справки, я пришел к выводу, что определить их может единственный человек в мире – Дуглас Фергюсон из Лаборатории систематической энтомологии в Национальном музее естественной истории под управлением Смитсоновского института в Вашингтоне. Я отправил Фергюсону часть собранных личинок. Он изучил их и изложил свои соображения о том, кто это может быть, но сказал, что не видит однозначного сходства ни с каким из известных ему видов. «Единственный способ точно установить вид такой личинки – это вывести из нее взрослую особь, которую уже будет легко определить», – сказал он. Фергюсон попробовал вырастить личинок, которых я ему прислал, но все они погибли – наверное, потому, что до того долго не ели. Их было нельзя покормить, не зная, какими растениями они питаются, а это обычно невозможно выяснить, пока неизвестен вид насекомого!

В другой раз, 1 января, я обошел с дубинкой всего 224 дерева (102 хвойных и 122 лиственных, в общей сложности 10 видов). Удалось собрать только 11 гусениц, все они относились к пяденицам, и все, кроме четырех, упали с сахарных кленов. Я решил сам вырастить часть личинок. Я принес их в свой зимний приют в мэнском лесу, поместил замороженными в стеклянные емкости и оставил в снегу возле домика. Через несколько дней, вернувшись в Вермонт, я сунул их в холодильник, а вскоре, к сожалению, меня поглотили другие дела, и я забыл о гусеницах до июля, на полгода. Отогрев их, я обнаружил, к своему большому удивлению, что пять личинок все еще были очень даже живы. Не зная, чем их кормить, я поместил их в пластиковый контейнер для салата с побегами растений, которые теоретически могли им подойти. Побеги я собрал там же, где и гусениц, в том числе с елей, бальзамических и других пихт, клена и бука. На следующий день я был приятно удивлен, обнаружив, что все пять гусениц с аппетитом едят. Но собрал я их на ветках клена, а ели они пихтовые иголки! Я добавил еще веток пихты, думая, что наконец выведу бабочек. Не тут-то было. Через несколько дней все гусеницы лежали сморщенные и мертвые. Причиной тому оказался маленький, но теперь уже откормленный паучок, которого я нечаянно занес на пихтовой ветке. Пауки через челюсти впрыскивают в насекомое пищеварительные соки, а затем высасывают его внутренности, так что остается лишь сухая оболочка. Похоже, этот паучок был очень голоден.

«Всплеск» гусениц на сахарных кленах в тот год, по-видимому, был чем-то нестандартным и не прошел незамеченным среди корольков, которые обычно собирают пищу исключительно с хвойных деревьев. 4, 5 и 7 января после холодных ветренных ночей (с температурой от –24 до –34 °C) я наблюдал две разные пары корольков (по 93 и 75 минут соответственно), и все четыре птицы все время провели, собирая пищу в моей роще молодых сахарных кленов. Я видел, как они склюнули и съели несколько гусениц, похожих на тех, что я собрал. Птицы охотились без устали, не останавливаясь. По моим замерам, в среднем они перелетали с места на место по 45 раз в минуту, ритм перемещений выглядел неизменным. Они постоянно пролетали мимо хвойных деревьев (вокруг рощи с трех сторон растут бальзамические и другие пихты, красные ели и белые сосны). Ночи стояли ветреные и холодные, ветро-холодовой индекс, наверное, был около –50 °C, и я удивлялся тому, что птицы живы, а также что они переключились с елей и пихт на клены, видимо научившись ассоциировать пищу с определенными деревьями.

Каждый вид птиц, как и любое живое существо на Земле, лучше всего чувствует себя в определенной среде, к которой его приспособил естественный отбор, инстинктивно стремится попасть в эту среду и избегает других условий. Для королька это густые хвойные леса, а для человека, вероятно, открытая саванна с ее простором, редкими деревьями и водой. Однако человек – значительно более гибкое существо и может приспособиться к разным условиям: хотя поляна вокруг моего домика с видом на горы и озера представляется мне эстетически привлекательной, лес я тоже люблю. Удивительно, что, хотя большинство птиц следует строгой программе и остается в определенной среде, королек при необходимости может эту программу обойти. Он выискивает гусениц, даже если те оказались за пределами его обычной области обитания.

Королек, за которым я наблюдал в кленовой роще, кормился гусеницами!

Уже на третью зиму, 1999/2000 года, я с очередной парой студентов, Джошуа Розенбергом и Джонатаном Тэйлором, вновь отправился стучать по деревьям, чтобы опять собрать с них зимних насекомых и выяснить, где те в основном находятся и к какому виду относятся. Мы собирали их с растений шести видов (по 30 деревьев в каждом). Как и раньше, мы довольно сильно били по деревьям дубинкой, чтобы посмотреть, что падает на снег. (Таким образом можно сбить не любую гусеницу. Некоторые из них держатся за ветки тонким шелковым канатиком. Иногда они оставались висеть на таком спасательном тросе, а когда оттаяли, залезли по нему обратно на ветку.) Большую часть экземпляров (87 %) составили гусеницы пядениц – всего со 180 деревьев было собрано 80 личинок. В этом году число личинок на сахарных кленах (13) незначительно отличалось от собранных с красной ели (11) и бука (19), зато их было гораздо больше на соснах (30) и меньше на бальзамической пихте (2) и красном клене (5). Ни в эту, ни в следующие зимы мы больше не видели, чтобы корольки собирали корм среди сахарных кленов, и тем более примечательно было их поведение в предыдущий год.

Гусеница на ветке бука

Как и раньше, я снова принес часть гусениц домой. Все они пережили заморозку и выглядели здоровыми, когда в мае я вынул их из морозильной камеры. Я снова предложил личинкам листву клена и хвою пихты (внимательно проверив, чтобы не было приблудных паучков). Но все гусеницы отказались от еды, кроме одинокой личинки (очень тонкой и темной), которая стала питаться пихтой. 22 июня она превратилась в куколку. К сожалению, я снова допустил ошибку. Я оставил ее на подоконнике в маленькой банке, и куколка утонула в конденсате, который оседал на стеклянных стенках. Конечно же я очень расстроился, когда чуть не получил бабочку, а затем потерял ее.

Все ближе подходя к определению вида (как я надеялся), я сделал еще одну попытку на следующий год. Из нескольких личинок, которых я снова собрал на сахарных кленах, но кормил пихтой, я вырастил взрослых особей. Получились бабочки с красивыми серыми крапинками и разными рисунками нежно-коричневого и кремового цвета, которых Фергюсон определил как хорошо известную морфу бабочек с одним пятном – Hypagyrtis unipunctata. В литературе сообщают, что их питание чрезвычайно разнообразно: это в том числе ольха, ива, береза, дуб и бальзамическая пихта. В своей книге «Восточные бабочки» (Eastern Moths) Чарльз Ковэлл описывает эту морфу как «ведущую очень разнообразный образ жизни в половом, географическом и сезонном плане». Ранее было неизвестно, где зимуют ее личинки.

Морфа бабочки, выведенная из зимних гусениц

Определить вид гусениц было трудно. Систематики из нас вышли неважные, – как показал проведенный мной экзамен, это касалось даже определения растений. Но корольки, похоже, поняли то, чему я, в целом несколько менее успешно, пытался научить студентов. Умная ли это птица? По абсолютному размеру мозг крошечного королька не может быть большим. Но относительно веса тела этот орган у него весьма массивен. Он составляет целых 6,8 % от веса тела птицы (тогда как у человека это около 1,9 %). Таким образом, хотя общая масса мозга у королька в абсолютном значении не слишком велика, с учетом размеров животного в его организме нейронам отведено огромное место.

Мозг – очень затратный орган в плане метаболизма, а корольки зимой живут на пределе энергетических возможностей, и запаса энергии у них нет. У человека на 1,9 % тканей, которые по массе занимает мозг, по мнению ученых, уходит 20 % потребляемой энергии. Идет большая дискуссия о том, что могло послужить энергетической основой для развития такого большого мозга у людей и почему он у нас появился.

В процентном отношении мозг королька может потреблять в три раза больше энергии, чем у человека, и теперь мы знаем ответ на вопрос о ее источнике: это гусеницы. Черепахи достигли успеха, снизив потребление энергии мозгом до минимума – их мозг выглядит как едва увеличенный выступ нервного ствола, – благодаря чему они могут до года жить без пищи. В общем и целом, скорее всего, мы никогда не узнаем, почему у королька такой большой мозг. Но можно быть уверенными, что если мозг не создает в энергетическом балансе проблем, то он позволяет их решать. Мы не знаем, как корольки выбирают свой зимний рацион, что еще они едят и, соответственно, насколько гибкими могут быть. Однако, выяснив, что зимой они питаются гусеницами бабочек, все мы, участники исследования, не просто получили удовлетворение от результата, но и нашли одно из звеньев в цепи выживания золотоголового королька. Если хотите позаботиться о корольках, позаботьтесь о бабочках.

Представления о гибернации у птиц начали развиваться с поверья, что ласточки, снующие над водоемами осенью, проводят зиму в иле подо льдом. Когда стало известно о межконтинентальной миграции, явлении гораздо более впечатляющем, эта первая идея показалась настолько смешной, что любое упоминание о птицах «в спячке» стали автоматически считать безумием. И все же в конце концов птицы в оцепенении были обнаружены, причем находили их очень уважаемые наблюдатели, в том числе нобелевский лауреат Конрад Лоренц. В середине октября 1902 года Уолдо Ли Макати нашел в Индиане оцепенелого, казалось, почти мертвого дымчатого иглохвоста – обычно представители этого вида мигрируют. В теплом помещении птица быстро пришла в себя, о чем орнитолог написал: «Этот случай побудил меня заинтересоваться оцепенением у птиц и собирать сообщения на данную тему». Позже он обобщил такие свидетельства. Среди них были рассказы о стрижах и других «ласточках», которых находили в оцепенении в пустых древесных стволах, дымоходах, расщелинах и трещинах в скалах зимой, когда большая часть популяции уже исчезла. В основном сообщения выглядят достоверно, если не считать того, что некоторые «ласточки» могли быть стрижами (в те времена их названия часто смешивали). Однако ни в одном случае не была установлена длительность оцепенения, что позволило бы понять, насколько оправданно называть это состояние гибернацией, – если не считать одной проведенной 55 лет назад в Северной Америке серии наблюдений за американским белогорлым козодоем, птицей, которую мне приходилось встречать только в литературе.

Белогорлый козодой в оцепенении (рисунок выполнен по фотографии Эдмунда Йегера)

«Птицы Америки» (The Birds of America, издание 1917 года) – большая красивая книга под редакцией нескольких человек, где иллюстрациями служат наброски, фотографии и 106 изображений на полную страницу руки Луиса Агассиза Фуэртеса, художника, чьи прекрасные реалистичные изображения птиц, как мне кажется, намного превзошли работы его знаменитого предшественника Джона Джеймса Одюбона. В 11 лет я получил это издание на Рождество от соседки, Мэри Гилмор, которая и представить не могла, какую радость мне доставила. Я считаю, что это лучшая из всех вышедших книг об американских птицах, и вот что ее главный редактор, Томас Гилберт Пирсон, пишет о белогорлом козодое (Phalaenoptilus nuttallii, западном родственнике жалобного козодоя, которого мне тогда случалось слышать в Мэне): «Впервые я услышал крик белогорлого козодоя в диком каньоне в горах Нью-Мехико. Мы с археологом Чарльзом Люмисом стояли лагерем в давно уже затихшем навсегда селении горных индейцев, высоко в населенных призраками туфовых скалах возле развалин Чуон-йи. Была беззвучная летняя ночь, ярко блестела луна. Пейзаж производил самое сильное впечатление, а когда с той стороны каньона по воздуху внезапно пронесся крик “пуу-уилл, пуу-уилл”[30], показалось, что это заговорили духи». Далее Пирсон сообщает, что белогорлый козодой – птица длиной около 18 сантиметров, ведет строго ночной образ жизни и, как и другие козодои (Caprimulgidae), охотится только на летающих насекомых. Из этого он вполне логично заключает, что «эти птицы с наступлением зимы перемещаются на юг».

Мы судим о том, что возможно, а что нет, по собственному опыту, и научные открытия принимаем постепенно, по одному случаю в опыте за раз. Точно так же, как на рубеже XX века из опыта все еще предстояло многое узнать о белогорлом козодое, сегодня многое неизвестно о корольках. Одним из случаев, которые уже после выхода книги Пирсона существенно расширили наши представления о физиологических границах возможного для птиц, стало удивительное открытие Эдмунда Йегера, сделанное зимой 1946/47 года в горной цепи Чаквелла в калифорнийской пустыне Колорадо (Jaeger, 1948). Оказалось, что белогорлый козодой, которого индейцы хопи прозвали «спящим», проводит зиму в гибернации, а не улетает на юг. Индейцам навахо также знакомы эти птицы, и, когда Йегер спросил знакомого мальчика навахо, где они проводят зиму, тот ответил: «Наверху, среди скал».

И действительно, на гранитном уступе в укромной нише лежал белогорлый козодой, на вид мертвый. Но внешность обманчива. Когда Йегер взял птицу в руки, она зашевелилась, полностью вернулась к жизни и улетела[31]. В следующем, 1947 году, в конце ноября, Йегер снова нашел козодоя в коматозном состоянии – может быть, того же самого – на том же месте. Ученый приходил посмотреть на птицу еженедельно, и та все время казалась мертвой. Но когда в эту зиму он навестил ее в последний раз, 22 февраля 1948 года, то, как только козодоя вынули из укрытия, тот немедленно выпорхнул из рук ученого. Согласно расчетам Йегера, птица должна была находиться в подобном коме оцепенении около 85 дней, в то время, когда в пустыне Колорадо не было или было очень мало летающих насекомых. Вечером 22 февраля Йегер впервые увидел множество насекомых, которые летели на его костер и на свет фар его машины.

За предыдущие 85 дней Йегер пять раз по утрам измерял внутреннюю температуру тела птицы, вставляя термометр в клоаку. Согласно измерениям, температура внутри тела колебалась примерно на уровне температуры воздуха, как обычно бывает у мертвых животных. Ученому не удалось найти сердцебиение с помощью медицинского стетоскопа и разглядеть сопряженные с дыханием движения грудной клетки. Когда перед ноздрями птицы подержали холодное зеркало, на нем не осталось влаги. Совершенно никакой реакции не вызвал луч фонарика, в течение минуты светивший в правый глаз птицы (почти полностью открытый). Йегер заключил: «Я считаю это доказательством того, что птица находилась в состоянии исключительно низкого метаболизма, сродном спячке, которую можно наблюдать у млекопитающих, если не идентичном ей» (Jaeger, 1949. P. 106).

Чтобы понять, возвращается ли птица каждую зиму на одно и то же место, Йегер надел на нее алюминиевое кольцо Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США. К радости исследователя, зимой 1948/49 года птица вернулась зимовать на свое место на гранитной скале. Она пережила сильный ноябрьский шторм с мокрым снегом и градом, после которого земля сутки была покрыта слоем льда, и температуру около 0 °C.

Учитывая то, что уже знали индейцы хопи и навахо, нельзя безоговорочно считать, что Йегер совершил открытие. Но его сообщения удивили специалистов по физиологической экологии не меньше, чем если бы он подтвердил старую байку о ласточках, которые зимуют в иле. Две его статьи повлекли за собой шквал лабораторных исследований: теперь в научной литературе описано 15 работ, выполненных на белогорлом козодое и родственных ему видах. Эти исследования дополняют оригинальную публикацию Йегера и, пожалуй, требуют несколько пересмотреть ее (впрочем, не сильно). Ученые подтвердили, что температура тела козодоя в оцепенении действительно практически соответствует температуре воздуха (Howell, Bartholomew, 1959). Птицы могут спонтанно выходить из оцепенения при температуре тела и воздуха всего 6 °C, хотя это может занять несколько часов (Ligon, 1970). Однако при такой низкой температуре воздуха физиологическая способность пробуждаться используется редко (Howell, Bartholomew, 1959), вероятно, потому, что птице пришлось бы потратить на это слишком много времени и энергии (и она мало что получила бы, поскольку вокруг не было бы летающих насекомых, которых она могла бы ловить).

При температуре около 0 °C белогорлый козодой выйти из оцепенения не может, но может такую низкую температуру тела и воздуха пережить (Ligon, 1970). Это позволяет объяснить, как та птица, которую наблюдал Йегер, перенесла ледяной дождь при температуре около 0 °C или ниже. Однако я сомневаюсь, что его птицы провели 85 дней в оцепенении без перерыва. В неволе козодои регулярно входят в это состояние по ночам, но не остаются в нем дольше четырех дней за раз (Marshall, 1955). Поскольку Йегер всегда измерял температуру своей птицы между 10:20 и 11:30 утра, я не исключаю, что в какие-то теплые ночи его козодой мог согреваться, находить пищу, возвращаться в свое укрытие и к утру снова впадать в оцепенение. Другие козодоевые, например перелетный североамериканский козодой, не так легко впадают в оцепенение по ночам (Lasiewski, Dawson, 1964), вероятно, потому, что вместо этого улетают прочь от холодной погоды.

Лавина исследований, последовавшая за работой Йегера, показала, что модель поведения, характерная для американского белогорлого козодоя, лишь немного отличается от моделей, которые были позже зафиксированы у бессчетного числа других видов птиц. В первую очередь белогорлого козодоя отличает то, что иногда он остается в оцепенении несколько дней подряд, не разогреваясь и тем самым показывая, что физиологической разницы между зимней спячкой и однодневным оцепенением нет.

Чем меньше размер тела, тем быстрее оно склонно остывать по физическим причинам и тем выгоднее ему оставаться охлажденным с точки зрения энергетических затрат. Животное размером с рябчика вряд ли даст себе остыть достаточно, чтобы ночью впасть в оцепенение, но самые мелкие птицы и млекопитающие, весом всего около 3 граммов, включая колибри, некоторых рукокрылых, отдельных мышеобразных млекопитающих и эндотермных насекомых, делают это регулярно, активно и используют как адаптивную реакцию. Они впадают в оцепенение каждый день. Прекращая дрожать по окончании ежедневного (или еженощного) периода активности, некоторые из них за считаные минуты охлаждаются до температуры окружающей среды. Тогда их можно взять в руки, и, поскольку кажется, что они мертвы или умирают, люди часто так и думают. Однако, когда через полдня (или полночи) животное будет готово вернуться в активное состояние, оно начнет дрожать и резко разогреется. Через несколько минут оно будет активно, как прежде. Мелкие воробьинообразные весом более 50 граммов ночью обычно не впадают в полное оцепенение, но сохраняют хотя бы часть энергии благодаря снижению температуры тела на несколько градусов Цельсия.

Об оцепенении как возможном способе беречь энергию мало что было известно до 1950-х, когда Джон Стин (1958) исследовал в Норвегии метаболизм синицевых и пяти распространенных видов вьюрковых, которых отловил в одну и ту же зиму возле своей лаборатории в окрестностях Осло. Ночью птицы теряли меньше тепла, поскольку сидели нахохлившись, похожие на шарик, – для этого они засовывали головку в перья на спине, – но при этом они также вырабатывали меньше тепла благодаря пониженной температуре тела. Однако, если вокруг было много пищи, птицы поддерживали по ночам нормальную температуру, часто постоянно дрожа прямо во сне.

Оцепенение той или иной степени широко известно как стратегия сохранения энергии, к которой прибегают многие зимующие в Северной Америке птицы. Никакая другая птица в этом регионе не исследована в данном отношении так тщательно, как черношапочная гаичка (Parus atricapillus), которая к тому же очень хорошо знакома многим людям. Она весит от 10 до 12 граммов, всю зиму клюет подсолнечные семечки в кормушках, и ни одна прогулка в заснеженном зимнем лесу не будет полной, пока вы не столкнетесь с семейкой этих маленьких, любопытных ручных птичек в поисках пищи. Они в любой мороз сохраняют активность целый день. На Аляске пик работ по накоплению запасов у них приходится на ноябрь (Kessel, 1976), как и у других синицевых (Nakamura, Wako, 1988). То, как черношапочные гаички поддерживают энергетический баланс без пищи долгими холодными ночами, тем не менее оставалось загадкой, пока исследование на этих птицах не провела в начале 1970-х в Корнелльском университете Сьюзен Бадд Чаплин.

Чаплин изучала черношапочных гаичек в бассейне озера Кейюга в штате Нью-Йорк и сосредоточилась на самом остром периоде с точки зрения выживания на холоде: на зимних ночах. Сначала она измеряла расход энергии у птиц в дневное время, когда те, оставаясь активными, поддерживали нормальную температуру тела на уровне 42 °C при температуре воздуха 0 °C и 30 °C. Исследовательница регистрировала уровень расхода энергии (потребления кислорода), поместив птиц в герметичное помещение с постоянной температурой в лаборатории. Подобно всем остальным гомойотермным животным (поддерживающим постоянную высокую температуру тела), при низкой температуре воздуха гаички, как и следовало ожидать, демонстрировали быстрый метаболизм, призванный компенсировать высокую теплопотерю. Зная продолжительность ночи, Чаплин вычислила, сколько калорий птице нужно запасти, чтобы оставаться согретой в ночное время, а затем сравнила этот показатель с количеством калорий в жировых запасах в теле птиц.

Энергетическая ценность жира на единицу массы в два раза выше, чем у углеводов (таких как сахар и гликоген). Поэтому жир – хорошее топливо для длинных путешествий и других продолжительных нагрузок, например тех, которые испытывает птица, когда целую ночь дрожит во сне (Marsh, Dawson, 1982). Чтобы измерить запасы жира у гаичек, птиц собирали в лесу вечером (путем отстрела), а затем снова рано утром, химически выделяли жировое содержимое и смотрели, сколько энергии птицы потратили за ночь. Вечером жир составлял 7 % массы тела птицы, а ранним утром всего 3 %. Иными словами, за день гаички набирали его, а затем сжигали, чтобы выработать тепло и не замерзнуть ночью. Согласно исследованиям (Rising, Hudson, 1974), зимой у птиц высокий метаболизм и обычно в два раза больше жира в теле, чем осенью и весной. На самом деле накапливать значительное его количество чаще всего способны именно те виды, которым он нужен для перелетов или выживания в условиях холода и нехватки пищи. Если пища доступна птице без перебоев и та проживает в умеренном климате, она накапливает мало или вообще не накапливает жира (Blem, 1975), вероятно, потому, что за большое его количество тоже приходится платить, и когда нет веских причин его набирать, лучше оставаться худосочным.

Судя по данным Сьюзен Чаплин, гаички живут на пределе потребления энергии уже при 0 °C, а это далеко не самая низкая температура, с которой они могут столкнуться зимней ночью. В отличие от некоторых питающихся семенами птиц, которым из пищи обычно доступно больше калорий и которые откладывают на ночь гораздо больше жира (Reinertsen, Haftorn, 1986), у гаичек Чаплин жировых запасов было недостаточно, чтобы пережить ночь при температуре 0 °C, если поддерживать такую же температуру тела, как днем. Однако оказалось, что, в отличие от птиц, питающихся семенами, гаички растягивали запасы жира, понижая температуру тела до 30–32 °C, что на 10–12 °C меньше их обычной дневной температуры в 42 °C. Этого было достаточно, чтобы запасов жира хватило на ночь, несмотря на то что бо́льшую часть времени птицы сильно дрожали, продолжая глубоко спать. Тем не менее даже с учетом экономии калорий благодаря снижению температуры тела оставшихся к утру запасов жира гаичке не хватило бы, чтобы прожить на них еще один день и одну ночь, как могло бы понадобиться в сильную метель. Чтобы пережить такие регулярно возникающие чрезвычайные ситуации или температуру гораздо ниже 0 °C, им нужно особое укрытие на ночь, где температура воздуха была бы выше, а охлаждение за счет конвекции – минимальным и можно было бы сэкономить значительное количество энергии (Buttemer et al., 1987).

Гаички не строят зимних укрытий для сна, но, как и другие синицевые, демонстрируют огромную гибкость в выборе места ночлега (Perrins, 1976; Pitts, 1976). Черношапочная гаичка может спать практически в любой узкой щели или ямке (что утром бывает заметно по ее погнутым хвостовым перьям), в густой растительности, например в виноградниках, на хвойных деревьях, а возможно, и в снегу. О сероголовых гаичках даже писали, что они выкапывают для ночлега норы в снегу длиной по 20 сантиметров (Zonov, 1967). В литературе нет сообщений о том, чтобы черношапочные гаички сбивались по ночам в группки или закапывались в снег, но многие их родственники так делают (Smith, 1991. P. 246).

Одно из замечательных приспособлений гаичек к зиме – это их оперение, более густое, чем у других птиц того же размера (Chaplin, 1982; Hill, Beaver, Veghte, 1980). Тепло уходит в основном через области вокруг глаз и клюва, а когда птицы распушают перья и надуваются, чтобы спать, то сокращают область потери тепла в этих местах, засовывая головку под лопаточные (плечевые) перья крыла.

Гаичка распушила перья в холодный зимний день. Перья хвоста погнуты после ночевки в тесном месте, где птица спасалась от холода (рисунок выполнен по фотографии Дэвида Эйдена)

Однако риск, которому подвергаются гаички даже при умеренной температуре воздуха зимой, делает выживание золотоголового королька лишь еще более загадочным. По размеру тела королек в два раза меньше гаички, при этом иногда ему приходится сталкиваться с температурой в два раза более низкой, чем испытали на себе птицы, исследованные Чаплин. Сколько жира запасает королек на ночь?

Единственные данные, которые могли бы помочь ответить на этот вопрос, предоставили Чарльз Блэм и Джон Пейджелс из Университета Содружества Виргинии. В январе – феврале 1983 года они собирали корольков в штате Виргиния на протяжении дня (путем отстрела). Как и у гаичек, у крошечных золотоголовых корольков запасы жира за день увеличивались – примерно от 0,25 грамма в 8 утра до 0,60 грамма в 17 часов. Хотя королек весит приблизительно вдвое меньше гаички, абсолютное количество жира у этих птиц почти совпадало. Таким образом, относительно размеров тела корольки набирают за день почти в два раза больше жира, чем гаички. Тем не менее даже этот запас северной зимней ночью, которая длится 15 часов, выглядит маленьким уже при умеренной температуре воздуха около 0 °C. Блэм и Пейджелс вычислили, что, чтобы пережить ночь при таких условиях, поддерживая ту же температуру тела, что и днем, когда птица активна, корольку потребовалось бы в два раза больше калорий, чем может дать его максимальный запас жира. Загадка, как королькам это удается, осталась неразгаданной до сих пор. Весьма вероятно, что температура тела у птиц падает, хотя в одном из исследований, где рассматривали такую возможность (у птиц в неволе), не было зарегистрировано снижение температуры. Я предполагаю, что в дикой природе при –30 °C и продолжительности ночи 15 часов птицы должны охлаждаться.

Интересно было бы понять, охлаждаться насколько. Температуру тела у корольков в дикой природе в тяжелых зимних условиях (например, при –30 °C и ветре), как и вообще зимой, не измеряли, так что точного ответа нет. Следовало бы ожидать, что при –30 °C птицам остро необходимо охлаждаться, чтобы экономить энергию, но, регулярно сталкиваясь с такой температурой, они подвергались бы и огромному риску переохладиться и замерзнуть насмерть. Если птице слишком холодно, она может перестать реагировать на раздражители. Тогда она не будет дрожать и быстро заледенеет: при охлаждении тела организм рискует потерять физиологический контроль над теплопродукцией. Хитрость в том, чтобы суметь, как арктический суслик, прийти в физиологическое состояние, технически близкое к смерти, но при этом сохранить способность реагировать на происходящее и в нужный момент возвращаться к жизни. Ночная мини-спячка – хорошая стратегия, но только если утром температура воздуха повышается достаточно, чтобы животное могло пассивно согреться до нужного уровня и снова начать дрожать – тогда ему удастся быстро разогреться. Те же проблемы, что у эндотермных позвоночных, есть и у эндотермных насекомых, но стоят они более остро.

Рассмотрим, например, табачного бражника (Manduca sexta) – многим знакомы его крупные зеленые личинки, которые питаются на томатах и других пасленовых растениях. Во взрослой стадии насекомое ведет ночной образ жизни и в полете поддерживает в теле почти такую же температуру, как у колибри. После полета, скажем, при 15 °C бражник сразу охлаждается и через одну-две минуты впадает в оцепенение. При 30 °C вечером ему нужно продрожать меньше минуты, чтобы снова полететь. Но при температуре 15 °C бабочке придется дрожать несколько минут. А если температура воздуха понизится еще всего на 5 °C, насекомое вообще не сможет разогреться. Оно будет оставаться в оцепенении и неизбежно замерзнет насмерть, если температура опустится ниже 0 °C. Однако в обычных условиях летние бабочки никогда не подвергаются действию таких низких температур, так что им не нужен защитный механизм, чтобы не умереть от переохлаждения. Таким же образом могут позволить себе охлаждаться, чтобы экономить энергию, рукокрылые: в прохладной, но не слишком холодной пещере они надежно застрахованы от неудач. Зимуя в глубоких пещерах, где температура не опускается ниже точки замерзания их тканей, животные могут впадать в оцепенение с гарантией, что они не превратятся в кусок льда.

Бабочки-совки подсемейства Cuculiinae, распространенные в Новой Англии, испытывают на себе всю тяжесть опасности замерзнуть насмерть. Чтобы уберечься от хищников (рукокрылых), они ведут активный образ жизни зимой. Их летательные мышцы на удивление устойчивы к холоду, а бабочки способны разогреться дрожанием даже с 0 °C, но при температуре около –10 °C заледеневают. Тем не менее под действием температуры, близкой к 0 °C, они не начинают дрожать, что могло бы позволить им не охладиться до смертельного уровня. Вместо этого, чтобы не замерзнуть слишком сильно, они ищут укрытия под теплоизолирующими листьями и снегом. Ни бабочки, ни большая часть наземных беличьих, за исключением арктического суслика, не подвергаются серьезному риску, потому что в микросреде, где они зимуют, очень низкие температуры не встречаются, и, соответственно, у этих животных не развилась реакция на опасно низкую температуру тела. В целом мало кто из птиц пользуется надежным укрытием от холода, какое обеспечивают глубокие пещеры и подземные норы. Зимой птицы порой сталкиваются с ситуацией, когда температура за одну ночь падает с уровня значительно выше нуля до –30 °C и ниже, и просто не могут позволить себе перестать контролировать температуру тела. Любопытно, что модель адаптивной реакции, которой зимой пользуются многие птицы, ярко проявляется у колибри.

Зимняя бабочка из семейства совок на ветке бука

Колибри часто охлаждаются по ночам из-за маленьких размеров, хотя, если источников энергии достаточно, а температура воздуха не слишком низкая, птицам не обязательно использовать это средство. Черногорлый архилохус (Archilochus alexandri) и колибри-герцог Риволи (Eugenes fulgens) прибегают к оцепенению только в чрезвычайных ситуациях, когда энергии не хватает (Hainsworth, Collins, Wolf, 1977). Трехцветный селасфорус (Selasphorus platycercus), который успешно выращивает потомство почти в экстремальных с точки зрения энергии условиях в Скалистых горах, может впадать в оцепенение, высиживая птенцов, если ливни или низкая температура ночью вызвали энергетический кризис. Среди других колибри оцепенение встречается даже у птиц с очень большим количеством жира. Им этот механизм позволяет сохранить запасы энергии, необходимые для миграции (Carpenter, Hixon, 1988). Калипта Анны (Calypte anna), которая встречается от Северной Калифорнии до Нижней Калифорнии в Мексике, обеспечивает свой суточный энергетический бюджет не столько за счет оцепенения ночью, сколько благодаря накоплению запасов энергии днем: масса ее тела увеличивается за день более чем на 16 %.

Выгоды оцепенения очевидны, если не очень велик риск потерять физиологический контроль при слишком сильном падении температуры тела. Некоторые виды колибри не могут отреагировать на понижение температуры дрожью, если они охладились до 20 °C (Withers, 1977). Эти виды (калипта Анны Calypte anna и селасфорус Аллена Selasphorus sasin) проживают в местах, где они не сталкиваются с температурой ниже 20 °C (Южная Калифорния). Другие птицы из более холодных горных мест регулируют температуру тела не только в период активности, когда она высокая, но и в оцепенении, когда она низкая (Wolf, Hainsworth, 1972). Два других вида колибри (огненногорлый колибри Panterpe insignis и колибри-герцог Eugenes fulgens), обитающие высоко в прохладных горах Коста-Рики и Западной Панамы, не только регулируют температуру, но и способны спонтанно выходить из оцепенения при температуре тела всего 10–12 °C. Как мы уже говорили, было показано, что арктический суслик в спячке удивительным образом делает это и при более низкой температуре. Некоторые хомяки (Lyman, 1948) и мешотчатые прыгуны подсемейства Perognathinae (Tucker, 1965), согласно наблюдениям, сначала позволяют себе впасть в оцепенение, но остаются способны впоследствии препятствовать охлаждению ниже определенного порога, тоже гораздо более низкого, чем нормальная температура тела.

С помощью теоретических рассуждений нельзя установить, что делают золотоголовые корольки в определенной области и в определенных условиях. Можно только уверенно сказать, что, скорее всего, они прибегают к оцепенению какой-то степени, но вряд ли очень глубокому. Ветреной зимней ночью при –30 °C корольку нужно постоянно быть начеку. Если он на несколько минут перестанет дрожать, то быстро замерзнет и затвердеет, как вода в чайной ложке.

Конечно, у королька есть выход – найти определенную микросреду, такую как набитое утеплителями гнездо ремеза. Но в северных лесах это сложно. Здесь нет ни ремезов, ни других птиц, которые строят такие гнезда. Корольки слишком крупные, чтобы незаметно забираться в перья совы, как зимой (и летом) делают мухи-кровососки, и слишком мелкие и хрупкие, чтобы закапываться в снег, как рябчик. Очевидно, королек не спасется от холодной смерти, если нырнет под корочку льда на воде. Впрочем, в парке Йеллоустоун я видел оляпок (родственников крапивников), которые в середине зимы прыгали в ледяные воды стремительной реки Ламар, исчезали из виду, а потом выскакивали у кромки льда.

Я не хочу сказать, что хоть на секунду допускаю мысль, что оляпки или корольки могут оставаться под водой и прятаться в какой-нибудь щели под берегом, как лягушка или форель. Это невозможно по многим очевидным причинам. Но почему у птиц не развилась такая способность? Мы считали бы невозможным многое из того, что умеют животные, если бы опыт не научил нас обратному. Между тем мало у кого среди жителей зимнего мира эволюция оказалась такой изобретательной и даже странной, как у черепах, лягушек и насекомых.

Каймановые черепахи – дышащие воздухом рептилии, которые шесть месяцев в году проводят закопанными в ил на дне замерзшего водоема и за это время ни разу не выглядывают на поверхность, чтобы глотнуть воздуха. Они редко покидают свой подводный мир – только чтобы отложить яйца. Помню, как ребенком я увидел черепаху, когда удил окуней в озерце Пиз-Понд недалеко от Драйдена в штате Мэн. Она была размером с целый таз и медленно проплыла под нашей лодкой, как какой-то доисторический монстр. В моем воображении тогда и воспоминаниях сейчас она вполне могла оказаться плезиозавром.

Теперь каймановые черепахи водятся в бобровом озерце возле моего дома в Вермонте. В начале июня готовые отложить яйца самки совершают короткую вылазку, отправляясь из бобровых запруд к традиционным местам гнездования. Мы уже стали узнавать одну черепаху длиной в треть метра, которая выбрала в качестве такого места солнечный клочок покрытой гравием земли у дорожки к дому соседа. В июне черепаха задними лапами выкапывает здесь ямку и откладывает около дюжины белых кожистых яиц. Затем, зарыв яйца, она вразвалочку уползает обратно в болото. В начале сентября черепашата выбираются из-под земли, пересекают лесную дорожку и тоже уходят в болото. Здесь они до весны погружаются в ил.

Черепахи – рекордсмены среди животных, начиная с галапагосской, которая живет 150 лет, и кончая океанической кожистой черепахой весом до 700 килограммов. Они появились в триасовом периоде (около 200 млн лет назад) и с тех пор мало менялись. Более 100 млн лет черепахи делили планету с динозаврами. Черепахи приспособились к условиям пустыни, океана и к холодному климату. Я считаю их самыми интересными и симпатичными из рептилий, а особенно очаровательны их детеныши. Это касается даже новорожденных каймановых черепах, у которых хвост длиннее тела, так что они напоминают миниатюрных аллигаторов. В отличие от птенцов и детенышей млекопитающих, черепашка выглядит точной копией взрослой особи, вполне самодостаточной.

Каймановая, или кусающаяся, черепаха (Chelydra serpentina) от морды до кончика хвоста может быть почти до метра и весить чуть более 20 килограммов. Выбираясь из воды, эти кусаки оправдывают свое название. Они могут кинуться на вас и, по слухам (правда, скорее всего, преувеличенным), способны перекусить рукоятку метлы. В любом случае связываться с ними не стоит. Как-то рано утром в сентябре 2000 года, когда местами на траве появился первый иней, а пурпурные астры в Новой Англии только зацвели, каждый день привлекая покормиться новые тучи мигрирующих бабочек-монархов, я услышал плеск на бобровом озерце. Казарки? Плеск продолжался. Может быть, озерцо вброд переходит лось? Я поспешил спуститься к берегу и посмотрел сквозь густую листву. Кряквы – около 20 птиц – в волнении летали вокруг озерца, тут и там присаживаясь отдельными группками. Ни казарок, ни лосей видно не было, но на той стороне у берега вода непрерывно бурлила, и в ней что-то плескалось. Я посмотрел на это странное явление в бинокль, но ничего не понял. Нужно было подойти поближе, так что я ринулся через лес, пробежал по поросшей осокой мели глубиной по щиколотку и оказался на бобровой плотине, по которой, судя по свежим следам в недавно положенной бобрами грязи, в последнее время также проходили олени.

Подойдя ближе туда, где было движение, я увидел, что здесь, оставаясь на одном месте, беспомощно хлопает крыльями утка. Я подобрался к ней по мутной воде за бугорками осоки. Птица забилась сильнее, нырнула и совершенно исчезла из виду в воде, уже довольно сильно взбаламученной, но через несколько секунд появилась вновь. Наконец я ее схватил, и она замерла. Как я и подозревал, к ней прицепилось что-то твердое. Бревно? Я приподнял утку повыше, так что стали видны розовато-желтые лапы. Тут, за одну из лап, и держалось нечто размером с литровую банку, спереди сужающееся треугольником. Оно было покрыто водорослями – все, кроме глаз. В правую лапу утки крепко вцепилась каймановая черепаха.

Думаю, утка попала в зону поражения, потому что ее приманила спина черепахи, похожая на мшистый камень, на котором можно было бы удобно примоститься. Это еще не совсем идеальная стратегия охоты для убежденного лежебоки, но уже близко к тому. Вероятно, непревзойденным специалистом по минимизации затрат энергии на охоту можно считать грифовую, или аллигаторовую, черепаху (Macroclemys temminckii), близкую родственницу каймановой и обладательницу рекордного веса в 90 килограммов. Лежа на дне с открытым ртом, грифовая черепаха просто шеве- лит розовым языком, похожим на червяка, и заманивает беспечную добычу прямо к себе в пасть. Вот это эффективность!

Я двинулся к берегу, таща за собой утку с черепахой на лапе. Черепаха не желала отпускать птицу. Я глянул в жесткий желтый глаз рептилии с маленькой звездчатой радужкой – такими же глазами представители этого биологического вида наблюдали, как появились и исчезли с лица земли динозавры.

«Как отцепить черепаху?» – гадал я, не собираясь позволить этому созданию закончить начатое и утопить утку. Здесь, на мелководье, у меня на это могло уйти несколько часов. Никакого оружия я с собой не захватил, так что решил потихоньку дотащить монстра до берега и там найти палку, чтобы стукнуть его по голове. Может быть, тогда он разожмет челюсти.

Каймановая черепаха

Пока я медленно перемещал пару животных к берегу, черепаха наконец повиновалась и отпустила утку. Теперь у меня в руках осталась птица, по-прежнему неподвижная и совершенно затихшая. Перепонки между пальцами у нее были сильно порваны. Но это заживет. Я подбросил утку в воздух. Она несколько раз крякнула и улетела.

Тем временем черепаха медленно, неповоротливо двигалась по дну в мутной воде туда, где поднялось меньше ила. Я наклонился и схватил ее за длинный хвост. Не знаю зачем. С уткой она провела уже достаточно времени. А со мной, пожалуй, еще нет. Но что с ней делать? Я приподнял черепаху, вытащил ее, но не полностью вынул из воды, что, возможно, было разумно, да и не уверен, что мне бы это удалось. И все же я поднял ее достаточно высоко, чтобы разглядеть бледно-желтую нижнюю сторону толстой шеи и живота. Что было делать? Ничего. Я отпустил животное, оно медленно и неловко двинулось дальше от берега, на глубину. Может быть, я должен был чувствовать себя виноватым, лишив черепаху последней трапезы перед тем, как она полгода будет голодать, спрятавшись в ил.

Год спустя, когда последняя партия детенышей каймановой черепахи выкопалась из гнезда под гравием во дворе моего соседа, чтобы тоже отправиться на зимнюю квартиру в пруду для гибернации, я отловил трех черепашат и поместил в аквариум с мелкой рыбешкой, жуками-вертячками (Gyrinidae), головастиками и одной огромной личинкой хищного жука-плавунца (Dytiscidae). Черепашата на вид были вполне бодрые, но отказывались от всякой пищи. Наоборот, один из них сам стал едой: в первый же день личинка плавунца убила его, вонзив в шею черепахи свои полые жвала и впрыснув пищеварительный сок. Личинка все еще высасывала свою жертву, когда я убрал их из аквариума, а сам аквариум оставил на улице.

К декабрю в аквариуме образовался толстый слой льда. Это не повлияло на рыбок и жуков, которые продолжали двигаться так же проворно, как раньше, но черепахи опустились на дно и казались мертвыми. Я предположил, что для них это нормально. Наконец в конце декабря я забрал аквариум в дом, и, когда удалил остатки льда и вытащил черепах, они по-прежнему казались мертвыми. Однако, как только они разогрелись, вся их бодрость вернулась. Вероятно, они стали меньше (легче), потому что так ничего и не ели с тех пор, как вылупились три месяца назад. Но теперь они оказались ненасытными едоками и только сейчас начали расти.

Гибернация молодой каймановой черепахи

Возможно, детеныши каймановой черепахи начинают есть только после первой зимовки. Тогда они относятся к тем немногим созданиям, чья жизнь в норме начинается с восьмимесячного голодания. При температуре около 0 °C метаболизм у них встает на паузу, что помогает беречь энергию и/или снизить потребность в кислороде. Северные рыбы, наоборот, прибегают к компенсаторным и адаптационным механизмам обмена веществ, которые позволяют им оставаться активными несмотря на низкую температуру, когда их метаболизм должен был бы быть подавлен (обычно активные летом рыбешки у меня в ледяной воде через несколько секунд всплыли брюхом вверх). Чтобы компенсировать похолодание, у рыб активируются новые ферменты (изоферменты), которые выполняют те же функции, что и предыдущий набор ферментов, но действуют при более низкой температуре.

Черепахи и другие обитатели водного мира зимой сталкиваются с проблемой, тесно связанной с нехваткой пищи и энергии, а именно с недостатком кислорода. Все черепахи дышат легкими, но многие виды всю зиму не имеют возможности ни разу глотнуть воздуха, потому что они заперты подо льдом. Изредка мне приходилось видеть, как черепаха медленно проплывает под прозрачной коркой льда, рано схватившего водоем в начале октября или ноября. Самый длинный подводный заплыв в году у нее в этот момент может только начинаться, а может длиться уже месяц. Сколько времени животное способно провести под водой, зависит от того, удается ли ему получать кислород из окружающей среды и как в его тканях накапливается кислородный долг. Если животное дышит атмосферным воздухом, то, чтобы нырнуть на всю зиму, ему нужно избегать активных, да и вообще почти любых нагрузок, и каймановые черепахи отлично с этим справляются.

Первая прозрачная пластина льда, покрывающая водоем, все еще пропускает солнечный свет к подводным растениям, и те продолжают путем фотосинтеза вырабатывать немного кислорода. Кислород, который они выделяют, растворяется в воде и оказывается заперт подо льдом. Позже, когда лед покроется снегом, к растениям будет проникать уже меньше света, и их вегетативные части станут отмирать. Теперь они будут гнить, забирая кислород из воды.

Низкая температура воды для многих организмов благоприятна, потому что холодная вода поглощает и удерживает больше кислорода, чем теплая. Большинство активных водных животных получает кислород из воды через жабры. Жабры есть у водных личинок насекомых – разнокрылых и равнокрылых стрекоз, ручейников, веснянок, поденок, – а также у зимующих головастиков крикливой лягушки, лягушки-быка и некоторых других видов. Но ни у одной из немногочисленных подводных взрослых форм насекомых жабр нет, даже у тех, кто ведет полностью водный образ жизни. Вероятно, дело в том, что эти взрослые формы заселились в воду вторично, и у них остались старые органы дыхания, просто с новыми приспособлениями для жизни в воде. В эволюции за этими насекомыми во взрослом виде закрепилось дыхание воздухом.

Взрослые плавунцы и водные жуки берут воздух с собой под воду. Хищный плавунец Dytiscus, который ловит головастиков и мелких рыб (и чья личинка убила мою каймановую черепаху), несет пузырек воздуха под надкрыльями и может выставить их в воду так, чтобы под них проникал кислород. У некоторых других жуков, водолюбов (Hydrophilidae) и плавающего на спине клопа-гладыша (Notonecta), передняя поверхность тела покрыта тонкой пленкой воздуха, отливающей в воде серебром. Как и воздушный пузырек у плавунца, эта пленка связана с сетью трахей насекомого, где движется воздух, и на место кислорода, который насекомое забрало из воздушной пленки на своем теле, пассивно, за счет перепада концентрации поступает кислород из воды. В результате насекомые могут сохранять активность даже подо льдом.

Вода подо льдом – идеальная среда, если животное может в ней дышать. Здесь оно надежно защищено от замерзания, сюда не могут проникнуть многие хищники. Люди веками думали, что подо льдом зимуют птицы. В далеком прошлом биология птиц и эволюционные ограничения были изучены мало, так что наблюдателям вполне могло казаться логичным, что ласточки, осенью скользящие над водной поверхностью, проводят зиму в иле замерзшего водоема – ведь взрослые лягушки, саламандры и бессчетное количество насекомых весной выбираются из воды, а затем улетают прочь и часто живут вдали от нее. Конечно, птицы не впадают в спячку в иле, и не потому, что на пути эволюционного развития такой способности стоит какой-то непреодолимый физический барьер. Скорее всего, основная проблема – это инертность эволюции. Нельзя просто переделать реактивный самолет в винтовой и наоборот, но каждый из них можно в некоторой степени усовершенствовать. Как и за взрослыми формами дышащих воздухом насекомых, за птицами закреплено дыхание воздухом. Нельзя просто сделать что-то, чтобы они стали дышать водой. А черепахи?

Некоторые виды современных черепах уже стали водными, то есть в результате эволюции оказались склонны или приспособлены к жизни в воде. Черепах и сегодня можно назвать лучшими ныряльщиками в мире, а зимняя спячка подо льдом – это затяжной нырок, который может занимать больше шести месяцев в году. Его длительность зависит от вида животных и от физических свойств конкретного места, которое они выбирают для зимовки.

Гордон Ультш и его коллеги провели исследование (Ultsch et al., 2000), где к географическим черепахам (Graptemys geographica) присоединяли поисковые метки, испускавшие радиосигнал. Оказалось, что черепахи распределились не меньше чем на 12 километров вверх и вниз по реке Ламойл и в озере Шамплейн. Осенью, когда температура воды быстро падает от 22 °C в августе до 11 °C в сентябре и до 2 °C в ноябре, черепахи собираются в одном и том же месте примерно на 3 километра выше устья реки. Это место общественного зимовья географической черепахи (которым также пользовались колючие триониксы, Apalone spinifera) биологи исследовали с помощью водолазного оборудования. Они увидели, что черепахи лежат стопками друг на друге в большом углублении с незначительным течением. Черепахи остаются в одном и том же месте с ноября до конца марта. Когда лед тает и вода нагревается от 0,1 до 12 °C, черепахи снова покидают это место и на лето возвращаются в озеро Шамплейн (Graham et al., 2000).

Когда в декабре река Ламойл покрывается льдом, черепахи около пяти месяцев не могут всплыть, чтобы вдохнуть воздуха. Испытывают ли они стресс, связанный с погружением? Исследуя этих черепах (Crocker et al., 2000), биологи в течение зимы ежемесячно возвращались на место их общественного зимовья. Карлос Крокер (из благоуханной Алабамы) пропилил бензопилой дыру во льду, нырнул, взял черепах и собрал данные об окружающей их среде, такие как температура воды и содержание растворенного кислорода. Он взял у черепах кровь, чтобы определить ее кислотность и содержание в ней лактата, кислорода и углекислого газа. Из полученных данных ученые заключили, что эти крупные черепахи с толстым панцирем всю зиму остаются аэробами (дышат кислородом), хотя и не могут дышать легкими. У них не развивается ацидоз, который возникает при анаэробном метаболизме, и при погружении они не испытывают видимого стресса, потому что небольшая потребность их обмена веществ в кислороде удовлетворена, хотя они месяцами не вдыхают атмосферный воздух. Потребность в кислороде у черепах низкая как из-за физической вялости, так и из-за того, что низкая температура тела ведет к снижению метаболизма в состоянии покоя. Как черепахам удается получать хоть сколько-то кислорода, неясно. Однако во время гибернации они лежат на дне реки, полностью вытянув головы и лапы – возможно, чтобы поверхность кожи максимально контактировала с водой и можно было всасывать растворенный в ней кислород.

Физиология подводной гибернации у черепах наиболее изучена на расписной черепахе, Chrysemys picta (Ultsch et al., 1999). Как и другие исследованные водяные черепахи, этот вид не проявлял признаков стресса в искусственных условиях подводной спячки в лаборатории при 3 °C в обычной, то есть ненасыщенной воздухом воде. Иными словами, у черепах сравнительно мало повышается содержание молочной кислоты и не меняется количество глюкозы в крови. Это говорит о том, что им также достаточно газообмена, который происходит через кожу, – по крайней мере, так было бы, если бы они лежали примерно при 3 °C на дне водоема. Однако обычно эти черепахи проводят спячку, закопавшись в ил, где кислорода почти нет, так что, очевидно, они лишают себя возможности дышать даже через кожу.

Чтобы понять, как расписные черепахи реагируют на нехватку кислорода, исследователи (Ultsch et al., 1999) поместили их в лаборатории в воду, через которую пропустили азот, чтобы выместить весь растворенный кислород. Тогда черепахи, почти полностью лишенные кислорода, продержались при температуре 3 °C «всего» около четырех месяцев. Содержание молочной кислоты у них в крови на протяжении всего времени погружения постепенно росло. Показатель pH понизился от слабоосновного, 8,0, до почти смертельных 7,1. Закисление крови (до почти нейтрального pH) отчасти компенсировал рост концентрации положительно заряженных ионов (магния, кальция и калия), которые участвуют в буферных системах, регулирующих кислотно-щелочной баланс.

У представителей южных популяций расписной черепахи показатель pH крови достиг почти смертельного уровня всего за 30 дней, а у западных черепах на это ушло в четыре-пять раз больше времени. Восточные популяции оказались где-то посередине. Итак, подводная гибернация отличается от обычного нырка, и разные популяции черепах данного вида приспособились к тому, чтобы выдерживать определенную силу стресса, с которым они сталкиваются во время зимовки в естественной среде.

Как уже было сказано, географические черепахи проводят зиму в углублениях на дне реки, где поток теплой воды из речного бассейна в свое время точно сообщит им о приходе весны. Населяющие маленькие водоемы расписные и каймановые черепахи, напротив, зимуют в иле в мелких стоячих водах близко от берега (Ultsch, Lee, 1983), хотя находиться в этой почти лишенной кислорода среде нелегко. Ультш и его сотрудники (Ultsch et al., 1985) предположили, что эти виды черепах выбирают для зимовки мелкие стоячие воды в силу какого-то еще неизвестного преимущества данной среды. Может быть, такая вода весной быстро прогревается и сообщает животным, что пора всплывать, позволяя сократить время гибернации. На севере черепахи за сравнительно короткий сезон должны восполнить потери энергии, спариться, вырасти, отложить яйца так, чтобы те могли вызреть. Однако у гибернации на мелководье, которая позволяет пораньше вернуться к делам весной, есть большой недостаток: сюда могут проникнуть хищники, например еноты. Вероятно, черепахи выбирают физиологически более тяжелый способ проводить зиму в лишенном кислорода иле, потому что это помогает уберечься от хищников, особенно осенью и в начале весны, когда рептилии неповоротливы.

Буферная система крови с участием ионов калия и кальция, которая препятствует закислению крови молочной кислотой, в существенной степени помогает черепахе выжить зимой подо льдом. Но пожалуй, вся суть поистине удивительных свойств черепахи не сводится только к данному решению. Оно не объясняет неизбывной выносливости и стойкости этих животных.

Молодая расписная черепаха

На проселочной дороге возле моего дома и расписных, и каймановых черепах часто переезжают машины, когда животные перемещаются к местам гнездования и обратно. Как-то теплым июньским днем я остановился подобрать, как мне показалось, сбитую насмерть каймановую черепаху размером с таз – возможно, ту, с которой мы встречались раньше в более приятных обстоятельствах, – и тут мне пришлось задуматься, что такое жизнь и смерть для черепахи. Вокруг раздавленной самки рассыпалась дюжина яиц размером с мячик для пинг-понга. Я прикоснулся к ее хвосту, и она втянула лапы. Думая, что несчастная черепаха все еще может быть жива, но точно никогда не поправится, я решил быстро прекратить ее страдания. Я сел в свой пикап и хорошенько по ней проехался. Как раз в этот момент мимо шла другая машина, и водитель посмотрел на меня сердито, что было вполне понятно. Тем не менее доброе, хоть и трудное дело скоро было сделано, и я бросил черепаху своим во́ронам, предварительно отрезав ей голову (поскольку тело продолжало подергиваться). К моему большому удивлению, на следующий день птицы ее все еще не ели. Я снова потянул уже давно обезглавленное животное за хвост, и его лапы ушли в раздробленные остатки панциря, – вероятно, то же самое происходило, когда вороны пытались клюнуть черепаху.

Что такое смерть для черепахи? Что такое жизнь? Полгода животное проводит в воде подо льдом, закопавшись в ил, без всякого дыхания, движения, вероятно, почти без сердцебиения. Весной оно всплывает, разогревается, делает несколько вдохов и продолжает жить с того же места, где остановилось. Вероятно, это происходит все 200 млн лет, что черепахи, почти не меняясь, процветают на Земле. Когда 64 млн лет назад метеорит упал на Юкатанский полуостров в Центральной Америке и поднял облако пыли, которое вызвало «глобальную зиму», убившую динозавров, черепахи сохранились и дожили до наших дней чрезвычайно успешными и разнообразными. Только теперь, под влиянием изменений окружающей среды, которые вызывает человеческая деятельность, некоторые популяции черепах оказались в опасности. В остальном устройство организма черепахи остается настолько удачным, что им мало приходится меняться. Может быть, во многом они пережили ту судьбоносную глобальную зиму после падения метеорита так же, как сейчас из года в год переживают зимы на севере, без затей. Черепахи расходуют меньше энергии, чтобы растянуть ее запасы и запасы кислорода.

Каймановых и расписных черепах, которые в июне приходят отложить яйца в прогретый солнцем песок на дорожке у нас перед домом, не было бы в этих местах, если бы не бобры, чья извилистая плотина пересекает долину между лесистых холмов. Бобры появились здесь раньше всяких людей и тысячелетиями оставались частью пейзажа, если не считать периода, когда из-за моды на бобровые шапки в Европе ловцы их временно вытравили. Плотина сохранилась, местами древняя. Похоже, она тысячи раз ломалась и прорывалась, но ее каждый раз чинили или восстанавливали. Из-за нее образовалось мелкое озерцо площадью около пары гектаров, откуда в июне и выбираются черепахи и куда они возвращаются, чтобы провести зиму в безопасности подо льдом. Без бобров здесь был бы сплошной лес. Не было бы ни расписных, ни каймановых черепах, ни лягушек-быков, крикливых лягушек, крякв, канадских казарок, стрекоз, хищных плавунцов, бекасов, центральноамериканских пастушков, эмпидонаксов Трейла, золотистых лесных певунов, красноплечих черных трупиалов, ушастых окуней, гольянов, сомов, зимородковых, больших голубых цапель, норок и ондатр.

В редкий день я не задерживаюсь на бобровой запруде, чтобы вкусить ее чудес. Я делаю записи об увиденном на будущее. Вот запись из дневника накануне того, как воду окончательно сковал лед.

9 декабря 2001 г.

Вчера утром было –7 °C и ясное синее небо, но после полудня появились высокие облака. Очень многообещающе – вот-вот пойдет снег.

Я просыпаюсь ночью, выглядываю в окно, вижу белую землю. Мне не уснуть в предвкушении рассвета с первым настоящим рассыпчатым снегом после всей этой слякоти. Я встаю, быстро пью кофе и в 6 утра выхожу на дорогу к бобровой запруде. Ночи теперь длятся почти по 15 часов, так что я прихожу затемно.

Падают чудесные перистые снежинки. Воздух недвижен. Резкий чистый запах свежего снега покалывает и обостряет мои чувства. Через минуту я стою на краю озерца, ощущаю покой и слышу лишь легкий шелест, с которым снежинки падают на мою куртку. Он только усиливает тишину.

В этом году водоемы замерзли поздно. Озеро только вчера покрылось первым тонким слоем льда. До того в нем отражались мрачные тени сосен вокруг, а теперь луна, едва проглядывая через тающие облака, освещает белый простор, на котором темнеет лишь два пятна открытой воды. Здесь снег размокает и превращается в серую кашу. Одно пятно образовалось вокруг бобровой хатки на той стороне озера возле плотины, другое находится около кочки с увядшим рогозом, где весной гнездились казарки. У его края едва видны два черных бугорка. Похоже на пни, но я не помню в этом месте никаких пней. Я бы не обратил на бугорки внимания, но они не покрылись белой шапкой свежего снега. А снег лежит на каждом узком листе рогоза и на каждой веточке ольхи и калины вокруг меня.

Спустя 20 минут ничего не изменилось. По-прежнему темно, не слышно ни звука птицы, и два темных силуэта не шевельнулись, хотя мне мерещится, что один слегка сдвинулся. Но во мраке под тихо падающим снегом можно вообразить себе что угодно, а потом, размышляя об этом, прийти к абсурдным выводам, основанным на свободном полете фантазии. Еще через 20 минут, когда начинает светлеть восточный край неба, раздаются первые крики американских чижей. Недавно в дневное время я видел стайку из 80 чижей, которые кормились семенами бумажной березы. Птицы держались тесной стаей. Как единый организм, они все разом вдруг слетели с веток, сделали круг и снова сели на том же дереве. Они повисали на ветках, как елочные игрушки, и крутились вокруг них, чтобы добыть семена из плодоносных сережек. Чешуйки осыпались дождем и смешивались со снегом. Теперь, на рассвете, американские чижи летят на поиски новой березы с семенами, чтобы приступить к своей ежедневной работе и набрать жир, который будет питать их следующей ночью.

Внезапно у себя за спиной я слышу шум крыльев крупной птицы. Наверное, из укрытия в густых соснах выбирается рябчик, чтобы покормиться почками с голых ветвей тополя или березы. Снег еще недостаточно глубокий, чтобы вырыть в нем нору и прятаться в ней от холода.

Я замечаю движение: длинный черный силуэт крупным прыжком выскакивает на пруд с края кочки с рогозом. Норка. Выйдя на лед, водолюбивый зверек перепрыгивает на более крупную из двух хаток ондатры, быстро ее осматривает и переходит к соседней, поменьше.

Раздается музыкальный щебет: стайка пуночек летит высоко у меня над головой. Они прибыли с севера Гудзонского залива. Это снежные птицы, они несут с собой зиму. С громким карканьем пролетают две вороны. Норка на несколько секунд задерживается на краю ондатровой хатки, затем перебегает озеро вдоль полыньи со снежной кашей, мимо двух темных силуэтов, по-прежнему неподвижных, и скрывается в рогозе на той стороне.

Я стою все так же тихо. Я заворожен. Светает. Снежинки продолжают убаюкивающе шелестеть по моей куртке. Ворон каркает вдали, там же, где и каждое утро на рассвете. Древесные воробьиные овсянки, перелетные гости из арктической тундры, несколько дней назад остановились на озерце, чтобы покормиться семенами и набрать жира. Отзвуки их приятных мелодичных голосов раздаются тут и там, а сами они скрываются у земли под ольхой на краю озера. Через несколько дней они исчезнут. Вдруг я слышу рядом с собой хрустящий шелест. Глянув вниз, вижу, как покачивается лист осоки. Соскальзывает крошечное количество снега. Быстрое движение. Движется черная точка. Это глаз безупречно белой ласки. Ласка исчезает, как по волшебству появляется в другом месте, из-под покрытой снегом травы. Теперь я вижу свежую следовую дорожку мелкого грызуна. Судя по отпечатку, который оставил хвост, и длинному шагу, скорее всего, это олений хомячок. Добыча почуяла погоню? Ласка мелькает то у одного, то у другого пучка травы, пересекая следы. Встает, вытянувшись тонким пятнадцатисантиметровым телом на тихий шорох, смотрит в этом направлении, срывается с места. Через несколько секунд возвращается, глядит на меня, стоя на задних лапах. Бесстрашный, сосредоточенный, невероятно собранный, движимый бесконечной неуемной энергией зверек вскоре снова исчезает из виду (позже я прошел по следу ласки и нашел место, где она что-то тащила, оставляя на снегу капли крови).

Два неподвижных черных бугорка на льду вызывают у меня все больше любопытства. Может быть, это вылезли из воды выдры? Или два сгорбленных маленьких бобра? А может быть, ондатры.

Наконец стало светло, и один из бугорков скользнул в снежную кашу на воде. Точно, ондатра. Ее спутница остается где была. Где-то через минуту ныряльщица возвращается, делает короткий круг по полынье и вылезает рядом с подругой. Она садится и чистит мех. Вторая ондатра оглядывается, затем тоже отправляется под воду. До их хатки, похожей на бобровую, только меньше, плыть подо льдом несколько секунд, но они остаются снаружи, на открытом воздухе (позже, заходя на озеро в течение дня, я время от времени снова видел их).

На следующий день озерцо окончательно замерзло. Скрылся под водой вход в ондатровый замок из рогоза и глины, который скоро заледенеет и станет твердым как камень. Вчера ондатры последний раз могли увидеть дневной свет. Теперь они заперты подо льдом почти на полгода. Только теплое весеннее солнце растопит лед и наконец выпустит их. Думаю, они понятия не имеют, что их ждет в ближайшие месяцы, – впрочем, то же можно сказать и обо мне.

Обычно, оглядывая озеро в следующие недели и месяцы после того, как встал лед, я вижу лишь напоминания о бурной жизни, которую оно питает и которой дает приют. У берега стоит осока, взмывшая в конце апреля или мая острыми зелеными клинками. Зимой под тяжестью снега она сгибается в бугорок. Безжизненно обмяк рогоз, где скрываются глубокие гнезда красноплечего черного трупиала, в которых когда-то лежали светло-голубые в темно-лиловых завитушках яйца. Гнезда американских свиристелей, дроздов, чижей давно пустуют и обнажились на голых кустах калины. Скоро они попадают на землю и обратятся в почву. Но над водой выступает три готовых для жизни сооружения. Это хатки полуводных грызунов, в которые теперь можно заселяться. Они прекрасно подходят для зимовки (см. главу 5).

Вода играет важную роль в обеспечении бобров пищей зимой. Осенью эти животные принимаются за работу и усердно трудятся, как и положено бобрам. Вся семья участвует в деле и валит деревья в близлежащем лесу. Некоторые зрелые тополя, поваленные бобрами в окрестностях моего дома, достигали 134 сантиметра в обхвате, но, к счастью, в основном животные предпочитают молодые, быстро растущие деревья, которые утаскивают целиком.

Деревья расчленяют, их части оттаскивают в воду и подгоняют по воде к хатке. К моменту, когда встанет лед, бобры собирают возле хатки кучу хвороста весом в десятки килограммов. Она упирается в дно пруда, а верхушка торчит из воды. Толщиной в треть метра и твердые, как бетон, стены хатки обеспечивают ее обитателям безопасность и тепло в самые сильные морозы. Когда встанет лед, если бобру нужно поесть, он выбирается из хатки под водой и плывет к складу за ветками, которыми будет питаться. Во время таких заплывов, как и у других ныряльщиков, у бобра замедляется сердцебиение и снижается потребление энергии, что позволяет продлить нырок (примерно до 15 минут).

Бобры запасают много пищи, но в целом в ней мало полезных калорий. Как и многие другие травоядные животные, в том числе термиты и тараканы, к тому, чтобы компенсировать этот недостаток, они приспособили переваривающих целлюлозу бактерий у себя в кишечнике. Бобры используют свою богатую целлюлозой пищу повторно, поедая собственные свежие фекалии. Несмотря на все это, осенью они также набирают жир. Наконец, взрослые особи (но не растущие детеныши) зимой экономят энергию: они становятся способны вынести бо́льшие колебания температуры тела и в среднем снижают ее примерно на 1 °C (источники: Smith et al., 1991; Smith, Drummer, Peterson, 1994).

Когда бобровое семейство оказывается в хатке во льду, у него остается единственный источник воздуха – маленькое вентиляционное отверстие наверху, где воздух проходит через сетку из толстых палок.

Хатка, которая так отчетливо видна у того берега, подальше места, где прячутся ондатры, скоро вмерзнет в лед. Каково это – целые месяцы проводить в тесноте и почти полной темноте, если не считать, может быть, одного в день заплыва за кормом в покрытой льдом и снегом темной ледяной воде? Полагаю, что, приспособившись к этим условиям, бобры чувствуют себя в них не так уж плохо. Видимо, как и ондатры, они существа безмятежные и, вероятно, меньше меня склонны к клаустрофобии.

Новая плотина и хатка, где живет семья, в сечении

Бобры и ондатры – животные с маленькими глазками, они ведут в основном сумеречный образ жизни, и их активностью управляют циркадные ритмы. Человек обычно приступает к дневной активности, когда темнота сменяется светом. Но бобры и ондатры становятся активны, покидая и так темную хатку в ночной тьме или сразу перед ее наступлением. Откуда животные знают, что пора идти? Непосредственная причина в том, что, как и человеку, и летяге, о времени им сообщают циркадные ритмы. Но биологические ритмы, как дешевые часы, рано или поздно расходятся с циклом смены дня и ночи. Чтобы ими пользоваться, их нужно периодически подстраивать по какому-то сигналу, который приведет внутренние часы в соответствие с окружающей средой. Мы выставляем свои биологические часы, ориентируясь по переходу между светлым и темным временем. Без такого сигнала-ориентира внутренний ритм человека постепенно разошелся бы с окружающим миром, и мы не могли бы перестроиться, попадая в другой часовой пояс. Очевидно, зимой бобры порой теряют связь с внешними световыми сигналами и их ритм активности с периодом чуть больше 24 часов переходит в свободный режим. Как летяги в экспериментах Де Курси в полной темноте, животные с каждым днем все сильнее расходятся с реальным временем (Bovet, Oertli, 1974). Иными словами, вероятно, бобры живут как будто в условиях постоянной ночи. Конечно, на практике это не влечет никаких последствий, потому что они в любом случае находятся в безопасном подледном мире, где всегда темно. Здесь режим не важен.

По-видимому, зимний мир ондатры с его постоянной темнотой похож на тот, в котором живут бобры, и она научилась решать те же проблемы, связанные с нехваткой энергии и обогревом. Но ондатры не строят плотин. Два грызуна, которых я наблюдал на рассвете, пользуются водоемом, появившимся благодаря бобрам. Ондатры сооружают хатку, специально приспособленную для зимовки. Я видел перед собой две такие хатки возле зарослей рогоза, и та, что поближе, как чаще всего и бывает, представляла собой конусообразную кучу в полметра высотой, сложенную из скрепленных илом сухих листьев рогоза, который животные достали с неглубокого дна в месте постройки.

В случае сильного холода жилище ондатры – это только часть решения, как показало подробное исследование Роберта Макартура с Отделения зоологии в Манитобском университете. Животные жмутся друг к другу, но, поскольку они весят всего около килограмма, по сравнению с бобрами с их 20–30 килограммами, ондатры теряют тепло легче, и для них важнее сбиваться в кучки. Чтобы удовлетворить потребность в тепле, ондатры стали более терпимы к своим сородичам. В хатке могут собраться не только родственники, и это дает ряд преимуществ. Животные обогревают жилище, жмутся друг к другу (Bazin, MacArthur, 1992), чистят друг друга и, по-видимому, побуждают выходить на поиски пищи (MacArthur, Humphries, Jeske, 1997). Кроме того, физиологические механизмы в большей степени, чем бобрам, позволяют ондатрам получить то, что не дает поведение.

Как и бобры, ондатры не впадают в спячку и поддерживают в теле высокую температуру, соответственно, их интенсивный метаболизм постоянно требует «топлива». Впрочем, в отличие от северных бобров, ондатры не запасают пищу на зиму (не делают этого и бобры на юге). В результате им приходится продолжать искать пропитание. Они едят растения со дна водоема, но в заточении подо льдом у теплокровного, дышащего воздухом животного возникают определенные сложности. В отличие от впадающих в оцепенение черепах, ондатрам нужно вдыхать кислород, причем много, потому что плавание дает большую нагрузку. Кислород они могут получить только в хатке, где его может быть мало, а углекислого газа много, ведь дышать нужно всем обитателям жилища, а газообмен через замерзшие стенки идет медленно.

Ондатры решают проблему с доступом к кислороду так же, как и другие млекопитающие, ныряющие, чтобы добыть пропитание. Но этот механизм у ондатры лучше действует именно зимой (MacArthur, 1984b). В это время ее кровь переносит больше кислорода, потому что в ней становится больше эритроцитов с молекулами гемоглобина, которые связывают кислород. Кроме того, кислород запасается в мышцах, где его связывает особый белок миоглобин. Это миоглобин окрашивает мясо в красный цвет. Благодаря тому что зимой ондатра запасает в теле на 42 % больше кислорода, чем летом (MacArthur, 1984b; 1992a), она может искать пищу под водой дольше и/или на большей площади. Животные также расширяют площадь поиска пищи, строя осенью дополнительные укрытия для питания, похожие на миниатюрные хатки и возвышающиеся над водой примерно на треть метра. Думаю, вторая ондатровая хатка меньшего размера, которую я видел, была как раз таким укрытием. Позже ондатры также могут устраивать «затычки» из растений в тонких трещинах на льду (MacArthur, 1979). Оба вида укрытий животные строят на таком расстоянии от хатки, чтобы можно было доплыть до них, и используют как отверстия для дыхания, подобные тем, что устраивают арктические тюлени. Здесь они могут высунуться, чтобы глотнуть воздуха или покормиться корешками, принесенными со дна водоема. Кроме того, ондатры могут выдыхать пузырьки воздуха, которые застревают подо льдом и позже позволят продлить нырок (MacArthur, 1992b).

Поиски пищи под водой зимой также ограничивает температура. Бобры и ондатры относятся к особой группе животных, способных плавать в ледяной воде благодаря своему исключительному меху, который сохраняет кожу сухой, удерживая около нее слой воздуха. Это отчасти решает проблему, а изолирующий слой воздуха получается за счет густого и тонкого пушистого подшерстка и защищающей его более толстой высокоспециализированной «ости», длинной и лоснящейся (шерсть бобров чуть не навлекла на них полное уничтожение, потому что из нее валяли шляпы).

Лапы и хвост бобра остаются холодными, плотного меха на них нет. В этих частях тела у бобра и ондатры, как и в лапах у королька, кровообращение устроено особым образом, чтобы через них не уходило тепло. Принцип состоит в том, что если держать конечности теплыми затратно и сложно, а необходимости в этом нет, то лучше пойти по экономичному пути и оставить их холодными. И все же, несмотря на все приспособления, призванные сохранять тело горячим, при затяжных погружениях в ледяной воде оно неизбежно стремительно остывает.

Когда ондатра покидает свою хатку и погружается под лед, она не только теряет доступ к атмосферному воздуху, но и тут же начинает охлаждаться. Животное в поисках пищи может иногда всплывать подышать у затычки или платформы для кормления, чтобы восстановить снабжение кислородом, но все равно будет быстро терять тепло. Чаще всего добровольно ондатры ныряют не больше чем на 40 секунд, хотя кислорода им может хватить на несколько минут. В активном состоянии ондатра не позволяет и, вероятно, не может позволить своей температуре в 37 °C (примерно как у человека) опуститься более чем на 2 °C (MacArthur, 1979). Животные выходят из положения, как и в ситуации с нехваткой кислорода, запасая избыток тепла. Зимой (но не летом), прямо перед тем как нырнуть в ледяную воду, ондатра повышает температуру тела в среднем на 1,2 °C (MacArthur, 1979). Вернувшись в хатку, животное дрожит и расходует много энергии, чтобы снова разогреться до 37 °C (MacArthur, 1984b).

Физиологическая реакция ондатры говорит о том, что ее тело готовится к нырку в холодную воду, но можно ли сказать, что животные по-настоящему планируют что-то наперед? Может быть, но тогда это касается и пятнистых ос, которых я упоминал в связи с их теплоизолированными бумажными гнездами. Несколько лет назад я предпринял смелую – или, может быть, безрассудную – операцию, в ходе которой измерял у ос температуру тела: я хватал вылетающих из гнезда насекомых и протыкал их электронным термометром. Мои эксперименты показали, что, прежде чем вылететь из гнезда при низкой температуре воздуха (2 °C), осы дрожат и разогреваются до 39 °C. Вылетая в теплый день при 22 °C, они разогревались всего до 35 °C (а при атаке до 41 °C). Получается, оса не глупее ондатры (или наоборот). Впрочем, подозреваю, температура тела для любого животного слишком важна и слишком сильно требует постоянного внимания, чтобы можно было полагаться на одни только умственные способности и с их помощью последовательно обеспечивать правильные реакции.

Осенью, когда птицы улетели, я часто слышу похожие на птичий щебет звуки, которые доносятся из леса, особенно если выдалось несколько теплых дней. Я много раз пытался аккуратно подкрасться и узнать, кто издает эти звуки, но до сих пор мне мало что удалось выяснить, кроме того, что это существо прячется на земле или возле нее. Всякий раз, как я подбирался так близко, что чуть не наступал на источник звука, тот затихал, и я так ничего и не увидел.

Я наткнулся на один отрывок у знаменитого американского писателя-натуралиста Джона Берроуза, которому, по-видимому, удалось выследить источник похожих звуков. В последний день декабря 1884 года, когда было необычно тепло, настолько, что пчелы вылетали из ульев, Берроуз гулял в лесу в своем родном штате Нью-Йорк и остановился в тени тсуги. Из-под влажных листьев на земле перед ним раздавался звук, похожий на лягушачий. Точно определив, откуда идет звук, он разворошил листья и нашел лесную лягушку. «Выходит, – заключил Берроуз, – это было место ее зимовки – она готовилась провести зиму, прикрывшись влажными слипшимися листьями, единственным, что будет отделять ее от морозного воздуха» (теперь уже многое известно о том, как именно земноводные переживают зиму, но никто по-прежнему не знает, почему некоторые из тех земноводных, что в брачный сезон, исключительно весной, когда сходит лед, устраивают громкие хоры, иногда поодиночке кричат и осенью).

Было известно, что земноводные, особенно жабы, закапываются в грунт, чтобы спастись от мороза. Садоводы, включая вашего покорного слугу, часто находят их, перекапывая землю осенью. Некоторые жабы уходят довольно глубоко, как выяснили Джон Тестер и Уолтер Брекенридж, два биолога из Музея естественной истории в Университете Миннесоты в Миннеаполисе, изучая дакотскую жабу (Bufo hemiophrys) в прерии Уобан на северо-западе Миннесоты. Эта область известна чрезвычайно холодными зимами. Жизнь жабы связана с водой во многочисленных ямках, при этом животные отходят от воды на 20–35 метров, чтобы закопаться на время гибернации в норе мешотчатого прыгуна. За три года два исследователя собрали из 8 нор 7483 жабы, снабдили их радиоактивными метками (тантал-182 активностью 100 микрокюри) и периодически отслеживали местонахождение животных с помощью сцинтилляционного счетчика, оставаясь над поверхностью земли. Исследование показало, что жабы роют землю даже в период гибернации и в течение зимы уходят все глубже. Они закапываются на 120 сантиметров и больше, все время оказываясь чуть ниже уровня промерзания грунта, который постоянно опускается. Жабы прекращают копать и останавливаются при температуре 1–2 °C выше нуля, что также соответствует их температуре тела.

Берроуз рассудил, что его лесная лягушка, конечно, закопалась бы в землю, как жаба, если бы ожидала суровой зимы. Но, поскольку она оставалась на поверхности земли, которая вскоре должна была замерзнуть, Берроуз решил, что будущая зима должна быть мягкой. Однако зима выдалась суровой: на реке Гудзон неподалеку лед был толще полуметра, и даже в марте, когда Берроуз вернулся снова осмотреть лягушку на место ее зимовки под листьями, стоял лютый мороз.

Лесная лягушка (Rana sylvatica)

Слой листьев промерз и затвердел. Берроуз приподнял их и нашел лягушку «такой же свежей и невредимой, как осенью», хотя земля под ней «затвердела от мороза, как камень». Натуралист написал: «Этот случай заставил меня убедиться в двух вещах: что лягушки знают о грядущей погоде не больше нас и что на зиму они не уходят в землю так глубоко, как считалось раньше». Берроуз наверняка еще прочнее уверился бы в том, что лягушки не умеют предсказывать погоду, если бы ему попалась замороженная особь. По его словам, лягушка, которую он нашел на замерзшей земле, «моргнула и кивнула головой», когда он к ней прикоснулся.

Теперь перенесемся почти на сто лет вперед, к Уильяму Шмиду, специалисту по сравнительной физиологии из Университета Миннесоты в Миннеаполисе. Шмид ранее изучал толерантность лягушек к обезвоживанию, и, как и Берроуз, сделал «серендипное» открытие – по счастливой случайности нашел зимой лесную лягушку в неглубоком укрытии под листьями. Но находка Шмида вскоре перевернула принятые представления главным образом благодаря его второму наблюдению: взяв животное в руки, он заметил, что оно не делает того, что обычно делают лягушки в руках у человека, а именно не моргает. Похоже, лягушка была заморожена.

Поскольку ранее Шмид выяснил, что разные виды лягушек достаточно хорошо приспособлены к выживанию каждый в своей особой среде обитания, ученый усомнился, что найденное им животное совершило смертельную ошибку и недостаточно глубоко закопалось или выбрало плохое место, чтобы зимовать. Он доверился интуиции, которая подсказывала ему, что замороженная лягушка все еще может быть жива, и так появилось ставшее теперь классическим исследование выживания лягушек на холоде. Шмид опубликовал работу в престижном журнале Science под скромным названием «Выживание лягушки при низкой температуре» (Survival of Frogs in Low Temperatures). Насколько мне известно, в этой статье толерантность к заморозке впервые была описана как стратегия выживания зимой у позвоночных животных. Вероятно, Берроуз не поверил своим глазам, когда увидел, что лягушка моргает под замерзшей листвой, сидя на затвердевшей от мороза почве. Судя по его описанию, он нашел лягушку в таких условиях, что она тоже должна была замерзнуть. Для большинства животных заморозка – это верная смерть.

Кеннет и Джанет Стори в Карлтонском университете в Оттаве подобрали знамя изучения толерантности к замерзанию и исследовали физиологическую основу этого явления у лягушек. Они подтвердили и расширили открытие Шмида, и теперь нам известно, что в Северной Америке распространено несколько видов зимоспящих лягушек – лесная лягушка, изменчивая квакша, свистящая квакша и трехполосная квакша (Pseudacris triseriata), – которые устойчивы к замерзанию. У таких лягушек в полости тела и межклеточном пространстве образуется лед (у лесной лягушки в лед может превратиться до 65 % воды в теле), но у тех, кто при этом выживает, в самих клетках кристаллы льда не образуются. Обычно, если кристаллы льда появляются в клетке, это смертельно: острые как нож, они рассекают мембраны, протыкают органеллы и рушат клетку. Смертельный порог температуры для лягушки – всего –8 °C, поскольку при температуре ниже этой лед все же начинает возникать в клетках. Но в местах, где проводят зиму лесные лягушки, под листьями и снегом, температура редко опускается ниже. (Где проходит гибернация свистящей, трехполосной и изменчивой квакш, не совсем известно. Осенью я часто слышу свист свистящих квакш в лесу, так что, видимо, где-то там они и зимуют. Один коллега рассказывал мне, что нашел зимой изменчивую квакшу под отошедшей от дерева корой, а у другой сотрудницы животное приготовилось зимовать в цветочном горшке, который она внесла осенью в дом.)

Все четыре упомянутых вида лягушек, зимующих на поверхности земли, способны выжить, если половина воды у них в теле обратится в лед, но это невозможно без химических средств, которые решают две основные проблемы. Одно соединение (чаще всего это спирт глицерин) в случае замерзания лягушки защищает мембраны, а другое (в основном глюкоза) участвует преимущественно (но не исключительно) в осмотической реакции, благодаря которой лед образуется только снаружи клеток. Однако, в отличие от многих затвердевающих на холоде насекомых, которые тоже используют спирты и сахара и пропитывают ими свои ткани перед зимой, лягушки осенью перед замерзанием не накапливают в теле эти вещества. Они ждут, когда начнет образовываться лед, и тогда за один день перестраиваются и становятся морозоустойчивыми. Лягушки получают способность переносить замерзание благодаря модифицированной адреналиновой реакции страха, характерной для других позвоночных, например человека.

У всех позвоночных животных есть физиологическая реакция «бей или беги», когда от органов чувств поступает информация об угрозе, скажем, о нападающем льве, и это вызывает выброс гормона адреналина из надпочечных желез. Адреналин вызывает разнообразные эффекты, но в целом они складываются в готовность тела противостоять ситуации. Ускоряется сердцебиение, в крови повышается уровень глюкозы, больше крови поступает к мышцам. Эта адреналиновая реакция у лесных лягушек изменилась таким образом, чтобы противостоять замерзанию, которое для всех водных лягушек и, конечно, для человека смертельно.

Когда первые кристаллы льда начинают формироваться у лесной лягушки на поверхности кожи или внутри ее, запускается реакция тревоги. Рецепторы кожи передают сообщение о замерзании в центральную нервную систему (ЦНС), а ЦНС активирует мозговой слой надпочечников, чтобы те выделяли адреналин в кровеносную систему. Поступая в печень, адреналин активирует в ней ферменты, которые преобразуют запасы гликогена в этом органе в глюкозу. В результате лягушка реагирует резким ростом глюкозы в крови. У лесной лягушки это очень мощная реакция, и, прежде чем лед достигнет клеток, они оказываются наполнены глюкозой, которая действует как криопротектор.

Ровно наоборот все происходит снаружи, в пространстве между клетками, где особые белки индуцируют образование кристаллов льда и стимулируют его образование в областях с жидкостью низкой концентрации. В результате образуются камеры концентрированной жидкости, которые путем осмоса вытягивают воду из клеток, и те становятся еще более устойчивы к образованию льда. Примерно через 15 часов лягушка замораживается до твердого состояния, за исключением внутреннего содержимого клеток. Сердце останавливается. Кровь не течет. Дыхания нет. Почти по всем параметрам животное мертво. Но готово вернуться к жизни.

Глюкоза – это обычный в крови позвоночных сахар, из которого клетки получают энергию. У здорового активного животного содержание глюкозы в крови в норме точно регулируют два гормона – инсулин и глюкагон. Когда в крови не хватает глюкозы, человек теряет сознание, а когда ее слишком много, страдает от ряда краткосрочных и долгосрочных последствий. Обычно у человека в крови содержание глюкозы поддерживается на уровне около 90 мг на 100 мл крови, но в ситуации стресса этот уровень слегка повышается. Если содержание глюкозы в крови повышено и хронически держится на уровне около 140 мг на 100 мл крови, ставят диагноз сахарного диабета. Сегодня диабет можно лечить, вводя искусственный инсулин, гормон, который в одном из вариантов заболевания в недостаточном количестве поступает из поджелудочной железы (при диабете первого типа поджелудочная железа разрушается в результате аутоиммунной реакции[32], при диабете второго типа в теле нарушена восприимчивость рецепторов к гормону либо их мало).

Когда лягушка ощущает, что у нее всего только в пальчике лапы начинают образовываться кристаллы льда, глюкоза в ее крови достигает уровня, который человека уже несколько раз отправил бы в кому и на тот свет (в ходе реакции, которая выглядит как реакция сверхтревоги, у лягушки выделяется до 4500 мг глюкозы на 1 дл крови). Но лягушка способна это вынести, отчасти потому, что температура тела у нее в этот момент близка к нулю и метаболизм сравнительно инертен, так что это билет, который обеспечивает ей выживание и толерантность к замерзанию.

Если бы у лягушки в организме продолжал действовать обмен веществ, вскоре после того, как у нее остановилось сердце и дыхание, ее ткани начали бы испытывать кислородное голодание. Но глюкоза в высокой концентрации действует как криопротектор, механически защищая ткани от образования кристаллов льда, и как агент, который помогает вытягивать воду из клеток. Она также понижает и так уже очень низкий аэробный обмен веществ животного и подавляет метаболизм, позволяя сохранить ограниченные запасы энергии в клетках на зиму. Проникая в клетки, глюкоза также становится субстратом анаэробного метаболизма, когда в тело перестает поступать кислород.

Заморозить тело и вернуть его к жизни, разморозив, – давняя голубая мечта криобиологов. Лягушки, зимующие в состоянии гибернации на земле в лесу, делают это регулярно: с наступлением весны, когда пора спариваться, они выходят из заморозки. Как и медведи в зимнем сне, о которых я расскажу позже, лягушки – чудо живой природы и способны пошатнуть наши представления о пределах возможного.

То, что некоторые лягушки способны пережить несколько месяцев заморозки или что малюсенький королек может вынести хотя бы одну холодную ночь, не говоря уже о целой северной зиме, и не замерзнуть, удивительно. Но, если задуматься, что нас удивляет? Полагаю, дело в том, что мы оцениваем животных по себе. Человеку становится некомфортно, когда его температура падает всего на градус или около того, вот мы и не можем представить себе, как крошечной птичке удается не замерзнуть в метель. Между тем на каждого королька, которого вы встретите зимой в лесу, найдутся сотни тысяч беспозвоночных животных, чьи размеры на несколько порядков меньше и кто, чтобы выжить, делает совершенно невообразимые для нас вещи. Но даже зная об их достижениях, люди обычно отказывают этим существам в уважении. Почему? Потому что в основном речь идет о насекомых. Они отличаются от нас так, как будто прибыли с другой планеты, и человеку сложно примерить на себя их проблемы. А проблемы у них с людьми и корольками общие – холод, замерзание и энергетический баланс. Иногда насекомые решают их теми же способами, что и человек, иногда другими, но в любом случае это происходит в других рамках.

С точки зрения энтомолога или того, кто хочет им стать, никакие живые существа на Земле не сравнятся с насекомыми по разнообразию, выносливости и изобретательности. Планета кишит миллионами видов насекомых, они владеют миром. Они часто не нравятся людям, поскольку многие из них конкурируют с нами за пищу, волокна, древесину, сосут нашу кровь и переносят болезни, но приходится признать их упорство и успехи, к тому же нередко можно восхищаться их удивительной красотой. В целом насекомые значительно расширили в животном мире пределы возможного в плане разнообразия, красоты, зловредности, социальной организации, архитектуры, силы полета, сенсорных способностей и выживания в экстремальных климатических условиях. Размышляя об этих организмах, гораздо более древних, чем человек, которые надолго переживут нас, и гадая, в чем «секрет» их успеха, я неизбежно прихожу к мысли о том, насколько по-разному видят мир ученые, изучающие живую и неживую природу.

Физик пытается разобраться в устройстве мира с математической точностью, он сводит то, из чего мир состоит и как действует, к ограниченному набору «законов природы». Эти законы, подобно законам государства, как будто продиктованы некой высшей властью, в силу которой они работают, потому что закон по определению работает для всех. Он един. Исключений из него быть не может либо они не допускаются.

Достижения насекомых зиждутся на индивидуальных особенностях. Идеального пути не существует. Насекомые добиваются успеха благодаря разнообразию, где каждый частный случай оказывается исключением из общих правил. Каждый вид чрезвычайно специализирован и приспособлен к определенной нише, все подстраивается под конкретные индивидуальные потребности. Постоянное сужение специализации привело к тому, что размеры насекомых сильно уменьшились, а разнообразие выросло. Мир насекомых – это буйство и праздник исключений, где возможно все. Ограничений мало, потому что законы ни к чему не принуждают и не устанавливают рамок. Вот почему насекомые так успешны, и вряд ли среди энтомологов найдется теист, убежденный, что правила диктует некая сила или власть, потому что «Он» решил, что так надо. Ни один энтомолог не ответит на вопрос, зачем было сознательно создавать и выпускать в мир блох, комаров, муху цеце, перелетную саранчу и десятки других групп насекомых, которые, сколько существует человечество, без разбора причиняют невообразимые страдания миллионам ни в чем не повинных детей и взрослых.

Именно эта способность без разбора делать то, что будет лучше для отдельной группы, позволила насекомым вид за видом освоить зимний мир, опробовать его многочисленные возможности и научиться пользоваться ими.

Я полюбил насекомых еще ребенком, до десяти лет, благодаря отцу, который брал меня зимой искать находящихся в диапаузе наездников-ихневмонид[33]. Самка наездника вводит яйца под кожу гусеницы через острый полый яйцеклад (который пчеле также служит жалом), после чего белые, похожие на червячков личинки поедают гусеницу изнутри (и в конце концов убивают ее). В 80 лет папа собирал наездников с тем же энтузиазмом, что и в 20. К концу жизни он едва-едва прикоснулся к их поразительному многообразию и изобилию даже в пределах Мэна, – тогда еще только предстояло открыть многих из этих исключительно элегантных созданий, сдерживающих взрывной рост популяций других насекомых.

Самцов наездника, как и самцов почти всех перепончатокрылых, отряда, к которому также относятся муравьи, пчелы и осы, вопрос о зимовке не интересует. К осени все самцы просто умирают, потому что становятся не нужны, ведь зимующие самки уже осеменены. Место для зимовья ищут только самки: там должно быть влажно, чтобы насекомое не засохло, а температура должна быть достаточно низкой, чтобы затормозить метаболизм и сберечь ограниченные запасы энергии, накопленные в теле в виде жиров. При этом, как и для большинства насекомых, не должно быть и слишком холодно, иначе животное пострадает от заморозков. Обычно мягкие ткани, если они не приспособлены к замерзанию, оттаивая, превращаются в коричневую кашу. Известный способ быстро убить летнее насекомое (например, образец для коллекции или вредителей, которые ее поедают) – положить его в морозилку примерно при –10 °C. По сравнению с температурой, которую привыкли переносить северной зимой в дикой природе некоторые виды, это вполне умеренный холод.

Гусеница Callosamia promethea и паразитоид-наездник

Мы находили зимующих самок наездников в трех местах. Некоторые виды было лучше всего искать в разлагающейся древесине старых, покрытых мхом пней. Другие встречались только подо мхом, а третьи мы обнаруживали, разворачивая кочки с осокой или травой. Вооруженные топориком и ножами, мы иногда безрезультатно обращали в труху не меньше дюжины пней. После долгой работы и ожидания мы приходили в восторг, найдя хотя бы одно маленькое насекомое красивой расцветки, в коматозном состоянии пристроившееся подо мхом или в гнилой древесине. Бывало, мы срывали джекпот и обнаруживали дюжину и больше особей в одном пне вместе с целой компанией пауков, губоногих и двупарных многоножек, жужелиц, личинок жуков, а иногда даже с зимующей маткой осы или шмеля. Найденные насекомые на холоде двигались очень медленно, но, если согреть их руками, к ним быстро возвращалась бодрость.

Наездник подсемейства Ichneumoninae

Несмотря на то что мы часто и подолгу искали наездников в мэнских лесах зимой, многие образцы из коллекции моего отца в гибернации нам ни разу не встречались. Может быть, эти виды зимуют в особых местах, о которых мы не знали. Нам случалось находить зимующих насекомых, которых мы никогда не видели летом, так что такие зимние экспедиции помогали расширить разнообразие исследованных нами видов.

Тогда почти ничего не было известно о физиологических и поведенческих механизмах, которые позволяют насекомым пережить зиму. Но благодаря множеству ученых и огромной работе, проведенной в последние десятилетия, теперь мы знаем, что даже в пределах отдельной территории разные виды насекомых демонстрируют разную тактику выживания зимой. Как уже было сказано, зимующие личинки некоторых видов мотыльков, которыми питаются корольки, выработали удивительную способность переживать заморозку, иногда до температуры, смертельной для устойчивой к замерзанию лягушки. Отдельные виды ищут особые укрытия. Совсем немногие мигрируют. Многие избегают заморозки с помощью физиологических механизмов, понижающих температуру замерзания тканей. Идеальной стратегии нет, потому что каждая из них возникла в условиях особого набора ограничений и возможностей. Наиболее разнообразные способы перенести зиму демонстрируют чешуекрылые (мотыльки и бабочки), и я проведу сравнительный обзор разных возможностей на их примере. К тому же на данный момент это наиболее изученный отряд.

Одно из насекомых, которые остаются и зимуют в виде взрослой формы на территории от севера Новой Англии и по всей Канаде, Европе и Аляске, – это бабочка-траурница (Nymphalis antiopa). Летом можно увидеть, как большие скопления ее черно-красных колючих гусениц кормятся на иве. Как правило, в год нарождается два поколения насекомых, и гусеницы второго поколения, которых я выращиваю осенью, всегда окукливаются и переходят во взрослую форму до наступления зимы. У траурниц, как и у многих других бабочек семейства нимфалид (Nymphalidae), зимует только взрослая форма. Траурницы переживают зиму в пустых стволах деревьев, причем эти долгожительницы (живущие более десяти месяцев) питаются забродившим древесным соком, таким же, как тот, что высасывает дятел-сосун. Не было весны, в начале которой я не увидел бы траурницу, – в это время, обычно задолго до того, как стает весь снег, бабочки греются на солнце, расправив крылышки.

Пожалуй, моя любимая из ранних весенних бабочек – голубянка Celastrina ladon. Эти яркие голубые малютки, как крылатые сокровища, после долгой зимы порхают над только обнажившейся коричневой землей. Вылупившись, в первый день самки спариваются с самцами, на второй откладывают яйца и редко живут дольше трех дней. За личинками ухаживают муравьи, а куколки проводят бо́льшую часть лета и затем зиму в состоянии диапаузы.

У всех зимующих насекомых только одна стадия приспособлена к тому, чтобы пережить зиму. У американского коконопряда (Malacosoma americanum) это стадия яйца. Бабочка откладывает кучку яиц в виде колечка вокруг черешка вишни или яблока и покрывает ее затвердевающей пеной, так что яйца оказываются прочно прикреплены к черешку. Зимой они испытывают чрезвычайно низкую температуру, но от холода их защищает глицерин, вещество-криопротектор, которое раньше осенью часто наливали в автомобильные радиаторы. В начале весны глицерина в яйцах становится меньше, и вылупляются личинки. Группа личинок из одной кучки яиц прядет шелковую паутину в развилке между несколькими ветками, и получается знакомый многим «шатер», с которым связано английское название вида – tent caterpillar moth («мотылек с гусеницами-палаточницами»). В начале июня, когда личинки вырастут, они покидают свои шатры и расползаются в поисках места, где окуклиться. Их светлые желтоватые коконы располагаются в щелях под корой, и их часто можно увидеть на внешних стенах и углах зданий. К концу лета появляются мотыльки, которые к зиме откладывают яйца и умирают. Гусеницы коконопряда, как почти и любые гусеницы, не могут перенести зимний мороз.

Гусеницы коконопряда редко вызывают симпатию у людей, а вот черно-рыжие мохнатые гусеницы бабочек-медведиц Pyrrharctia isabella пользуются успехом. «Тигровая» бабочка Pyrrharctia isabella приспособилась к тому, чтобы зимовать в виде гусеницы (на стадии личинки). Этот вид, который ранее назывался Isis isabella, относится к семейству медведиц (Arctiidae) – у их взрослой формы, то есть бабочек, чаще всего красивая расцветка с приметным ярко-розовым, красным, черным, желтым, оранжевым, чисто-белым и синим узором. В отличие от большинства своих сородичей, Pyrrharctia isabella имеет однородную окраску, причем передние крылья у нее в основном грязно-желтые, а задние имеют розовато-желтый оттенок. Уильям Холланд в классической «Книге бабочек» (Moth Book; первое издание 1903 года) пишет: «И сама бабочка, и личинки привычны взгляду и знакомы любому американскому мальчишке, которому приходилось жить в сельской местности; а мальчишке, который в тот или иной период жизни не считал своим домом леса и поля, можно только посочувствовать».

Рад сообщить, что в сельской местности Вермонта и Мэна эти полосатые мохнатые гусеницы многим по-прежнему знакомы. Местное поверье гласит, что по длине средней рыжей полоски у гусеницы можно определить, насколько суровой будет зима. На самом деле гусеницы понемногу меняют цвет, периодически линяя на протяжении лета, и с возрастом, то есть по мере приближения зимы, черного у них становится меньше, а рыжего больше. Если личинку потрогать, она характерным образом сворачивается в защитную позу, выставляя во все стороны жесткие щетинки, почти как европейский еж. У этого вида, как и у других бабочек-медведиц, зимуют только гусеницы.

Гусеница Pyrrharctia isabella в защитной позе или позе гибернации. Бабочка того же вида в покое

Осенью 2001 года я подобрал трех таких гусениц и задумался о том, что они должны куда-то зарываться на зиму, как и три каймановые черепашки, которых я отловил, когда те выкапывались из гнезда в песчаной почве. Конечно, если бы я отпустил животных, не было бы никакой надежды найти их зимой. Вопрос был простой: закопаются ли они во влажную почву, спрячутся под мертвыми листьями или останутся на листьях сверху, укрытые снегом? Чтобы выяснить это, я положил черепах и гусениц в пластиковую емкость объемом 7,5 л, наполнил ее землей, сверху добавил старые листья, а затем закопал банку в лесу до уровня земли. Через месяц верхние слои почвы затвердели на морозе, а банка оказалась покрыта снегом.

К концу февраля зима еще не закончилась, но как бы гусеницы (и черепахи) к ней ни готовились, они уже должны были завершить этот процесс, так что я разгреб снег и вытащил банку, чтобы осмотреть ее содержимое. Гусениц я нашел быстро. Они не были заморожены и лежали, свернувшись, сразу под листьями. Черепах не было видно. Снег обеспечил теплоизоляцию, так что земля, как обычно, не замерзла, и я высыпал ее из банки, чтобы просеять. Найти черепах было непросто. Они впечатались в затвердевшую землю, втянув голову и лапы в панцирь и завернув хвосты вокруг него. Животные были похожи на выпачканную землей гальку. В первый момент мне удалось отличить их от камушков только потому, что их можно было сжать пальцами.

Чтобы узнать, что станут делать эти зимоспящие животные, когда согреются, я принес их всех, и гусениц, и черепах, в дом. Когда я помыл черепах водой комнатной температуры, те «мгновенно» высунули конечности и головы, стали тереть глаза, плавая в миске с водой. На следующий день они начали есть сырое мясо, которое я им дал. Гибернация у них закончилась. Может быть, холод просто обездвижил их, а перед тем побудил закопаться в землю.

В самом по себе поведении черепах нет ничего особенного или удивительного, если только не сравнивать его с поведением гусениц. Три гусеницы оставались на моем столе в банке с влажным мхом и зеленой травой (растениями, составляющими их рацион), которые я добыл из-под снега в поле. Я ожидал, что гусеницы, как и черепахи, начнут перемещаться и есть траву, как только согреются. Этого не произошло. Они только заползли под мох и, хотя в кабинете было тепло, снова свернулись и приняли позу гибернации, в которой я их нашел. Через месяц мохнатые гусеницы не шевельнулись. Казалось, они мертвы. Вдруг в последнюю неделю марта все три обернулись неплотными коконами (с использованием волосков с собственной спины, которые гусеница сбрасывает). Я проверил куколок на морозоустойчивость при умеренно низкой температуре (–14 °C в морозильной камере холодильника) – те замерзли и погибли.

В литературе сообщают, что устойчивые к холоду мохнатые гусеницы медведиц не замерзают даже при температуре около –30 °C благодаря механизму переохлаждения в сочетании с криопротектором. Согласно этим данным, когда осенью холодает, запасы гликогена у гусениц преобразуются в глицерин и сорбит, и количество этих спиртов (до 5 % от веса тела) позволяет снизить точку замерзания крови примерно до –10 °C, а остальное – то есть то, что во всем теле животного при температуре до –30 °C не образуется лед, – объясняется переохлаждением. Может ли это быть верно для популяции гусениц в Новой Англии? Я вспомнил, как иногда находил мохнатых гусениц Pyrrharctia isabella зимой в уличных поленницах в Вермонте, и, хотя причин исследовать их у меня не было, иногда возникало впечатление, что гусеница заморожена. Но жива ли она, я не проверял.

Некоторые насекомые зимуют в виде куколки в ничем не укрытом коконе

Я захотел испытать гусениц и, найдя двух из них сразу после зимовки (на следующую весну после описанного эксперимента с закопанной емкостью, на Пасху), поместил их в коробочке из-под пленки в морозилку на –14 °C (как раньше делал с куколками). Через два часа не было сомнений, что гусеницы быстро замерзли и превратились в куски льда. Их тела затвердели, хоть стучи ими по столу. Оттаяв через час, насекомые оказались живы-здоровы!

Это было суровое испытание, потому что гусеницы уже спонтанно закончили гибернацию, а чтобы перенести заморозку, насекомое должно замерзать медленно (я объясню это позже). Не веря своим глазам, я немедленно повторил эксперимент на тех же двух особях. Результат не изменился: гусеницы Pyrrharctia isabella (как и упомянутые пяденицы, которыми питаются корольки) действительно оказались способны пережить заморозку, даже многократную, в отличие от куколок этого вида. Неудивительно, что мои гусеницы после спячки так долго не окукливались.

Другая мохнатая гусеница, личинка вида Gynaephora groenlandica (не связанная близким родством с «тигровой» Pyrrharctia isabella), обитает на Крайнем Севере и никак не может избежать заморозки. Она регулярно сталкивается с гораздо более низкой температурой (примерно до –70 °C) в тундре, в зоне вечной мерзлоты, где снежный покров тонок. Бабочки этого вида – одни из очень немногих, которые приспособлены к жизни в пределах 83° северной широты. Коротким арктическим летом гусеница ненадолго оттаивает и ест. Температура и в это время остается низкой, и большую часть года гусеница проводит замороженной. Каждый год личинка немного вырастает, а затем снова замерзает, и циклы замерзания и таяния повторяются у нее 13–14 лет, после чего она наконец оказывается готова сплести кокон на открытой скале, где ее будут греть прямые солнечные лучи. Затем гусеницы превращаются сначала в куколок, а потом во взрослых бабочек, которые спариваются, откладывают яйца и через несколько дней умирают.

Несомненно, живущие недалеко от Северного полюса гусеницы Gynaephora — экзотическое явление, которое случалось видеть очень немногим (мне повезло попасть в число тех, кого Джек Дьюмен и Ольга Кукаль, двое коллег из Университета Нотр-Дам, пригласили в северную экспедицию по изучению этих насекомых). Но чудо нередко ждет прямо у порога. На ферме в Мэне я собирал сосущих нектар бражников, которые гудели вокруг ваточников у сарая. Позже мои изыскания привели меня в Лос-Анжелес, где в лаборатории Джорджа Бартоломью в Калифорнийском университете я пытался понять, регулируют ли эти бабочки температуру тела и как. Еще через пару десятков лет круг замкнулся, я вернулся на восток и впервые встретился с зимними бабочками. Обычным людям они не встречаются – только тем, кто ходит по ночам в лес с ведром и кистью и мажет деревья месивом-амброзией из забродившего фруктового пюре (подойдет яблочное, банановое или персиковое), щедро сдобренного пивом или другим алкогольным напитком. У каждого лепидоптеролога свой любимый рецепт этой смеси, который, подозреваю, зависит от личных пристрастий не меньше, чем от научных соображений.

Взрослая форма зимних бабочек (подсемейства Cuculiinae) не просто проводит зиму в оцепенении. Их взрослые особи живут в зимнем мире. Многочисленные виды этих бабочек относятся к семейству совок (Noctuidae), возможно, самой обширной по числу видов группе чешуекрылых на Земле, в которую входят тысячи видов умеренной и тропической зоны. Подсемейство Cuculiinae отличается от других совок в первую очередь так называемым обратным жизненным циклом. Большинство бабочек зимует в виде куколки, а представители этого семейства – в виде взрослой особи, причем мотыльки вылетают во время зимних оттепелей, когда температура приближается к точке замерзания воды или оказывается чуть выше. Поскольку они спариваются и вынашивают яйца зимой, а затем ранней весной откладывают их на раскрывающиеся почки, взрослые особи реже попадаются летучим мышам и меньше личинок достается птицам: они успевают дорасти до окукливания раньше, чем хищные перелетные птицы вернутся в северные леса.

Галл на золотарнике (слева), сечение с личинками Eurosta solidaginis (посередине) и два галла на одном стебле, вскрытые пушистым дятлом (справа)

Как и у бражников и других совок, у этих зимних бабочек развилось крепкое толстое тельце, которое приводит в движение короткие крылышки – чтобы полететь, приходится махать ими с большой частотой. Чтобы развить достаточную мощность и обеспечить быстрое движение крыльев, бабочке нужно разогреть мышцы до температуры выше 30 °C. Она разогревается дрожью. При этом бабочка выставляет усики, поднимает крылья, и тогда можно увидеть, как те вибрируют благодаря почти одновременной работе мышц, которые опускают крылья и которые их поднимают. Покрывающие грудку толстые теплоизолирующие чешуйки действуют как мех или перья и позволяют примерно вдвое снизить теплопотерю. Кроме этого, удерживать тепло, которое генерируют грудные летательные мышцы, помогает механизм противотока в кровеносной системе – благодаря ему меньше тепла теряется в области брюшка. Способность этих бабочек начать дрожать при температуре мышц всего 0 °C уникальна (большинству видов требуется температура не менее 15–20 °C). Мотылек начинает дрожать, мышцы разогреваются, дрожь усиливается и дает еще больше тепла, пока мышцы не согреются достаточно для полета.

Чешуекрылые приспосабливаются к жизни зимой очень разными способами. Но, говоря об устойчивости к холоду, нельзя не упомянуть особую, очень известную разновидность личинок – это личинки мухи Eurosta solidaginis. Они имеют такое же значение для изучения толерантности насекомых к морозу, как плодовые мушки-дрозофилы для генетики.

Как подразумевает название мухи, ее жизненный цикл неразрывно связан с золотарником (Solidago). Взрослая муха весной или в начале лета вводит яйцо в молодой, быстро растущий стебель растения. Затем вещества, которые либо впрыскивает вместе с яйцом муха, либо выделяет молодая личинка, изменяют нормальный рост стебля, и на нем появляется толстое, похожее на опухоль образование под названием галл. Внутри галл образует мягкая ткань, а снаружи он заключен в жесткую деревянистую оболочку. Личинка изнутри получает доступ к сокам растения и питает ими свой рост.

У Eurosta solidaginis, как и у бабочек-медведиц, о которых мы уже говорили, к зимовке приспособлена только стадия личинки, и жизненный цикл насекомого, при котором появляется одно поколение в год, устроен так, чтобы личинки образовывались к зиме. Пережив зиму, они окукливаются, и взрослая муха вылупляется как раз вовремя, чтобы заразить нежные побеги золотарника. К концу лета золотарник, галл и личинка прекращают расти, личинка выедает ход из центра галла наружу, до самого внешнего края, но не прогрызает его. Она возвращается в центр жесткого деревянистого галла и там проводит зиму в диапаузе. Личинке важно проделать выход именно в этот момент, потому что у взрослой мухи нет жевательных ротовых органов и без этого она осталась бы замурованной в галле. Подготовив место для зимовки и путь наружу для мухи, которая вылупится весной, личинка затем физиологически готовится к тому, чтобы встретить зимний холод. У северных популяций мухи реакция отличается от реакции южных.

Чтобы подготовиться к зиме, северные личинки Eurosta в ответ на снижение температуры осенью вырабатывают и глицерин (спирт), и сорбит (сладкий спирт). Чем ниже температура, тем больше этих веществ вырабатывает насекомое и тем ниже опускается точка замерзания его гемолимфы. Но это еще не все. Морозостойкость личинки обеспечивает система более сложных, иногда противоречащих здравому смыслу механизмов, в которые не каждый читатель захочет углубляться. Например, северные личинки мух парадоксальным образом вырабатывают и выпускают в кровь белок, способствующий заморозке. По сути, этот белок имитирует кристаллы льда и образует ядра кристаллизации. В результате животное не переохлаждается. Поскольку белок предотвращает переохлаждение, личинка замерзает раньше, при более высокой температуре, чем могла бы.

Может быть непонятно, как ускоренная заморозка помогает выжить зимой, даже если животное вырабатывает вещества-криопротекторы. Ответ на этот вопрос сложный и изящный. Он связан с тем, что северные популяции личинок порой сталкиваются с очень низкой температурой, при которой недостаточно одного «антифриза», чтобы гарантировать, что не образуются кристаллы льда. Поскольку гарантированно избежать замерзания животные не могут, они нашли способ пережить его. «Антифриз» в их гемолимфе, глицерин, выполняет двоякую функцию. Он понижает точку замерзания, благодаря чему уменьшается вероятность заморозиться, но, если это все же происходит, он уменьшает вред, который могут нанести ледяные кристаллы. На самом деле глицерин есть в организме и толерантных, и нетолерантных к замерзанию видов и выполняет у них разные функции.

Конечно, механизм переохлаждения, который позволяет избежать заморозки, тоже может помочь виду приспособиться к зиме. Но это возможно, только если животное всегда сталкивается с умеренным холодом. Если температура окружающей среды хотя бы иногда понижается очень сильно, велика вероятность заморозиться, а если этого избежать невозможно, то переохлаждение опасно, ведь при нем организм может замерзнуть мгновенно и тогда неминуемо погибнет. Чтобы понять, почему это так, нужно помнить две вещи. Во-первых, если в теле переохлажденной личинки появится кристаллик льда, она замерзнет практически в один миг (точнее говоря, за несколько секунд, смотря насколько переохлаждена). Во-вторых, некоторые насекомые действительно могут пережить заморозку, но только если замерзание происходит медленно. Замерзая мгновенно, как при переохлаждении, любое насекомое – и любое животное – мгновенно же погибает.

Скорость замерзания имеет значение для выживания клетки, потому что при этом кристаллы льда образуются в своеобразных камерах, что связано с вытягиванием воды. При медленной заморозке сначала замерзает жидкость вокруг клеток, поскольку это более слабый раствор, чем внутри их. Образуясь вне клеток, кристаллы льда забирают воду, и возникают камеры с более концентрированной жидкостью. Они путем осмоса вытягивают воду из клеток. Фактически при постепенном замерзании лед формируется снаружи клеток, из которых при этом уходит вода, и в результате внутри клетки не образуются кристаллы льда, опасные для ее органелл. Если же кристаллы все-таки появятся внутри клетки, то будут маленькими и не такими вредоносными. Также вода может прийти в стеклоподобное состояние – при этом жидкость почти затвердевает, а оставшиеся молекулы воды не могут образовать кристаллы льда, видимо, потому что оказываются прочно связаны с молекулами клеточной структуры. При быстрой же заморозке для осмотического обмена между камерами с жидкостью (внутри и вне клетки) не хватает времени, и, поскольку вода из клетки не уходит, ее содержимое замерзает и крупные колючие кристаллы рвут на куски клеточные органеллы и мембраны.

Теперь вернемся к вопросу о том, почему северные популяции мухи Eurosta избегают переохлаждения с помощью белка, который стимулирует образование льда. Они вынуждены переживать заморозку. У южных популяций нет белка, который предотвращал бы переохлаждение, они могут переохлаждаться – и, скорее всего, делают это. Естественный отбор не обеспечил им толерантность к замерзанию, так что вместо этого они усовершенствовали механизмы, которые его предотвращают, а не помогают пережить. В условиях их среды обитания криопротекторов и переохлаждения точно достаточно, чтобы предотвратить образование льда. Скорость образования льда уже не важна, потому что это само по себе маловероятно, так что не нужны и меры предосторожности, которые замедляли бы заморозку (и обезвоживали клетку, чтобы та могла ее перенести).

В том, что обезвоживание вторично обеспечивает толерантность к замерзанию, можно убедиться на примере личинок африканского комара Polypedilum vanderplanki, которые периодически высыхают в пустынных временных водоемах, где и живут. Они приспособлены к потере 92 % воды в теле, причем такая высохшая личинка, по сути, бессмертна: ее можно погрузить в жидкий гелий при –269 °C – температуре, на 4 °C отстоящей от абсолютного нуля, – а потенциально и поместить непосредственно в условия абсолютного нуля, 0 °K, самой низкой возможной температуры во Вселенной. Если увлажнить личинку, бросив ее в воду, получится «насекомое мгновенного приготовления». В увлажненном состоянии она выживает только в узком диапазоне температур от 10 до 42 °C. Можно ли считать высохшую личинку живой? Не думаю. Ее можно считать живой потенциально, и, говоря об этом, я опираюсь на косвенные данные современных исследований по геологии и микробиологии.

Около 250 млн лет назад – примерно за 190 млн лет до того, как вымерли динозавры, – в Северной Америке было соленое озеро. Там, где сейчас находится пустыня Нью-Мехико, воды океана постепенно испарились. Под землей, которую теперь жарит солнце, на глубине около 800 метров остались отложения соли. В них оказались заперты маленькие камеры с древней морской водой, из которых микробиологам удалось выделить новую палочковидную бактерию и вырастить ее в культуре (причем она демонстрирует активный обмен веществ и размножается). Кроме того, ученые обнаружили другие микроорганизмы, чья ДНК не соответствует ДНК никаких известных организмов, и предполагается, что эти новые формы – первые или одни из первых древних микроорганизмов, которые населяли планету. Ранее микробиологи выделяли бактерии из внутренностей мертвых насекомых, на 125 млн лет застывших в янтаре, и сообщали, что эти бактерии тоже растут в культуре и что, возможно, найдены живые организмы, возраст которых составляет 125 млн лет.

Это совершенно фантастические результаты, так что смотреть на них нужно с определенной долей скепсиса, как это и делают в научном сообществе. Однако фантастическими я их считаю не из-за магических неизвестных науке процессов, пока что недоступных нашему пониманию, а из-за огромных промежутков времени, о которых идет речь (сам я настроен скептически, но свою позицию изложу чуть ниже). Если бы бактерии пролежали в неактивном состоянии год, десять или сто лет, никто бы глазом не моргнул. Даже сложные многоклеточные животные могут вернуться к жизни, проведя сотню лет в высушенном виде: известно, что похожие на примитивных насекомоподобных членистоногих с шестью лапами тихоходки спокойно занимаются своими делами, если их нечаянно сохранить в образцах сухого мха в музее. Примечательно не то, что эти существа могут прожить какое-то определенное количество лет, оставаясь в безжизненном на вид состоянии. Меня поражает, что они могут прожить в этом состоянии хотя бы минуту.

Если даже многоклеточные животные, такие как насекомые, с органами, мышцами, железами, а также нервной, репродуктивной, пищеварительной и выделительной системами, могут выжить, когда все эти системы, по тысяче клеток каждая, поставлены на паузу и, возможно, отключены, насколько проще, должно быть, остановить и перезапустить цепочку сложных, все-таки высокоорганизованных биохимических реакций одной клетки или даже еще более простую систему, например вирус? Вирус – это не примитивный организм. Это необычайно изящная форма живого, с функциональной точки зрения сведенная к минимуму, необходимому, чтобы расти и размножаться в своей особой среде обитания – внутри клетки. Жизнь вируса протекает в виде сложной серии химических реакций, вполне доступных нашему пониманию. Как минимум теоретически ученые могут синтезировать его из имеющихся в доступе веществ. Нужно признать, что бактерия состоит из значительно более сложной комбинации молекул, чем вирус, но здесь действуют те же принципы. Если муха или тихоходка в засушенном виде способна пережить сотню лет (а возможно, гораздо больше), то бактерия может и вовсе оказаться бессмертной.

Молекула ДНК может храниться вечно: если она законсервирована в соляном растворе и не распадается, время для нее не имеет значения. Важна только окружающая среда. С научной точки зрения нет ничего удивительного в том, что при постоянных условиях ДНК может пролежать 10, 10 млн или 100 млн лет, что у нее может быть такой «срок хранения». На эмоциональном уровне меня поражает, что бактерия может сохраниться за 250 млн лет, но умом я понимаю, как после этого она способна вести обмен веществ, расти и делиться. Однако я не могу подписаться под словами о том, что все это время бактерия была жива. Она была совершенно мертвой. Замороженное насекомое зимой тоже мертво. Жизнь определяется не материей. Жизнь определяется процессами, такими как движение энергии.

Исследования насекомых приоткрыли удивительную возможность, идею которой бурно развивают в фольклоре, научной фантастике, а в последнее время даже в бизнесе: заморозить, а затем вернуть к жизни человека. Замороженное тело по большинству определений «мертво» (оно не движется, у него нет сердцебиения, кровообращения, дыхания и нервной деятельности), и в этом состоянии его можно хранить неограниченное количество времени. К счастью, никого из людей еще не обессмертили льдом. Но человеческие эмбрионы замораживают с 1984 года, и некоторые из них хранятся по восемь лет, прежде чем их вживят. Нет никакой очевидной физиологической причины, по которой их нельзя было бы хранить больше сотни лет (см. журнал Time от 2 марта 1998 года), однако мне в голову приходит масса моральных.

В фольклоре Северо-Восточного Вермонта, глухой лесной области, известной своими холодными зимами, бытует причудливая история, согласно которой жители одной деревушки, чтобы избежать страшного мороза, осенью пили крепкий напиток, замораживались до весны, а потом оттаивали и снова вели активную жизнь. Фильм «Ледяной человек» (Iceman) рассказывает похожую историю о человеке, который замерз во льду около 10 000 лет назад, а потом оттаял и вернулся к жизни. Кому-то хочется верить, что такое возможно, и есть компания (TransTime Inc. в Сан-Леандро, Калифорния), которая оказывает «коммерческие услуги по крионике и криоконсервации»: любого желающего могут заморозить в жидком азоте и оставить в таком виде, видимо, на следующую тысячу лет или больше, по цене «от 150 000 долларов США» (на 2002 год). По слухам, Уолт Дисней предпочел заморозку кремации, хотя договор включал в себя статью об отсутствии гарантий (то есть гарантий выживания). На данный момент некоторых «пациентов» уже 23 года «содержат» в таком виде, но, насколько мне известно, никто не подвергался подобной процедуре цветущим и здоровым, как делают зимоспящие животные.

Финансирующие науку организации, похоже, не упускают из виду потенциал, который несут исследования толерантности к заморозке. Я говорил с одним ученым, когда-то занимавшимся морозостойкостью насекомых. По его словам, стоило ему переключиться на позвоночных животных, и его «буквально завалили деньгами». Наверно, и я бы не отказался от таких денег, если бы мне их предложили. Но должен признаться, что все это внушает мне беспокойство. Я содрогаюсь при мысли о бочках с замороженными телами и обещаниях бессмертия. Сами собой напрашиваются очевидные выводы, которые нет нужды приводить здесь. И ничто так не оживляет человеческий дух, как чистая наука без каких-либо практических применений.

Я еще не достроил домик в Мэне, а уже стало ясно, что у него большой потенциал. Бубо, мой ручной виргинский филин, счел стропила лучшим насестом, чем деревья в лесу, где ему или ей не давали проходу голубые сойки. Так же и меня в июне оставляли в покое тучи кровососущих мошек и слепней, стоило переступить порог. Летом домик служил мне надежным укрытием. Но, когда на леса в Мэне опустилась зима, он неожиданно пришелся по нраву местной дикой фауне, и многие ее представители сделали из моего пристанища свое.

Масковые бурозубки и полевки Гаппера, зимние гости из подснежной зоны, заходили иногда и ненадолго. А вот представители рода белоногих хомячков решили поселиться у меня на всю зиму. Почему-то домик пришелся им очень по нраву. Но, прежде чем рассказывать о них дальше, их нужно описать и определить. Вот что писал о белоногих хомячках Мэйсон Уолтон, так называемый Глостерский отшельник, в книге «Друзья отшельника в дикой природе, или 18 лет в лесах» (A Hermit’s Wild Friends or Eighteen Years in the Woods) в 1903 году: «В отличие от домовой мыши, белоногий хомячок – красавчик. Он щеголяет в каштановом пиджачке, белой манишке, красновато-коричневых штанишках и белых чулках. Глаза и уши у него необычно большие, так что голова напоминает миниатюрную голову оленя. За это сходство его прозвали “оленьим хомячком”» (Walton, 1903. P. 118).

У молодого оленьего хомячка свинцово-серый мех и белое брюшко. В отличие от луговой полевки, у него длинные лапы, благодаря которым он может скакать как олень. При этом существует два близкородственных вида оленьих хомячков, и официально это название носит только один из них – Peromyscus maniculatus. Другой – это белоногий хомячок Peromyscus leucopus.

Различия между двумя видами едва уловимы. В одном справочнике я прочел, что у белоногого хомячка Peromyscus leucopus хвост длиннее тела, а у Peromyscus maniculatus короче. Но у особей, которых я измерял в своем домике, хвосты с телом были примерно одинаковой длины. Отличить эти виды друг от друга могут только специалисты, и решающий признак – это различия молекулярного уровня в амилазе слюны, ферменте, помогающем хомячкам переваривать крахмал. Билл Килпатрик, специалист по млекопитающим, у которого я проконсультировался, сказал, что мои хомячки точно оленьи, Peromyscus maniculatus. Для меня это важно, потому что известно, что на востоке США только особи Peromyscus leucopus переносят смертельный для человека хантавирус (правда, я не уверен, что вирус, способный передаться от белоногого хомячка P. leucopus человеку, H. sapiens, не сможет передаться и оленьему хомячку, P. maniculatus).

Оленьи хомячки и без хантавируса не совсем желательны в доме, а зимой они прибывают ко мне тучами. Правда, не могу их в этом винить. Это моя ошибка. Чтобы отгородиться от этих мышеобразных с частично древесным образом жизни, нужно было использовать потолочные доски из сухого дерева, которое не стало бы дополнительно усыхать. И не нужно было утеплять потолок пенопластовыми панелями. Меня не предупредили, что представители Peromyscus систематически крошат пенопласт в труху. Он сыплется из щелей между досками, как нетающий снег, и поднимается на воздух, когда пытаешься его подмести. Проникнув в дом, хомячки совершают набеги на сухие продукты и прячут добычу в вашей обуви и постели. Глостерский отшельник жил в допенопластовую эпоху, и вокруг него постоянно было несколько десятков этих животных. Они его развлекали, хотя он и признался: «Я бы не возражал против общества нескольких хомячков зимними вечерами, но совершенно другое дело, когда ты вынужден с ними есть и спать». Уолтон выяснил, что уносить их довольно бессмысленно. Как-то ночью он поймал у себя в доме 28 оленьих хомячков и отпустил на расстоянии полутора километров. На следующую ночь вся компания вернулась, шумно возвещая о своем прибытии топотом крошечных ножек (теперь этот звук знаком и мне). Оленьи хомячки не издают слышимых голосовых звуков и общаются между собой такой вот барабанной дробью, которую люди пока не расшифровали.

Оленьи хомячки милые на вид, и я невольно восхищаюсь их бойкостью и изобретательностью. Они постоянно проживают в лесу, где умудряются строить отличные гнезда и без таких полезных материалов, как пенопласт и севшие свитера. В Вермонте у нас нет ни того ни другого, и эти животные чаще всего остаются на улице. Недавно по крайней мере один такой зверек обосновался в черепе лося, который не первый год висит у меня на стенке курятника (череп памятный: 18 лет назад лося убили браконьеры, и его туша привлекла стаю воронов, с которой начались мои исследования этих птиц в дикой природе). Гнездо, разместившееся в тесной полости черепа, целиком состояло из плотного шарика перьев красной курицы породы Род-Айленд, несомненно собранных в курятнике. 6 декабря 2001 года череп оказался пуст, и я заглянул в скворечник в лесу рядом с вольером с воронами, чтобы посмотреть, не сменили ли хомячки место жительства. Они вполне могли предпочесть просторный скворечник из бревна лосиному черепу, поскольку в природе устраивают гнезда в дуплах дятла. Скворечник сделан из небольшого куска полого бревна, в котором просверлено отверстие, одна доска прибита снизу, а другая приделана сверху с помощью проволоки, чтобы крышку можно было открыть.

Я неловко отсоединил крышку. Когда мне наконец удалось заглянуть внутрь, я увидел типичное крытое куполом гнездо оленьего хомячка. На этот раз оно целиком состояло из шерсти. В гнезде не было никакого движения, так что я стал выдергивать шерсть пучками, – тут же выскочили два оленьих хомячка, кинулись вверх, почти мне в лицо, и длинными прыжками ускакали в лес. Третий хомячок высунул головку из остатков гнезда и пристально уставился на меня большими черными глазами. Я тут же поставил крышку на место и отодвинулся. Тогда оставшийся хомячок выглянул из отверстия, а затем тоже убежал.

Ни в черепе, ни в скворечнике не было запасов пищи, как и в десятках других гнезд, которые я осмотрел. И все же оленьи хомячки делают припасы. Я находил склады семян не только в обуви в своем домике, но и под отошедшей от ствола корой в лесу и в пустых птичьих гнездах, где грызуны специально надстроили купол, чтобы прятать пищу (см. главу 5). Почему они не хранят еду в более удобном месте, прямо у себя в гнезде? Думаю, это вопрос частной собственности. Зимой оленьи хомячки собираются в кучки не только с членами своей семьи, но и с неродственными особями. Даже оленьему хомячку не хочется трудиться и делать вложения, плоды которых пожнет кто-то другой (особенно если это будет не его родственник).

Ученые интенсивно исследовали белоногих хомячков (Peromyscus) более полувека: всем интересно, как они выживают северной зимой. Исследователи пришли к общему мнению, что эти грызуны не впадают в спячку. Тогда возникает вопрос: как такие животные весом всего около 20 граммов умудряются выжить без спячки? Как всегда, когда животные сталкиваются со сложной проблемой, они используют для ее решения все доступные средства.

Как мы видели на примере птиц, земноводных и даже насекомых, для выживания зимой главное – экономия энергии. В этой области белоногие хомячки применяют несколько стратегий, которые хорошо изучены и описаны.

Белоногие хомячки – ночные животные, и время, когда они неактивны, они проводят в уютных гнездах, обычно устраивая их в дуплах дятла и других отверстиях на деревьях. В неволе при 25 °C Peromyscus leucopus через день-два устраивает глубокое гнездо. Однако при 30 °C животные этим не занимаются (Glaser, Lustick, 1975). Строительство гнезда требует затрат энергии, но в долгосрочной перспективе позволяет ее сэкономить, потому что меньше топлива уходит на обогрев. Еще больше энергии можно сберечь, если жаться к другим особям (Sealander, 1952). Некоторые животные идут и дальше: впадают в оцепенение и в дневное время снижают температуру тела примерно до 20 °C. Эти варианты поведения – результат приспособления, поскольку оленьи хомячки северных областей скорее склонны впадать в дневное оцепенение, строить более крупные гнезда и запасать пищу, чем те, что живут южнее (Pierce, Vogt, 1993). Различные сочетания таких адаптивных стратегий имеют большое значение зимой, когда энергия поступает в ограниченных количествах. Например, те хомячки, которые не впадают в оцепенение, не жмутся друг к другу и не строят гнезд, при 13 °C расходуют в 2,5 раза больше энергии в день, чем те, кто сберегает энергию всеми тремя способами (Vogt, Lynch, 1982).

Обычно оцепенение у представителей рода белоногих хомячков начинается с рассветом и оканчивается в конце второй половины дня. На данный момент неизвестно, что служит им сигналом, чтобы войти в оцепенение или выйти из него. Любопытно, что за несколько часов до того, как впасть в оцепенение, они переключаются с метаболизма углеводов на метаболизм жиров (Nestler, 1990), – похожий сдвиг метаболизма происходит у животных при длительной нагрузке.

Стратегии белоногих хомячков направлены на то, чтобы экономить энергию и таким образом сохранять ее запасы, но парадоксальным образом механизмы приспособления к зиме у них обеспечивают способность поддерживать расход энергии на определенном уровне. Обычно представители рода Peromyscus активны ночью или по крайней мере часть ночи. В это время невозможно избежать низких температур, так что животным приходится к ним адаптироваться (Sealander, 1951). Их акклиматизация основана на том, что в крови появляются новые красные кровяные клетки с бо́льшим количеством гемоглобина (Sealander, 1962). Как следствие, метаболизм животных может ускориться, а значит, повышается их способность выдерживать низкую температуру воздуха и согреваться дрожью. Когда белоногие хомячки зимой селятся в моем домике и других человеческих жилищах, в этом снова проявляется стратегия экономии энергии: температура в домике не такая низкая, как за его стенами, пища есть в изобилии, легко достать материалы и найти удобное место для гнезда, и все это позволяет животным дольше не впадать в оцепенение и сохранять активность.

Олений и белоногий хомячки составляют контраст с другой парой видов похожих грызунов, распространенных в Новой Англии, которые, как и представители рода Peromyscus, не живут постоянно в подснежной зоне. Но эти два вида, луговой полутушканчик (Zapus hudsonicus) и полумышь (Napaeozapus insignis)[34], никогда не проникают в дом человека. Они впадают в глубокую спячку и остаются в природе. У них нет защечных мешков, чтобы переносить пищу, как у некоторых других зимоспящих животных, которые запасают еду (мешотчатые прыгуны, кенгуровые прыгуны, бурундуки, хомяки), и они не делают припасов. Вместо этого перед спячкой они набирают жир. Как и у представителей рода Peromyscus, у этих двух видов полутушканчиковых желто-золотистый мех с черноватой полоской на спине. Когда животные спешат, например убегают, то передвигаются прыжками примерно по 120 сантиметров длиной с помощью мощных задних ног, вытянув назад длинный хвост с белым кончиком. Их редко удается увидеть человеку, хотя Кэролин Шелдон, которая изучала оба вида в окрестностях Вудстока в Вермонте с 1934 по 1937 год, сообщает, что луговой полутушканчик был знаком местным фермерам.

В ходе своего исследования Шелдон (1938a, b) отлавливала и метила множество особей в окрестностях Вудстока в Вермонте, чтобы определить территорию их обитания. Она также пробовала вывести полутушканчиковых в неволе. Особи Zapus hudsonicus в неволе не спаривались, а пойманная беременная самка, родив семь детенышей, не обращала на них никакого внимания, несмотря на их писк. За три дня все детеныши умерли. Особи Napaeozapus insignis, напротив, охотно спаривались и приносили обильное потомство, но Шелдон сообщает, что мать «почти всегда» уничтожала помет (поедала детенышей) в течение первых суток. В неволе оба вида питались семенами, ягодами, сухим молоком, насекомыми и по возможности собственным потомством. Очевидно, условия их обитания в неволе отличались от тех, к которым они приспособлены психологически. Здесь либо не хватало какого-то важного элемента, либо присутствовал некий пагубный фактор.

В полевых условиях представители Zapus hudsonicus строят надземные летние гнезда из плотного сплетения тонких травинок и сухих листьев с боковым входом, который трудно найти. Осенью животные оставляют летнее гнездо и закапываются в землю, где впадают в спячку. В неволе грызуны начинали копать и строить подземные гнезда для спячки в конце сентября, когда температура упала до 5 °C. Вначале животные впадали в оцепенение ненадолго: они часто пробуждались на несколько часов, а затем на несколько дней, прежде чем начать впадать в длительное оцепенение более чем на два-три дня за раз. В Итаке в штате Нью-Йорк полутушканчиковых в спячке выкапывали даже в конце апреля (Hamilton, 1935), а Шелдон (Sheldon, 1938a) находила оцепенелых животных в своих ловушках и в конце мая. Представители Napaeozapus insignis также «становились сонными» в сентябре и октябре, и, как и Zapus hudsonicus, тоже оставляли при этом надземные гнезда и строили новые для спячки под землей. Полутушканчиковые, как и белоногие хомячки, на зиму меняют жилище. По счастью, не на мое.

По-видимому, оленьи хомячки проникают в дом через маленькие щели или прогрызают и вытаскивают волокна пакли, которой он законопачен. Возможно, в этом им помогают более сильные красные белки и летяги, которые тоже таскают паклю для гнезд. Независимо от того, действуют ли млекопитающие сообща или порознь, в результате они открывают проход в дом туче насекомых.

Орда насекомых каждую зиму удобно располагается в моем домике в Мэне. В основном это мухи-червеедки. Согласно Харольду Олдройду, автору библии диптерологии 1964 года «История мух в природе» (Natural History of Flies), существует несколько видов этих мощных насекомых рода Pollenia. Чаще всего они в несколько раз крупнее более привычной нам комнатной мухи. Род Pollenia относится к семейству каллифорид[35], или падальных мух (Calliphoridae). Личинки местных североамериканских видов едят мясо мертвых животных, но чаще всего в моем домике встречается вид Pollenia rudis, занесенный из Европы, чьи личинки паразитируют на дождевых червях, поедая их заживо изнутри. Крупные, щетинистые, эти мухи некрасивые, в отличие от зелено-синих с металлическим отливом исконно американских представителей рода Pollenia, которые в домик не залетают. Особи червеедок Pollenia rudis уже осенью тучами усаживаются на бревнах возле домика и греются на солнце. Когда начинает холодать, они через трещины пролезают внутрь. К ноябрю большинство насекомых уже оказывается в доме, но еще ведет себя незаметно, пока не разведешь в очаге яркий огонь. Тогда всего через несколько минут они начинают вылезать из щелей и трещин, а если на улице еще светло, сотнями и тысячами роятся у всех восьми окон домика, вместе издавая приглушенное жужжание. По-видимому, мухи воспринимают тепло как знак прихода весны и по этому сигналу пытаются выбраться наружу, для чего летят прямо на свет в окнах. Если дать им возможность вылететь, они хотя бы не стремятся остаться, в отличие от некоторых других гостей, о которых мы говорили раньше. Даже в самые холодные дни, стоит распахнуть окно, они мгновенно вырываются наружу, но пролететь им удается недолго, прежде чем их схватит холод и они недвижными упадут на снег. Я сотнями отлавливал червеедок у своих окон, метил их точкой красной краски и выпускал на улицу, чтобы посмотреть, вернутся ли они. Когда через несколько дней я засасывал пригоршни мух у своих окон портативным пылесосом, в основном это были новые особи, хотя встречались и отдельные возвращенцы.

Мне стало любопытно, как червеедки приспосабливаются к зиме, потому что в полевых условиях я их не встречал. На улице температура может упасть до –30 °C (а домик большую часть зимы не отапливается). Группа мух, которых я привез в лабораторию в Вермонте и подверг действию температуры –20 °C, за несколько минут замерзла и погибла. Но при –10 °C, тоже довольно сильном морозе, другая группа не замерзла и выжила: когда я разогрел их, они поползли и вскоре стали летать так же энергично, как за несколько минут до того. Думаю, мухи выживают благодаря переохлаждению, для которого идеально подходят условия в домике, где очень сухо.

Матка обыкновенной осы на Аляске проводит зимнюю спячку подвешенной, чтобы избежать образования кристаллов льда и поддерживать переохлажденное состояние

Зимовать в состоянии переохлаждения – рискованное дело, потому что при любом контакте с кристаллами льда в теле могут появиться ядра кристаллизации (с которых начинается образование льда), и тогда весь организм за считаные секунды замораживается, а это верная смерть. Многие насекомые проводят переохлажденными всю зиму, но для этого им нужно находиться в месте, где они не будут соприкасаться со льдом. Например, клопы Chinavia hilaris на Аляске кристаллизуются и леденеют (и погибают) примерно при –2 °C, если коснутся снега, но в сухих условиях не замерзают и остаются живыми до –18 °C (Barnes et al., 1996). Зимующие матки обыкновенной осы (Vespula vulgaris) во Внутренней Аляске тоже переохлаждаются. Чтобы изолироваться ото льда, оса челюстями держится за лист с нижней стороны и проводит зиму в висячем положении. Ученые измеряли в лаборатории точку переохлаждения висящей осы, и оказалось, что она понизилась от –10 °C в начале зимы примерно до –16 °C в конце, причем температура в месте зимовки всегда оставалась выше. Благодаря этому среди таких нетолерантных к заморозке ос смертность зимой от холода невелика. Любопытно, что матки другого вида ос, пятнистой осы Vespula maculata из Саут-Бенда в штате Индиана, к заморозке толерантны и, чтобы перезимовать, вырабатывают в крови агенты образования ядер льда, которые способствуют замерзанию и препятствуют переохлаждению (Duman, Patterson, 1978). В отличие от обыкновенной осы, пятнистая оса не устраивает гнезд под землей. В Мэне и Вермонте, где я живу и работаю, ее крупные серые бумажные гнезда свисают с деревьев, но зимой пустуют. Пока что мне не удалось найти зимующую матку этого вида.

Некоторые насекомые не могут избежать контакта с влагой и потому не могут переохлаждаться. Это в том числе личинки жуков-усачей (Cerambycidae), которые питаются живой влажной древесиной. Их также называют дровосеками, потому что они оставляют характерные кучки опилок, когда выбираются из бревна, а летом грызут древесину жесткими склеротизированными челюстями с таким звуком, как будто кто-то пилит дерево пилой (любопытно, что взрослые особи издают скрипучий звук, если взять их в руки, с помощью маленького гребня в месте сочленения сегментов груди). Личинки, которых я доставал из дерева летом и помещал в условия температуры –10 °C, быстро превращались в кусок льда и погибали. Оттаяв, мертвые белые личинки через день становились коричневыми. Взрослые особи умирают задолго до зимы, а личинки зимуют, неподвижно затихнув в своих деревянных переходах. Зимой они способны вынести низкую температуру воздуха, намного ниже –20 °C, и не замораживаются, потому что в это время у них в крови есть криопротекторы.

В дереве, из которого построен наш домик, личинок дровосека нет, потому что во время строительства я ошкурил свежие бревна, чтобы те быстро высохли и не годились им в пищу. Но зато в древесине обнаружилась большая колония муравьев-древоточцев. Плохая новость: один раз поселившись где-то, они остаются навечно. Муравьи создавали огромные кучи опилок, гораздо бо́льшие, чем оставили бы личинки жуков. Я боялся, что они выедят доски изнутри и домик обвалится. Через несколько лет конца-края их присутствию по-прежнему было не видно, я впал в отчаяние и собрался уже вызвать дезинсектора, но тут летом 2001 года объявилась огромная фаланга красных муравьев (Formica subintegra – муравьев-рабовладельцев рода Formica), открыла бой, и через неделю внутри и снаружи домика все было усеяно кучками все еще подергивающихся расчлененных тел муравьев-древоточцев (Camponotus). Рабовладельцы изничтожили колонию древоточцев и ушли обратно в свое огромное гнездо на соседней поляне.

Муравьям-древоточцам подходит сухое дерево, потому что, в отличие от неподвижных личинок жуков, они очень активно перемещаются и при необходимости носят в гнездо воду, чтобы увлажнить древесину. Я обнаруживал их зимой в прямостоящих бальзамических пихтах, а поскольку оцепенелые муравьи там оказались перемешаны с кристаллами льда, видимо, для зимовки они используют еще какую-то стратегию помимо переохлаждения.

И муравьи, и личинки жуков, зимующие в древесных стволах, способны вынести температуру, близкую к температуре воздуха вокруг. Я приносил и тех и других в дом и согревал там, но, в отличие от мух, которые при этом почти сразу оживают, муравьи и личинки жуков продолжают казаться совершенно мертвыми. Они начинают постепенно шевелиться только через несколько дней при комнатной температуре и в конце концов полностью возвращаются к активности. Однако, когда я вынес таких оживших муравьев и личинок жуков на холод, откуда они прибыли, они быстро погибли. Очевидно, их выживание связано с оцепенением, в которое они впадают под действием «антифриза». Когда муравьи и личинки жуков адаптированы к холоду, у них в организме много глицерина или другого сладкого на вкус криопротектора (мух я не пробовал), который не дает образоваться в их теле кристаллам льда и, вероятно, «консервирует» насекомых, вводя в неактивное состояние. При повышении температуры нужно много времени, чтобы вывести этот «антифриз» из гемолимфы.

В домике зимой есть и другие гости (я имею в виду в первую очередь три вида), красивые и более безобидные. Например, в отличие от мух Pollenia, у них нет неприятной привычки, когда домик отапливается, виться вокруг прикроватной лампы, а когда свет выключат, кидаться под плед и там неистово жужжать.

Набор азиатских божьих коровок с моего окна

Представители первого из этих трех видов, бабочки-траурницы (Nymphalis antiopa), обычно остаются в щелях на улице и лишь изредка пробираются в дом. Осенью я чаще всего вижу одну-двух бабочек, порхающих под крышей. Второй вид, азиатская божья коровка (она же изменчивая хармония, или божья коровка-арлекин), в больших количествах прибыл к нам лишь недавно. Бывают годы, когда божьи коровки попадают в домик тысячами, а бывают, когда их всего несколько десятков. Департамент сельского хозяйства США завез их из Восточной Азии в конце 1980-х в качестве биологического оружия против пекановых тлей, а затем этот вид (Harmonia axyridis) был завезен в другие области, в том числе на северо-восток США, чтобы бороться с подобными вредителями. С тех пор вид широко распространился самостоятельно и проник во многие области Соединенных Штатов и в некоторые части Канады. Как и у многих видов божьих коровок (которых в Северной Америке около 400, а в мире приблизительно 3000)[36], у всех жуков вида Harmonia axyridis красивый черный орнамент. У эндемичных североамериканских видов он образует определенный узор, но у азиатских видов буквально каждая особь окрашена по-своему. Фон у каждого жука может быть глубокого красного, оранжевого или желтого цвета, точки могут отсутствовать, могут быть черными и мелкими или сливаться в черные полоски (существует другой вид, который очень редко зимует у меня в домике, с особями равномерного угольно-черного цвета с красной точкой на каждом надкрылье). Цвет – отпугивающий сигнал: азиатская божья коровка, если ее раздавить, выделяет жидкость с противным запахом. Но даже у завзятого ненавистника жуков едва ли возникнет желание убивать ее. Красоту ей придают не только приятные цвета, но и мягкие округлые очертания, маленькие ноги с крошечными лапками. Божьи коровки настолько симпатичные, насколько это вообще возможно для жука. Многие ими даже восхищаются. Но они не такие уж умильные. Это мы поняли, когда десятки тысяч (буквально!) этих жучков поселились у нас дома в Вермонте осенью и остались на полгода, невзирая на все наши усилия и попытки от них избавиться.

К счастью, живых пауков в моем зимнем домике нет. «Шарлотта» висит на балке мертвая и сморщенная рядом с яйцами, которые как раз способны пережить зиму

Моя семья самым близким образом познакомилась с этими бестиями зимой 2001/02 года. До того их настырным предтечам случалось появляться у нас дома в Вермонте, но тогда казалось, что они составляют приятное разнообразие на фоне червеедок. Однако в эту зиму червеедок, как ни странно, почти не было, а тем временем божьи коровки устроили настоящее вторжение. Не знаю, как и почему они это сделали. Партию жучков я испытал в морозилке (при –14 °C), и они более-менее спокойно это пережили (точнее, выжила 61 из 148 особей). Я много раз за зиму открывал окно спальни, снимал божьих коровок со стекол и стен и сотнями выкидывал на улицу. Все равно оставалось множество жучков, которые по вечерам скапливались на лампе для чтения. Когда ее выключали, насекомые перебирались в кровати. Обезвоженные в сухом помещении, они нередко пытались ночью заползти кому-нибудь в глаз, чтобы пососать оттуда влагу, или щипали кожу. К Пасхе божьи коровки стали толпами выходить из гибернации. Тысячи жучков наводнили дом, и в качестве последнего средства моя жена Рэйчел попыталась засосать их пылесосом. Как разъяренные скунсы, они выпустили свой токсичный секрет – химическую защиту. Рэйчел – биолог и образец терпимости к живым существам. Она радуется, когда дети приносят домой пауков, дождевых червей, слизней, многоножек и мокрецов. Но в апреле 2001 года, еще раз попробовав выступить против божьих коровок с пылесосом, она объявила вид Harmonia axyridis «отвратительным». Я не стал спорить.

Если я готов терпеть этих жуков, то в основном благодаря их хищным повадкам. Помимо пекановой тли, азиатские божьи коровки питаются сосущими растения насекомыми, такими как тсуговый хермес, который уничтожает тсуговые рощи от Вирджинии до Новой Англии. За свою жизнь одна азиатская божья коровка по оценкам может истребить от 600 до 1200 тлей. В 1960-х хермеса тоже завезли из Азии (правда, ненамеренно, скорее всего, с саженцами). Через 20 лет он стал серьезной проблемой. Если хермес нападает на тсугу, дерево неизбежно погибает. У меня проблем с тсугами из-за хермесов еще ни разу не было.

Третий вид насекомых, посещающий нас если не в изобилии, то часто, это один из видов златоглазок (семейство Chrysopidae). Яркая зеленая окраска у них распространяется на четыре больших крыла с нежными перепонками, натянутыми между сетью прожилок. У златоглазок определенно есть характер. Но на себе его испытывают только тли. Взрослые особи и личинки, которых в быту называют «тлиными львами», беспощадные хищники, как и родственные им муравьиные львы, чьи личинки строят в песке смертельные ловушки для муравьев. В отличие от всех остальных многочисленных зимних обитателей моего дома в Вермонте и домика в Мэне, дома я редко нахожу их больше дюжины, но часто встречаю зимой в лесу под отошедшей сухой корой деревьев (где никогда не вижу других своих посетителей). Златоглазки слишком редкие гости в домике, чтобы считать их угрозой.

Кое-кто специально приводит на зиму гостей в свое жилище. Мы с моим сыном Элиотом нашли бледно-желтых муравьев, зимовавших в камерах-гнездах под камнями. В этих камерах, которые крепились к корням и скалам, мы увидели белые как мел пузырьки, которые при ближайшем рассмотрении оказались тлей. Конечно, эта тля, близкий родственник тсугового хермеса, была здесь, потому что она полезна (для муравьев). Летом, когда муравьи снова выпускают ее пастись, она выделяет сладкую медвяную падь. А осенью, перестав доить тлей, муравьи надежно прячут их на зиму в подземные камеры, где мы их и нашли. Тля проводит в камере всю зиму, вероятнее всего, без всякого движения и никому не докучая.

Завидовать разнообразию и изобилию живности в моем домике зимой не обязательно. Каждый может получить этот подарок судьбы. Оставив в стенах несколько щелей, я оказался гостеприимным хозяином для плохих, хороших, красивых, а иногда и полезных существ.

Одно из моих любимых детских воспоминаний – это летучие мыши летними вечерами. В сарае всегда были ласточки, на лугу – рисовые трупиалы, а летучие мыши по вечерам обязательно сновали зигзагами вокруг сарая. Они порхали над полем и у поверхности соседнего озерца Пиз-Понд, когда в сумерках мы удили белых лавраков. Теперь я редко вижу рукокрылых, и мне их не хватает.

Мой отец очень интересовался летучими мышами (наряду со своей страстью к наездникам-ихневмонидам и любопытством к птицам, не говоря уже о домашней ласке из Болгарии), и иногда вечерами мы ходили охотиться на них с ружьем. Мать, которая во многих экспедициях была папиным препаратором, ошкуривала и набивала тушки. У каждого вида был свой характерный полет, свой способ порхать и выписывать зигзаги и особые места обитания, где этот вид можно было найти. Изучать летучих мышей было трудно и интересно, а видеть их – радостно. Коллекция отца, состоявшая, наверное, из пары дюжин образцов в ящиках под стеклом, в конце концов оказалась в Музее Бейтса в Школе Хинкли – Гуд Уилл в Мэне. Когда в 1999 году я в последний раз видел ее, то расстроился. Не потому, что мы убивали животных, – конечно, их смерть принесла нам некоторые сведения и, возможно, дала новое знание. Скорее меня опечалило глубокое невежество тех, кто никогда не видел летучих мышей, не работал с ними, не научился их ценить, а это одна из причин, по которой их численность на всем Американском континенте резко сокращается. Мало кто специально причиняет вред рукокрылым. Чаще всего зло вершится непреднамеренно, по незнанию и неосведомленности.

В те времена я не очень задумывался, как зимуют летучие мыши, а также (как и никто в последующие 23 года) не имел никаких представлений и не интересовался тем, где проводят зиму бабочки вида данаида монарх (Danaus plexippus), чьи привычные гусеницы с желто-бело-черными полосками питались ваточниками у сарая. Я собирал гусениц, кормил ваточником и выводил взрослых особей у себя в комнате. Я не подозревал, что у бабочек и летучих мышей может быть что-то общее и что продолжительное выживание и тех и других зависит от точного температурного режима в их зимнем мире, в точках земного шара, находящихся в сотнях и даже тысячах километров от неприступного рая мэнских лесов, где они казались неотъемлемой частью пейзажа. Официальная политика «охраны» бабочек состоит в том, что любопытным детям запрещают держать и собирать их, как будто всем так уж хочется это делать. По этой логике можно с тем же успехом обязать всех возиться с дикими животными, потому что некоторых взаимодействие с живой природой развивает. Лично мне кажется, что это было бы гораздо полезнее, чем отдалять людей от природы. Контакт с ней нужно поощрять.

Данаиду монарха летом можно увидеть на всей территории Соединенных Штатов и на юге Канады – до северной границы произрастания ваточника, которым питаются эти бабочки. Две их большие популяции разделены Скалистыми горами. Бабочки, живущие на западе от Скалистых гор, зимой мигрируют на побережье Калифорнии. Здесь они зимуют, образуя около 40 колоний, в том числе широко известные колонии в Мьюир-Бич, Санта-Крузе и Пасифик-Гроуве.

Долгое время ученые не знали, где проводит зиму восточная популяция. В 1937 году зоолог Фред Уркухарт со своей женой Норой, подозревая, что бабочки мигрируют, на домашней базе в Торонто стал наклеивать на крылышки тысячам насекомых крошечные метки с инструкцией присылать ему найденное. В течение нескольких лет исследователи составляли карту мест, в которых люди находили бабочек, сумели воссоздать маршруты перелетов и установили, что насекомые мигрируют на зиму в самую Мексику.

Сегодня известно, что восточная популяция данаиды монарха занимает территорию от восточного склона Скалистых гор до самого атлантического побережья. Бо́льшая часть насекомых осенью мигрирует на юг: бабочки пролетают до 4500 километров, чтобы перезимовать в 12 малюсеньких сосновых и пихтовых рощицах Трансмексиканского вулканического пояса в мексиканском штате Мичоакан. Здесь, в горах, бабочки зимуют на высоте от 2900 до 3300 метров, выбирая прохладные, но не слишком холодные места с высокой относительной влажностью и низкой ветреностью (Brower, Malcolm, 1991). В одной крупной колонии, где на площади около 1,5 гектара собирается примерно 14 миллионов бабочек-монархов, температура колеблется от 5,6 до 15 °C – близко к пороговому значению, при котором бабочки могут дрожать, чтобы подготовиться к полету. Здесь хрупкое ядро североамериканской популяции данаиды монарха располагается на зиму, чтобы бо́льшую ее часть провести в оцепенении.

Чтобы потрясающее зрелище миграции бабочек можно было наблюдать и впредь, нужно охранять прохладные леса, где есть условия для оцепенения, позволяющие насекомым растягивать запасы энергии. Мысль о том, что легкомысленный дровосек с бензопилой может смести с лица земли бо́льшую часть восточноамериканской популяции данаиды монарха, отрезвляет. Устойчивое выживание любого вида гарантировано постольку, поскольку гарантирована сохранность самой слабой из бессчетного числа, из тысяч связей, обеспечивающих его существование. Но в долгосрочной перспективе критическое значение будут иметь не только те рощи, где бабочки устраиваются на зиму. С учетом экологических изменений, например глобального потепления, из-за которого сейчас во всем мире с феноменальной скоростью тают ледники, в будущем станут важны альтернативные места для зимовки, которыми пока что бабочки не пользуются.

Бабочка данаида монарх

Чем больше скопление бабочек, тем меньше отдельная особь рискует попасться хищнику. Однако главная причина, по которой эти насекомые используют для зимовки определенные места, состоит в том, что здесь можно поддерживать низкую температуру тела, необходимую, чтобы сохранять энергетический баланс на протяжении трех месяцев, которые бабочка проводит в покое фактически без пищи (Masters, Malcolm, Brower, 1988). В среднем запасов жиров в теле бабочки на момент, когда она попадает на место зимовки, хватает примерно на 90 дней при температуре 15 °C (там же). Если бы температура тела у бабочек в состоянии покоя составляла 30 °C, из-за скорости метаболизма насекомые исчерпали бы жировые запасы меньше чем за десять дней. Кроме того, скорее всего, бабочки оказались бы обезвожены.

Также важно отметить, что миграционное поведение – беспокойство, направление полета, а также, возможно, его продолжительность и конечная точка – развивалось в эволюции. Бабочки не остаются просто в первом попавшемся прохладном месте, ведь там может стать жарко или слишком холодно. Они опираются на генетический, длительный родовой опыт. Поэтому и важны определенные места зимовки, надежность которых испытали предыдущие поколения.

К февралю, когда дни становятся длиннее и продолжительность светового дня переходит критическое для бабочек значение в 11,3 часа, находящиеся в оцепенении насекомые могут снова стать способными к размножению. Конечно, 11,3 часа – это не какое-то волшебное число в сфере размножения – ни для кого, кроме данаиды монарха. Как и место зимовки, этот конкретный промежуток времени отражает сложившуюся в эволюции «память рода». Эволюционная история данного вида показала, что приготовиться к возвращению к активности лучше всего именно при этой длительности светового дня. Бабочки ощущают, что она достигнута, а затем просто ждут следующего сигнала – температурного. Повышение температуры запускает в колонии мощную реакцию спаривания (Brower et al., 1977). После спаривания (еще один сигнал) самки мигрируют в северо-восточном направлении, возвращаясь в США и на юг Канады. В пути они реагируют на запах ваточника, который побуждает их откладывать на молодые растения зеленые яйца.

Долгое время ученые спорили, колонизирует ли всю восточную часть ареала первое весеннее поколение данаиды монарха, покинувшее место зимовки в Мексике, или на север бабочки продвигаются постепенно, за несколько поколений. С помощью веществ-карденолидов, которые содержатся в ваточнике (на человека они действуют усыпляюще и токсичны для сердечно-сосудистой системы), удалось выяснить: данаида монарх добирается до самых северных районов размножения, сменив до четырех поколений.

Чтобы получить этот ответ, ученые воспользовались тем, что у разных популяций ваточника разный набор карденолидов, которые химически отличаются друг от друга. Данаида монарх поглощает эти яды на стадии гусеницы, затем они хранятся в куколке и передаются взрослой бабочке, чтобы служить химической защитой от хищников. Если выделить эти вещества из тела бабочки, можно получить химический «отпечаток пальца» и сравнить его с веществами в ваточниках разных мест. Например, у зимующих бабочек в Мексике и особей на первом этапе миграции (в марте и апреле) обнаружили карденолиды, которых нет в мексиканских ваточниках и в растениях на юге США. По этому биохимическому следу можно понять, что зимующие и мигрирующие в начале весны данаиды монархи получились из гусениц, которые выросли предыдущим летом на севере США и в Канаде. И наоборот, у бабочек, собранных в мае и июне в Северной Дакоте, карденолиды соответствовали веществам из ваточников, которые растут только на юге США.

Теперь я каждую осень охотно и с восторгом наблюдаю за данаидами монархами, самыми выдающимися из мигрирующих насекомых США. В октябре красивые оранжево-черные полосатые бабочки, лениво взмахивая крыльями, плывут над солнечными полями, лесами и озерами, и хотя летят по одной, но все неизменно движутся в южном направлении. По вечерам они останавливаются, собираясь на сиреневых американских астрах, сосут их нектар, а утром греются на солнце, дрожат, поднимаются в воздух и продолжают свой путь.

Особей бабочки, помеченных осенью в Канаде, находили на тысячи километров южнее. К зиме основная часть восточной популяции успевает обосноваться в зимней горной резиденции возле Мехико, где до насекомых побывали их прапрабабушки и прапрадедушки. Они тратят неимоверное количество энергии, не зная, куда летят, чтобы попасть туда, где никогда не были. Бабочки тоннами повисают на деревьях, так что те, переливаясь оранжевым, образуют интересное зрелище.

Вопрос на миллион долларов: зачем данаидам монархам это нужно? Почему бы просто не остаться на севере для гибернации, как делает большинство бабочек? Как обычно, когда вопрос связан с историей, простого ответа нет: в истории, и особенно в эволюции, никогда не бывает, чтобы действовал один фактор, больше ни с чем не связанный.

Данаида монарх относится к семейству данаид (Danaidae)[37], тропической группе насекомых. Родственники этих бабочек живут в тропических долинах Новой Гвинеи, а также встречаются в американских тропиках. Предполагается, что предки современной данаиды монарха, Danaus plexippus, тоже были приспособлены к тропическому климату. Как и большинство бабочек, они предрасположены расселяться, когда кончается пища для личинок. Поскольку бабочки не могут пережить температуру замерзания, возникло сильное давление отбора, благодаря которому они стали распространяться не в случайном, а в определенном направлении: многие особи двигались не в ту сторону, но не оставили потомства, чтобы передать ему свои черты. Выжили только те, кому повезло отправиться на юг. Так в эволюции возникло и закрепилось определенное направление, а затем и место назначения.

По мере того как бабочки начали распространяться в определенном направлении, данаидам монархам пришлось столкнуться с другой проблемой. При ежегодной миграции по южным маршрутам им нужно было пересекать жаркие сухие области мексиканских пустынь. Здесь мощным летунам было практически негде подкрепиться, и в связи с долгим перерывом в питании они должны были испытывать на себе большое давление отбора в плане сохранения энергии. Вероятно, некоторые особи отчасти случайно оказались в горах, – возможно, туда их унесли тропические восходящие потоки воздуха. Однажды я видел скопления насекомых на горе Меру в Танзании, причем все они были в оцепенении. Прохладный горный воздух до такой степени понизил у них уровень расходования энергии, что они даже не могли летать. Они оказались как будто в охлаждаемом хранилище, которое заодно обеспечивает отсрочку от необходимости в питании до того момента, как насекомые снова согреются.

С учетом высокого темпа размножения насекомых представляется вероятным, что те немногие данаиды монархи, которых полет привел на время нехватки пищи в «охлаждаемое хранилище», получили в процессе естественного отбора огромное преимущество перед теми, кто остался на жаре в местах, где пищи мало, и исчерпал запасы энергии. Просеивая выживших, эволюция определила, где популяции проводить зиму. В соответствующих обстоятельствах такое обобщение должно быть применимо и к другим животным, в том числе богонгским бабочкам Agrotis infusa и летучим мышам.

В Австралии Agrotis infusa тоже мигрируют в прохладные горные области, где собираются большими группами (и где когда-то они служили важным источником пищи австралийским аборигенам). Эти бабочки мигрируют по тому же принципу, что и данаиды монархи: они сохраняют запасы жира на время долгой неподвижности, но при этом улетают не от холода, а от жары.

Летучие мыши – замечательный пример животных, которые избегают и низкой, и высокой температуры. Как и данаиды, и гоминиды, это тропические животные. Те из них, что живут на севере, – «белые вороны» (как Danaus plexippus в семействе данаид и Homo sapiens среди гоминид). Подобно людям, летучие мыши научились жить в северных широтах не потому, что толерантны к замерзанию, а потому, что умеют его избегать. Многие из них мигрируют, как данаида монарх, но при этом у рукокрылых гораздо больше свободы в выборе места назначения.

Обычно с миграцией ассоциируется движение с севера на юг, но она может протекать в любом направлении. Так, славки-черноголовки из Центральной Европы традиционно мигрировали зимой на юг, в Африку. Но за несколько десятилетий часть популяции птиц в результате естественного отбора стала летать с востока на запад и зимовать в Великобритании, где климат мягче и появились кормушки. Похожим образом северные летучие мыши многих видов тоже мигрируют туда, где можно поддерживать энергетический баланс. Но они достигают этого баланса без пищи. Как и данаиды монархи, они перемещаются в условия «охлаждаемого хранилища», где можно и сохранить запасы жира, и не бояться замерзнуть. Для многих рукокрылых таким местом оказались пещеры.

Если пищи не будет несколько месяцев, подойдет не любая пещера. Температура в ней должна быть не ниже 0 °C, иначе летучие мыши рискуют замерзнуть насмерть или растратить всю энергию на дрожание, пытаясь этого избежать. В то же время, если снаружи нечего есть, температура не должна быть высокой, потому что иначе даже в состоянии покоя метаболизм в конце концов исчерпает запасы жира. В целом каждые 10 °C, на которые повышается температура тела, удваивают скорость метаболизма (то есть скорость расходования энергии) в состоянии покоя.

На юге некоторые популяции летучих мышей мигрируют на север, где температура в пещерах (и самая низкая возможная температура тела) будет достаточно низкой, чтобы продолжительное время оставаться в оцепенении (McNab, 1974). Мало кто из рукокрылых может впасть в спячку при температуре в пещере выше 14 °C. Исключение составляют очень мелкие летучие мыши, которые не собираются в группки и таким образом повышают свою способность охлаждаться.

Летучая мышь летом отдыхает на листе

Впервые залетая в пещеру, летучая мышь не знает заранее, будет ли температура здесь подходящей, чтобы сохранить хоть сколько-то энергии до конца зимы, как и данаида монарх не может активно выбрать конкретное место в горах, где ее энергия к весне окажется правильным образом сбалансирована. Однако, если в конце концов животное выживет, значит, условия все же были подходящими – энергетический баланс оказался удачным, – и успешно перезимовавшие летучие мыши, скорее всего, вернутся на это же место следующей зимой. Они всегда так делают. Зимовка летучих мышей связана не только с действием естественного отбора – также проходят отбор пещеры, которые могут стать их постоянным пристанищем. Популяции летучих мышей никогда не образуются в пещерах, которые не подходят для зимовки. И наоборот, образовавшаяся популяция редеет, если условия портятся.

Летучие мыши живут долго и учатся на опыте, год за годом возвращаясь в пещеры, которые оказались надежными, возможно, на протяжении веков. Мало что могло изменить устойчивые условия в традиционно используемых ими укрытиях, пока не пришел человек. Неудивительно, что, когда люди стали тревожить летучих мышей в пещерах, это существенным образом повлияло на снижение численности некоторых видов. Мерлин Таттл из Публичного музея Милуоки исследовал связь между уменьшением популяции и проникновением людей в пещеры на примере вида Myotis grisescens, который находится под угрозой вымирания.

Как и другие рукокрылые, Myotis grisescens пользуются ограниченным набором пещер. Они собираются в группы плотностью более 1800 особей на квадратный метр, а размер популяции в пещере можно оценить, измерив покрытую мышами площадь потолка. Колонии этого вида встречаются менее чем в 5 % всех пещер, а люди сюда заходят в основном в целях спелеологии и вандализма, в том числе спровоцированного органами здравоохранения, которым случалось поджигать полную летучих мышей пещеру, потому что поступило ложное сообщение о бешенстве. В двух пещерах в Алабаме и Теннесси, куда люди вторгались больше всего, исчезло 90 % летучих мышей, а в пяти редко посещаемых пещерах популяция осталась стабильной.

Чтобы остановить иногда катастрофическое снижение популяции, стали перестраивать входы в пещеры, желая ограничить проникновение туда людей или сделать его невозможным. Но по иронии судьбы эти действия, совершенные с добрыми намерениями, принесли неоднозначный результат: некоторые популяции восстановились, но в других случаях – из-за того, что вход в пещеру оборудовали неправильно, – гибла целая колония. Возможные причины описаны на примере находящихся под угрозой исчезновения индианских ночниц (Myotis sodalist). Самка индианской ночницы живет почти 15 лет, самец чуть меньше (Humphrey, Cope, 1977). Размножаются они медленно. Самка приносит первого детеныша в возрасте двух лет и после этого рождает по одному детенышу в год.

Летом летучие мыши этого вида расселяются по большей части восточных штатов, но около 85 % популяции зимует всего в семи пещерах, а половина популяции занимает лишь две из них. С тех пор как в 1973 году этот вид стал охраняться законом, популяция индианской ночницы к 1980–1981 годам снизилась примерно на 28 % и еще на 36 % за следующие десять лет. Четверо ученых из четырех разных музеев провели исследование (Richter et al., 1993), которое показало, что загадочное сокращение числа летучих мышей вызвано перестройкой входов в пещеры. Например, с начала 1960-х, когда переоборудовали входы, до начала 1990-х популяция летучих мышей в пещере Хандрид-Доум в Кентукки упала от 100 000 до 50 особей. После постройки каменной стены, которая ограничила вход в Виандотскую пещеру в Индиане, популяция здесь сократилась от 15 000 до 1400 особей к 1957 году, за 25 лет. От 1000 до 2000 летучих мышей по-прежнему зимовали в этой пещере до 1977 года, когда стену убрали. Популяция тут же стала восстанавливаться, пока через 15 лет не достигла почти исходной численности. В конце концов ученые пришли к выводу, что перестройка входа в первую очередь ограничила воздушный поток и в пещере стало теплее. В Хандрид-Доум, где численность ночниц упала особенно резко, температура повысилась от 4–6 до 11 °C. В результате летучие мыши, которые обычно проводят спячку при 4–8 °C, недостаточно охлаждались.

У этого вида температура тела в спячке практически равна температуре воздуха, от –3 до 30 °C (Henshaw, Folk, 1966). При самой низкой температуре в этом диапазоне животные выходят из спячки и немного дрожат, чтобы разогреться до температуры чуть выше температуры воздуха (особи близкородственной им малой бурой ночницы, Myotis lucifugus, не могут выйти из спячки при такой низкой температуре и примерно при –5 °C замерзают насмерть). Но главную опасность для индианской ночницы в традиционно используемых ею пещерах составляет не быстрое замерзание, а медленная смерть от голода при температуре выше 10 °C, когда из-за повышенного метаболизма в состоянии покоя к концу зимы летучие мыши уже исчерпывают запасы жира.

Чтобы проверить последнюю гипотезу, биолог Андреас Рихтер из Колледжа Эрлхэм в Индиане с тремя коллегами сравнили потерю веса у летучих мышей в двух пещерах с разной температурой. Летучие мыши, висевшие при более высокой температуре, теряли массу на 42 % быстрее, и мертвые животные были истощены. На самом деле изменение условий в перестроенной Виандотской пещере повлекло такую смертность животных с 1953 по 1978 год, что вся популяция здесь должна была исчезнуть. Но летучие мыши притягивают друг друга, так что видимая стабилизация популяции на уровне 1000–3000 особей скорее была плохой новостью, чем хорошей. Она произошла из-за притока животных откуда-то еще. Пещера работала как воронка, смертельная ловушка. Губительное действие температуры, повысившейся всего на 5 °C, вышло далеко за ее пределы. Судьба летучих мышей и бабочек всецело зависит от условий, к которым они приспособились в зимнем мире.

Зимой всевозможные создания образуют тесные сообщества, даже те, кто не совершает набегов на уютные домики и не ищет тепла. Как-то ноябрьским днем, несколько лет назад, я присел на корточки на недавно опавшей, но уже свалявшейся в подстилку листве в лесу. Через несколько секунд я почуял запах, который ни с чем нельзя перепутать, – запах мраморного клопа. Покопавшись в листве, я нашел скопление из нескольких десятков клопов, которые, вероятно, устроились зимовать. Я потревожил их бивуак, и они выпустили вонючий защитный секрет. Мне не пришлось пробовать их на вкус: я уже знал, что они не лучше данаиды монарха (но в этом рейтинге деликатесов им далеко до кучки зимующих паучьих яиц!).

Противным запахом и вкусом обладает не только мраморный клоп. Это наверняка можно сказать почти о любом ярком насекомом (кроме некоторых, которые им подражают). Если чересчур потревожить божьих коровок, которые тысячами собираются осенью у меня дома и в Мэне, и в Вермонте в надежде остаться на зиму, они испускают чудовищный запах паленой резины. Некоторые виды этих жуков семейства Coccinellidae образуют миллионные скопления, и в Калифорнии и других местах на западе США, где они располагаются под камнями или у подножия деревьев в горах, их собирают ведрами и продают садовникам для борьбы с тлей. И мраморные клопы, и божьи коровки, скорее всего, образуют группы, чтобы усилить действие ужасного запаха. Таким образом, если вы хотите снискать репутацию вонючки, нужно самому плохо пахнуть, выглядеть как вонючка, а еще лучше держаться вместе с теми, кто пахнет так же, как и вы.

Собираясь зимой вместе, некоторые животные, по крайней мере из числа змей, получают и другие преимущества. Одно из самых удивительных скоплений образуют садовые ужи подвида Thamnophis sirtalis parietalis в Манитобе. Как и мраморный клоп, садовый уж испускает мерзкий запах, если на него наступить или иным образом его потревожить. Извивающиеся массы этих змей каждую осень набиваются, как живые макаронины, в особые расщелины в скалах на бесплодной земле близ Виннипега, по 10 000 в каждое углубление на нескольких кубических метрах. Проводя здесь зиму, змеи не замерзают и оказываются под защитой. По-прежнему оставаясь вместе, прямо перед тем, как расползтись весной, они удовлетворяют еще одну первичную потребность.

Самцы вылезают из щелей в скалах раньше, чем самки, и ждут у края, чтобы перехватить их. Стоит самке показаться из убежища, как ее окружают десятки ухажеров. Любопытно, что некоторые самцы прикидываются самками и вводят в заблуждение других самцов (Shine, Mason, 2001). Их поведение необъяснимо (пока)[38], но я верю, что с появлением новой информации станет понятно, в чем дело.

С поведением животных в скоплениях связана определенная доля таких загадок. Несколько лет назад я получил письмо от человека с Аляски, который писал, что наблюдал зимой в лесу общественную ночевку ворон, где «землю усеяли дерущиеся птицы, кидавшиеся друг на друга со смертоносными ударами». Он никогда не видел подобного. Я тоже. И, как бы я ни старался придумать логически допустимый сценарий, объяснить это явление мне не удавалось.

Общественная ночевка птиц – это не закрытое общество. Мой коллега Джон Марцлуфф (вместе с которым мы три года изучали воронов) периодически вводил воронов, долгое время проведших в неволе, в устоявшиеся сообщества этих птиц, и новые птицы, без сомнений, присоединялись к группе, а та их тут же принимала. На следующее утро его во́роны следовали за остальной группой на место кормежки, например к туше оленя или коровы. Чужаков никто не гнал. Птицы на общественной ночевке терпимы даже к другим видам. В Старом Свете вместе с воро́нами иногда ночуют сороки, галки и во́роны. Хотя в целом в Северной Америке ночевки врановых скорее ограничиваются одним видом, крупные стаи трупиаловых возле Берлингтона в Вермонте иногда включают в себя красноплечих черных трупиалов, обыкновенных граклов и коровьих трупиалов. Кажется, стая готова терпеть практически неограниченное число птиц. Есть сообщения о ночевках ворон на западе США, где собираются по несколько миллионов особей.

В научной литературе о стайном поведении ничто не позволяет объяснить групповую драку, а птицы, которые во время сезона размножения дерутся и защищают свою территорию, собираясь на ночевку, оставляют свои разногласия. За что драться, если птицы ночуют вместе, потому что нуждаются друг в друге? Кроме того, если уж птицы с социальным поведением дерутся, то не бьют друг друга насмерть. (Так как же объяснить это письмо с Аляски? Подождите немного, и я попытаюсь это сделать.) Иногда воро́ны ведут себя агрессивно, но, насколько я видел, в таких случаях группа птиц всегда нападает на отдельную особь: мне не приходилось наблюдать, чтобы предполагаемых жертв было больше одной. Казалось очень странным, что вороны практически повели войну в стае на ночевке и продолжали биться, не покидая своего места, вплоть до жестокого кровопролития. Коротко говоря, я не поверил тому, что прочел, потому что это не вписывалось в мои знания, представления и предыдущий опыт. Казалось, это очередное странное сообщение, которые слышишь постоянно и которые почти неизменно оказываются результатом ошибки в определении вида или ложных наблюдений. Так что я бы выкинул рассказ о воронах-убийцах из головы, если бы не некоторые мои наблюдения за этими птицами в Берлингтоне, штат Вермонт.

Последние 20 лет я каждый год наблюдаю ворон, когда те прилетают зимой в район Берлингтона. С наступлением сумерек они устраиваются на ночевку стаей, где могут быть тысячи птиц. Они подлетают к месту ночлега бесконечными вереницами, полосами и летят высоко, образуя полупрозрачные серые облака на фоне снежной шапки горы Мэнсфилд вдали. Стоит только подумать, что все уже прибыли, как появляются новые птицы, и кажется, что их поток бесконечен. Все они собираются в одной темнеющей точке в городе или рядом с ним.

Каким бы зрелищным ни был этот полет к ночлегу, меня больше всего занимает, какие именно места птицы выбирают для ночевки. Воро́ны никогда не устраиваются ночевать ни в лесах, где птицы обычно гнездятся летом, ни на соснах по краям полей, которые они часто населяют. Любопытно, что они, похоже, стали предпочитать в качестве места для ночевки зимой центр города, где располагаются в непосредственной близости от суеты, шума, движения и огней. Однажды я видел, как вороны заняли рощу сосен у автострады 89, оказавшись посреди нагруженной развязки на выезде из Берлингтона.

Как-то вечером я снова смотрел, как воро́ны слетаются в сердце торгового района на улице Чёрч-стрит. Их клубящееся облако кружило и кружило над вечерней городской толпой, направляющейся по ресторанам и театрам. Птицы как будто искали, куда приземлиться. Я смотрел, как они пролетают мимо рощиц на краю города – мне эти рощицы казались идеальным местом для ночлега, – но птицы продолжали возвращаться в центр. В конце концов они уселись на несколько молодых тополей у ресторана Bove’s. Птицы все прибывали и вскоре тесно облепили ветки. И тут я вдруг понял, почему они выбрали именно это место.

Горячие споры о том, почему птицы ночуют стаями, идут уже несколько десятилетий. В 1950-х годах британский биолог В. К. Уинн-Эдвардс предположил, что птицы устраивают общественные ночевки с целью оценить размеры популяции и понять, когда пора размножаться, чтобы поддерживать ее стабильный размер. Сегодня биологу эта идея покажется не более правдоподобной, чем астроному предположение, что Солнце вращается вокруг Земли. Теорию Уинна-Эдвардса о том, что птицы объединяются ради общего блага в ущерб личным интересам, назвали «групповым отбором». Животные действительно могут действовать сообща, но конкретный пример к теории ученого звучал настолько смешно, что его детище недолго думая отвергли. Однако стали возникать и другие идеи. Уильям Гамильтон ввел гипотезу «эгоистичного стада», которая утверждает, что животные объединяются в группы ради личной безопасности, используя друг друга как щиты. На общественной ночевке отдельные птицы тоже получают выгоду от того, что надвигающуюся опасность видит множество глаз. Гипотеза Гамильтона выглядела осмысленно и хорошо сочеталась с эмпирическими наблюдениями.

Затем израильский биолог Амоц Захави стал рьяно отстаивать третью гипотезу, которая давала правдоподобное объяснение и другим видам группового поведения. Захави предположил, что благодаря общественным ночевкам птицы получают информацию о том, где искать пищу. Гипотеза «информационного центра» Захави вызвала немало споров и спровоцировала публикацию сотен статей в научных журналах, вероятно, потому, что подозрительно напоминала частный случай «группового отбора». Наши данные об общественных ночевках воронов в Мэне, а особенно демонстрация того, как неопытную птицу, которая присоединилась к стае, приводят к туше животного (Marzluff, Heinrich, Marzluff, 1996), вероятно, стали первым эмпирическим доказательством гипотезы «информационного центра» Захави (конечно, кое-кто, придираясь к мелочам в вопросе механизма, продолжает утверждать, что поведение воронов – это «групповой отбор», поскольку его нельзя представить как взаимовыгодный обмен между отдельными птицами, а можно только как эксплуатацию отдельными особями группы, которая владеет информацией). Ни одна из этих гипотез не объясняет, почему собираются вместе по ночам золотоголовые корольки, ведь, находясь в укрытии и, возможно, в оцепенении, они не могут мгновенно отреагировать на хищника и спастись от него, даже если кто-то из птиц поднимет тревогу. Они не получат преимуществ и оттого, что кто-то из соседей найдет пищу, потому что их пища широко рассеяна. Корольки образуют группы ради тепла: в отличие от врановых, они стремятся к телесному контакту.

Наблюдая за воро́нами в городе и гадая, какая из имеющихся гипотез о скоплениях здесь действует и действует ли вообще, я вспомнил, как мне случалось видеть огромные стаи ворон в других местах и в Северной Америке, и в Европе. Когда-то вороны считались исключительно сельскими птицами, но в последние 50 лет они во всем мире стали появляться в городах. То, как птицы стали избегать леса и стремиться к городским огням и шуму, явно что-то значило. Это не было единичное наблюдение. Птицы спокойно могли собраться в лесу в 800 метрах от города, но они пролетели много километров, чтобы попасть сюда, где им пришлось долго искать подходящее место для насеста и в конце концов остановиться на скудных в центре города деревьях.

За прошлый век по всему Североамериканскому континенту ворон стало гораздо больше, и все больше их прибывает в города. Чтобы обосновать эти два утверждения, сошлюсь на сообщение Гордона Хэнсона, биолога из Оклахомской комиссии по охоте и рыболовству, в 1946 году опубликованное в журнале Oklahoma Game and Fish News (2: 4–7, 18). В этом сообщении указаны места расположения 47 «основных» зимних ночевок ворон в Оклахоме, где собиралось по 200 000 и больше птиц. «Все началось еще в 1933 году, – пишет Хэнсон, – когда Оклахомская комиссия по охоте и рыболовству впервые обратила внимание на то, что число зимующих ворон в штате пугающе растет, а птицы стали занимать значительно большую площадь». Вороны питались зерновыми культурами и прибывали с северных гнездовий, с прерий в провинциях Канады, где они «разоряли гнезда водоплавающих птиц на утиных фермах». Так как в Оклахоме значительно выросло число зимних ночевок и их размеры, комиссия обзавелась металлическими цилиндрическими бомбами со стальной дробью и динамитом и стала ежегодно проводить кампанию по бомбежке ворон. Через 11 лет бомбардировщики штата хвалились тем, что число убитых ворон достигло около 3 763 000. С учетом этих данных – и того, что в городах люди, вероятно, стали бы возражать против применения динамита, – я предполагаю, что места ночевок птиц, которые подверглись бомбардировке, а может быть, и другие, находились на природе, а не в городах, как это часто бывает теперь.

Сегодня вороны охраняются государством, им не грозят динамитчики из охотничьих комиссий штата с их наклонностями и другие люди, которые считают своим долгом убивать этих птиц при каждой возможности. Тем не менее у ворон есть враги и в природе, в первую очередь виргинские филины. Виргинские филины гнездятся зимой, в это время им нужно много пищи для быстро растущих птенцов. Я нашел два их гнезда и слышал по ночам их крики в пределах трех километров от центра Берлингтона. Вороны считают филинов своими злейшими врагами, и, если заметят одного из них, по стае идет тревога. Тогда десятки птиц быстро слетаются, безжалостно нападают на филина и гонят его как можно дальше от того места, где собрались ночевать. Как показали мои подробные наблюдения за Бубо, ручным, но свободным виргинским филином из книги «Сова одного человека» (One Man’s Owl), днем вороны с легкостью переиграют этих крупных, но несколько неуклюжих хищников. Другое дело ночью. Ночью воронам стоит собираться в «эгоистичное стадо» Гамильтона, так же как на рассвете имеет смысл вступать в «информационный центр» Захави. Одно не исключает другого. Общественная ночевка может выполнять больше одной функции. Чем больше преимуществ она дает, тем более вероятно, что она будет развиваться и поддерживаться.

То, что, как мне казалось, я видел в Берлингтоне – когда вороны пытались попасть в центр города, – не было отклонением от нормы. В исследовании вороньих ночевок в городе Вудленд в долине Сакраменто в Калифорнии биологи Пол Горенцель и Терелл Сэлмон сообщают, что зимние общественные ночевки ворон чаще располагаются в коммерческих (а не спальных) районах города, для которых характерен высокий уровень освещения по ночам, а также на мощеных парковках и в торговых зонах, где шумно и покой постоянно нарушают люди и транспорт. По центру Вудленда и Берлингтона, как и в большинстве хорошо освещенных шумных городов, не рыщут виргинские филины.

Это наконец возвращает нас к необъяснимой истории о воронах, которые «дрались» и до смерти «били» друг друга на месте ночевки. Видимость бывает обманчива. Дьявол почти всегда в деталях. Наблюдатель упомянул, что этот случай произошел в лесу, значит, к месту ночлега птиц могла подобраться пара виргинских филинов. Также возможно, что ночь была очень облачной и, когда хищники напали на ворон, возникло смятение. Кругом, вероятно в панике, метались тысячи птиц, и филины покалечили множество ворон, которые ранеными падали на землю. Я сам как-то видел убитую совой ворону, от которой хищник унес лишь небольшой кусочек мяса. Когда наблюдатель прибыл утром после нападения филина, возможно, он услышал тревожный гам раненых птиц. Поскольку ворон в темноте было множество, филинам не нужно было сдерживаться. Описание побоища на месте вороньей ночевки напомнило мне сцену, о которой я слышал от орнитолога Джереми Хэтча, – здесь виргинский филин напал на колонию крачек: «По дну сухого водоема было разбросано около 40 тел: большинство без головы, крылья в основном вырваны или как минимум сломаны. Иногда не хватало ног. Не выпотрошены. Не ощипаны».

В боли и страхе вороны, не понимая, кто на них напал, могли счесть виновными своих соседей и в отчаянии и гневе наброситься на них. Точно восстановить события в истории с воюющими воронами невозможно, но в одном можно быть уверенным: в зимних скоплениях разнообразные животные, помимо тепла, получают массу преимуществ, но только не в случае драки.

В последнее время появился более популярный и пугающий по сравнению с историей о воюющих воронах миф о том, что этот вид может вымереть из-за получившего широкую огласку вируса Западного Нила. Иногда вороны погибают от этого вируса (и других причин), также есть случаи, когда он убивал человека. Если в каком-то месте находят мертвую инфицированную вирусом ворону, в этой области могут исчезнуть «все» такие птицы. Но нет оснований заключать, что «…стоит в каком-то районе появиться вирусу Западного Нила, как все вороны в этом месте тут же гибнут» (статья «Молчание ворон» (The Silence of the Crows) в Washington Post от 30 августа 2002 года), и тем более, что мы «становимся свидетелями исчезновения ворон из американского пейзажа». Я не вижу признаков того, что эти птицы исчезают из «американского пейзажа», и нет свидетельств, что их истребляет взаимная вражда или вирус. Убитых вирусом ворон, скорее всего, просто находят в местах, где птиц много – на общественных ночевках, а поскольку эти скопления носят строго временный характер и сохраняются только на протяжении зимы, само собой разумеется, что вороны исчезают после того, как некоторые из них погибли. Не нужно снова устраивать правительственные бомбардировки и убивать по 200 000 ворон, чтобы избавиться от нескольких больных птиц.

В конце июля лето начинает клониться к закату. Цикады и кузнечики еще не завели свою осеннюю симфонию, но птицы уже почти не поют. На землю спускается тишина. Певцы из числа насекомых все еще находятся в стадии личинок, а вчерашние птенцы вылетели из гнезд. Семейные узы порваны, и молодые птицы множества видов заключают союз друг с другом, чтобы наравне с родителями образовать кочующие группы. В число странников входят огромные болотные популяции красноплечих черных трупиалов и обыкновенных граклов. Я периодически вижу их среди тополей и ясенелистных кленов по низким берегам реки. Стаи из десятков тысяч граклов и иногда красноплечих трупиалов в конце лета и осенью прокатываются по лесу бульдозером или, точнее, огромным пылесосом, если говорить в функциональном плане. Впереди стаи на землю спускается передовой отряд, переворачивает свежую опавшую листву, ищет пищу, пока другие спешат следом. Задние птицы пролетают вперед, избегая мест, которые уже обысканы, и таким образом стая как будто перекатывается дальше. Порой шумные черные группки задерживаются на деревьях, то присоединяясь к общей суете, то отбиваясь от стаи. Граклы остаются в стаях большую часть осени и зимы, продвигаясь все дальше на юг. Вероятно, они мигрируют только на такое расстояние, чтобы найти пищу. Ранней весной полчища трупиаловых прилетают обратно. Вернувшись в начале весны, птицы отделяются от стаи лишь на короткий период, около трех месяцев, а затем некоторые из них образуют полуколонии на время гнездования.

Когда трупиаловые улетают, чтобы большую часть времени провести в стаях южнее, в Новую Англию прибывают другие виды с мест гнездования в тундре и тайге на Канадском щите, где они живут парами. Эти птицы собираются в стаи и перемещаются в них только с приближением зимы. В зависимости от наличия пищи – семян и зимних ягод, из года в год очень разных по составу и количеству, – эти птицы каждый год появляются непредсказуемо.

Большинство зимних гостей с севера – вьюрковые, которым нужны древесные семена: чечетки, сосновые чижи, вечерние американские дубоносы, обыкновенные клесты, белокрылые клесты, щуры. Но с севера также прилетают плотные стайки как минимум одного вида, питающегося плодами, – обыкновенные свиристели, и одного, питающегося семенами трав или сорных растений, – пуночки. Местные американские чижи, летом живущие поодиночке, зимой тоже собираются в стаи, но остаются здесь. Пурпурная чечевица остается только иногда, ее стаи непрочные и небольшие. Образуют зимние стаи отдельно от своих двоюродных братьев, обыкновенных свиристелей, и американские свиристели, которые гнездятся у нас летом. Зимние стаи – распространенное явление. Чем оно объясняется?

Вряд ли существует единое объяснение. Как и в случае общественных ночевок, здесь действует множество взаимосвязанных причин, об относительном значении которых много спорят в научной литературе. Вероятно, в число преимуществ, которые получает птица, присоединившись к стае, входит и эффект «множества глаз», следящих за опасностью, и упомянутый эффект «эгоистичного стада», уменьшающий риск попасться хищнику, а также эффект обучения, когда можно воспользоваться знаниями остальных членов группы. То, что стаи образуются именно зимой, может быть связано либо с различиями в летнем и зимнем рационе, либо с тем, что перемещаться группой и одновременно выращивать потомство невозможно или трудно.

Летом большинству северных птиц нужно кормить птенцов насыщенной белками пищей, чтобы птенцы быстро взрослели. Это значит, что им приходится выискивать спрятанную и сильно рассеянную пищу, в основном насекомых. На охоте предпочтительна личная инициатива. Зимой снова можно переключиться на высокоэнергетический рацион, например плоды и семена, которые часто распределены по обширной территории, но в больших скоплениях, так что множеству пар глаз их найти легче, чем одной, а делиться пищей не так уж затратно, к тому же кормиться в одиночку в зимних условиях хорошо просматриваемой местности рискованно. Но почему все, кто питается семенами и плодами, делятся на стаи по видам?

Вероятно, это тоже связано с рационом. Большинство птиц, питающихся семенами, специализируются на определенном типе семян, и, присоединяясь к стае, птицы получают именно ту информацию, которая важна для них. Так, чечетки и американские чижи едят березовые семена, слишком мелкие для вечерних американских дубоносов, и последним приходится искать пищу отдельно. Пуночки питаются семенами трав, осоки и других полевых растений. У вечерних американских дубоносов мощный толстый клюв, которым они ломают семена ясеня американского, а у мелких вьюрковых такого клюва нет. Клювы клестов специально приспособлены раздвигать чешуйки еловых и сосновых шишек. У сосновых чижей длинные тонкие клювы, ими хорошо вытаскивать семена из-под чешуек в шишках тсуги. Поскольку предпочтения у птиц разные, а чтобы добывать разные семена, нужны разные инструменты, представителям каждого вида выгодно объединяться и перемещаться с себе подобными. Впрочем, среди «птиц одного полета», стремящихся держаться вместе, есть яркие исключения. Это постоянные обитатели зимних лесов, питающиеся насекомыми. Во всем мире насекомоядные птицы образуют примечательные многовидовые стаи. Последние примерно десять лет я вел им учет и наблюдал за такими стаями в зимнем лесу в Мэне: казалось странным, что птицы, летом живущие поодиночке, так резко меняют поведение зимой. Почему такие разные виды птиц, питающиеся совершенно разными насекомыми и почти никогда не кормящиеся на скученных кустах с ягодами или семенами, зимой, и только зимой, держатся вместе?

Смешанные птичьи стаи встречаются не только в зимних лесах Мэна. В жарких низинных лесах в Танзании, в Восточной Африке, я, бывало, искал шумные группы определенного вида – лесного ткача, а найдя их стаю, неизбежно видел в ней несколько видов бюльбюлевых, бородатковых и мухоловковых, которые перемещались вместе. Одна из теорий об объединениях насекомоядных птиц состоит в том, что одни члены группы выступают загонщиками и обеспечивают добычей других. Например, дятел может согнать со ствола дерева насекомых, которых, когда они взлетят, поймают специалисты по летающим насекомым, такие как мухоловковые. По тому же принципу египетская цапля сопровождает буйволов, чтобы ловить насекомых, которых они спугнут, а некоторые стрекозы летят за крупным млекопитающим, идущим в траве, как однажды было со мной в Ботсване (стрекозы даже погнались за мной, когда я побежал). Еще одна причина, не исключающая других, состоит в том, что держаться вместе безопаснее. Когда начеку больше глаз, высматривающих таких хищников, как змеи и ястребы, можно тратить меньше внимания на то, чтобы быть бдительным, и больше заниматься поисками пищи.

Так же как в Африке я искал ярких оранжево-черных ткачей, которые могут привести вас к скоплению массы интересных птиц, теперь в зимних лесах Мэна я ищу гаичек. Обычно вместе с зимней стаей гаичек возле моего домика появляются другие виды – два-три золотоголовых королька, пара канадских поползней, пара американских пищух, а иногда и несколько пушистых дятлов.

Стая американских чижей кормится березовыми семенами

Видимо, стаи гаичек особенно сильно привлекают представителей этих четырех видов, потому что без гаичек они почти никогда не встречаются вместе. Я ни разу не видел пищух с дятлами, а поползней с пищухами, хотя все три вида часто можно встретить поодиночке. Либо они ищут гаичек и следуют за ними, либо гаички ищут их, но последнее маловероятно: стая гаичек не может следовать за полудюжиной других видов одновременно. Кроме того, в любой многовидовой стае гаички всегда преобладают, они значительно шумнее и сильнее бросаются в глаза, чем остальные члены группы. Они – самая заметная «мишень». Едва ли можно пропустить стаю гаичек, а вот сопровождающих их американских пищух, поползней, корольков или пушистого дятла или двух, которые часто ведут себя тихо, неприметно и скрытно, можно не заметить.

Насекомоядные зимние птицы мало конкурируют друг с другом, потому что каждый вид либо ищет пищу на своих деревьях, либо на своей части одного и того же дерева, либо охотится на разную добычу. Однако я сомневаюсь, что эффект загонщика, который вполне может действовать в стае летом или в тропическом лесу, когда птицы не выводят потомство, применим к зимним группам. Замороженные насекомые не движутся, их не сгонишь, чтобы они стали мишенью для другого члена стаи. Тогда вероятной альтернативой становится гипотеза множества глаз, которые обеспечивают защиту от хищника.

Корольки в многовидовой стае зимой (вместе с пушистыми дятлами, американскими пищухами, канадскими поползнями и гаичками)

Думаю, объединяться в стаи выгодно в любое время года, но летом такая возможность ограничена, потому что птицы привязаны к гнезду. Зимой, когда одним из факторов выживания становится ограниченное количество пищи, в отсутствие конкуренции за питание стая может дать еще больше преимуществ. Ведь в стае птицы могут постоянно уделять больше внимания поискам еды и быть менее бдительными, высматривая хищников.

В зимнем лесу в Мэне я почти всегда вижу золотоголовых корольков в группах по две-пять особей. Хотя стаи у них маленькие, корольки держатся удивительно сплоченно. Австрийский орнитолог Эллен Талер, изучая корольков в неволе близ Инсбрука, обнаружила, что птицы издают особые крики, приближаясь к месту ночевки. Эти крики привлекают членов группы, в которой корольки вместе искали пищу. По второму призыву к сбору птицы стягиваются в тесную кучку-кластер. Оказавшись вместе, птицы в центре группы втягивают головы в плечи, так что клюв смотрит вверх. Птицы по краям засовывают голову под перья крыла, повернув ее назад. В теплую погоду у птиц уходит около 20 минут на то, чтобы занять свои места, но, когда холодно, они собираются всего за пять минут, а брачные пары и потомки одних родителей всегда делают это за считаные секунды. Видимо, корольки узнают членов своей семьи по голосу и более охотно образуют группы с ними, чем с чужаками.

Вероятно, среднее число корольков в зимних группах возле моего домика в Мэне слишком мало, чтобы действовала гипотеза «множества глаз» или «эгоистичного стада». Но если собираться вместе необходимо, чтобы пережить холодную ночь, как предполагают физиологические исследования, согласно которым, прижимаясь друг к другу, две птицы экономят значительное количество энергии, то для этого может быть достаточно всего пары птиц. Однако вряд ли в сумерках волшебным образом появится кто-то, рядом с кем можно погреться, если все птицы целый день носятся сломя голову по густому лесу в поисках почти невидимых гусениц, которыми питаются. Возможно, выживание корольков зимой зависит от их способности привлекать друг друга и поддерживать голосовую связь с другими особями на протяжении дня, особенно в густых хвойных лесах, где корольки не только редко встречаются, но почти невидимы. Нельзя оставлять на волю случая наличие соседей, с которыми можно согреться: если группа теряет одного или нескольких членов, остальные в некоторые холодные ночи могут оказаться обречены на смерть от мороза, особенно если днем перед этим добыли мало пищи. Тогда нет ничего удивительного в том, что зимняя стайка корольков, даже крошечная, никогда не затихает больше чем на несколько секунд подряд. Птицы стараются оставаться на связи. Если же корольку случится отделиться от спутников, то, найдя шумную стаю гаичек, он наверняка вскоре встретит еще кого-то из себе подобных. Во всяком случае, для меня это надежный способ найти корольков.

Гадая, чем питаются зимой ночующие в городе воро́ны, я мешками собирал на месте ночевки отрыгнутые комочки погадок и разбирал их. Непереваренные остатки пищи, не прошедшие через пищеварительную систему птицы, главным образом содержали семена ягод. Некоторые погадки состояли в основном из семян девичьего винограда. Другие были образованы массой семян распространенных видов калины (Viburnum), а в некоторых были семена дикорастущего падуба. В начале весны многие комочки состояли почти исключительно из непереваренных семян сумаха оленерогого. В вороньих погадках можно было найти почти все виды зимних ягод, а разбирать их было не менее интересно, чем совиные, полные костей и шерсти.

Из известных мне 38 местных видов ягод[39] только 9 быстро зреют и гниют. Это летние ягоды, такие как клубника, ирга, или коринка (род Amelanchier), малина, черника, голубика и плоды черемухи. Эти ягоды одна за другой вызревают с мая по конец августа и портятся за несколько дней. Остается 29 зимних видов ягод, все из которых созревают от ранней до поздней осени. Они несладкие, зато всю зиму остаются на ветке.

Я начал обращать внимание на зимние ягоды, когда стал наблюдать за птицами. Ягоды и птиц издавна связывает сложное сплетение взаимоотношений, не менее замысловатых и интересных, чем между цветком и пчелой, хотя не всегда столь же очевидных и доступных взору, потому что здесь действие разворачивается в течение нескольких сезонов, а не минут.

Наблюдение за характерными для зимы ягодами может оказаться медленным спортом, если у вас нет удачной площадки и вы не ведете многолетний учет. Мне повезло иметь под боком бобровую запруду, куда я регулярно заглядываю посмотреть, что происходит. Здесь можно найти многие виды ягодных растений. Бобровое озерцо окружает настоящий частокол калины зубчатой (Viburnum dentatum), чьи темно-синие ягоды выделяются, поскольку держатся на ветке на ярко-желтом черешке.

Сочные плоды зубчатой калины осенью обеспечивают птицам весьма обильные пиршества. Осенью 2000 года я подсчитал и взвесил плоды с 20 кустов, оценил количество кустов вокруг озерца и вычислил, что маленький бобровый пруд дает чуть больше тонны птичьего корма. От начала сентября и до ноября включительно здесь друг за другом волнами пролетали сотни странствующих дроздов и несколько дней кормились, прежде чем двинуться дальше. Лазурные птицы, голубые сойки, скворцовые, рябчики и хохлатые дятлы тоже питались калиной, и к началу марта, когда ягоды, вероятно, могли бы особенно пригодиться местным оседлым птицам, ни одной не осталось. При этом к февралю ягоды зубчатой калины высыхают, желтые черешки, которыми они крепятся к веткам, становятся ломкими и блеклыми, и оставшиеся плоды опадают. Таким образом, хотя их едят многие птицы, они, по-видимому, приспособлены для питания перелетных птиц осенью.

Вокруг бобровой запруды, хоть и не в таком изобилии, растут калина кленолистная (Viburnum acerifolium) и калина канадская (Viburnum lentago). У обоих видов ягоды похожи на изюминки, от синих до черных, но, в отличие от калины зубчатой, их ножки не становятся ломкими. Кроме того, мигрирующие осенью птицы их не едят. Ягоды могут всю зиму провисеть на кустах и составляют корм оседлых зимних птиц, например рябчика, пурпурной чечевицы, голубой сойки и вороны. Если ягоды еще останутся, ими могут питаться и перелетные птицы, пролетающие весной.

Можно было бы подумать, что падуб мутовчатый (лат. Ilex verticillate, англ. winterberry – «зимняя ягода») тоже служит пищей зимним птицам. Этот кустарник с алыми ягодами растет на топях и во влажных местах. Когда осенью листья опадут, куст пылает как факел, призывая птиц покормиться и в конце концов разнести его семена. Но я регулярно вижу, как оседлые зимние птицы, например дятлы, гаички, корольки, голубые сойки и рябчики, скачут по кустам падуба и летают вокруг, а ягоды месяцами остаются нетронутыми.

Несколько лет назад в начале ноября я увидел, как стая из пары дюжин мигрирующих странствующих дроздов опустилась на большой куст падуба, усыпанный тысячами ягод, а улетев, ни одной не оставила. Теперь, зная, что искать, я регулярно вижу, как дрозды (но не другие птицы) поедают падуб осенью. Немногочисленные оставшиеся ягоды висят на ветках примерно до февраля, когда их цвет тускнеет до желто-коричневого и они начинают опадать. Выходит, даже у падуба с его говорящим названием winterberry избранную клиентуру составляют мигрирующие осенью птицы, а вовсе не те, что остаются с нами на зиму.

Одна из самых загадочных для меня ягод – калина обыкновенная (Viburnum opulus). Эти ягоды ярко-красные, как у падуба в конце осени, но они украшают кустарник всю зиму и еще довольно долго в начале весны, так что растение часто сажают в качестве декоративного. Ярко-красный цвет – достаточно яркий сигнал для птиц, но ягоды из года в год месяцами остаются на кустах. Я засадил ими пятачок возле дома в Вермонте: здесь множество ягод обыкновенной калины соседствует с другими зимними ягодами, но птицы, регулярно пируя на кленолистной и канадской калинах, обыкновенную калину никогда не трогают. Ягоды неядовиты – в кулинарных книгах о диких плодах они упоминаются как пригодные в пищу. В сыром виде они кислые, но если их сварить с сахаром, то человек, по крайней мере, от них не откажется. Меня озадачивало, что такую «типичную» птичью ягоду не едят ни осенние перелетные птицы, ни другие, которые месяцами оказываются рядом с растением каждый день. Наверняка какой-то птице они должны быть по вкусу.

А потом 23 февраля 2000 года загадка разрешилась. Появилась стая из 80–100 обыкновенных свиристелей (которые лишь изредка встречаются в Вермонте зимой) и села на сахарный клен над большим кустом обыкновенной калины на краю поля возле моего дома. Одна птица нырнула вниз, к ягодам, несколько членов стаи последовали за ней, а затем разом спустились все. Через полчаса они полностью обобрали большую купу густо увешанных ягодами кустов.

Стаи обыкновенных и американских свиристелей той зимой регулярно появлялись в наших местах. Оба вида также отдельно друг от друга лакомились ягодами декоративного боярышника в кампусе Вермонтского университета. Эти свиристели зимой питаются исключительно ягодами, но, в отличие от большинства других птиц, летом они тоже сидят на плодовой диете. Таким образом, можно предположить, что обыкновенная калина – выбор искушенных специалистов по ягодным кустам, а ее плоды остаются яркими и сочными всю зиму, как будто специально хранятся для перелетных птиц, которые прибудут в конце зимы или в начале весны.

На следующее лето ни один вид калины не зацвел, и, соответственно, осенью ягод не было. Однако в феврале я снова увидел стаи обыкновенных свиристелей. На этот раз большая стая обнаружилась в ветвистых молодых зарослях. Я удивился, потому что там не было видно ягод. Птицы как будто клевали почки, по крайней мере так я подумал. Присмотревшись, я вдруг увидел, что они едят рассеянные по кустам сухие и сморщенные черно-синие ягоды крушины слабительной (Rhamnus cathartica), которые было трудно разглядеть. Таким образом, сам я ягод не нашел. Я нашел их, последовав за стаей, и птицы, скорее всего, действуют так же.

Плоды оленерогого сумаха тоже висят всю зиму. Они плотные, мелкие и сухие, на них не видно мякоти. Они растут в виде больших скоплений почти голых семян, опушенных волосками, и как будто специально созданы несъедобными. Как и у калины обыкновенной, плоды оленерогого сумаха созревают в конце лета и почти всю зиму остаются на кусте нетронутыми. Они сохраняются не только благодаря кислоте, как у калины, но и из-за сухости. И все же в начале весны, когда других ягод остается мало и выбор оказывается ограничен, и их наконец съедают странствующие дрозды, скворцы, воро́ны и ряд возвращающихся перелетных птиц, включая шилоклювых дятлов, древесных дроздов и кошачьих пересмешников. Видимо, сумах не тратит энергии на то, чтобы образовывать мясистые плоды с сахарами, жирами и белками, и такая скаредность сходит ему с рук по той единственной причине, что у него срок хранения плода на ветке больше, чем у конкурентов, которые исчезают раньше (человеку плоды сумаха на вкус напоминают лимон, их можно заварить в виде чая, они богаты витамином C).

Многим птицам ягоды нужны, чтобы накапливать жир в долгих осенних перелетах при миграции: за день эти птицы набирают целых 10 % массы. Ради такого впечатляющего трюка длина кишечника и другие части пищеварительной системы у них приспособлены к тому, чтобы быстро переваривать ягоды (Karasov). Питательный состав плодов зависит от того, для распространения в какое время года они предназначены. В результате самые высококачественные плоды (с самой высокой энергетической ценностью) содержат жиры и сахар, но именно из-за этих составляющих (особенно жира) их быстро портят микроорганизмы (Stiles). Низкое содержание жира и сахара, а также большое содержание кислоты и низкое – воды помогают продлить срок жизни плода на ветке, и оленерогий сумах демонстрирует экстремальный вариант этой стратегии. Его плоды хранятся, не портясь, около восьми месяцев с момента образования. Экстремально большой срок? Может быть, и не совсем. Можно провести близкую аналогию с помидорами в магазинах. Их выводят так, чтобы они могли вынести длинное путешествие из теплых мест (например, из Калифорнии) и долго хранились, в отличие от помидоров в огороде, которые растят ради вкуса. Как и в случае с дикими плодами, из-за тех же питательных веществ, которые делают овощи вкусными, они быстро портятся, а селекция сортов для продажи направлена на длительный срок годности, как и отбор многих зимних плодов.

Если ягода приспособлена к птице, логично предположить, что и птица приспособлена к ягоде. Но, помимо особой физиологии пищеварения, вероятно, более существенную проблему для птиц составляет поиск ягодных кустов, которые часто сильно рассеяны.

Когда смотришь, как дрозды, лазурные птицы, скворцы, воро́ны и свиристели спускаются к ягодной золотой жиле, становится понятно, почему зимние плодоядные птицы летают крупными стаями. Гипотеза «множества глаз» гласит, что в группе животным проще заметить опасность. Может быть, в группе им также легче установить, где находятся рассеянные источники пищи? За это нужно платить, ведь птице, которая нашла ягодный куст, придется делиться. Но эта цена не так высока, если источник обильный, а стае приходится постоянно перемещаться. Таким образом, объединившись с сотней пар других глаз, можно получить массу преимуществ, особенно если все торопятся и не стремятся задерживаться.

Многие перелетные птицы между конечными пунктами миграции делают остановки там, где раньше находили пищу и где можно набрать жир перед долгой дорогой. Посмотрев, как поглощает ягоды перелетная стая, я стал выращивать зимние ягодные кусты, хотя они мало питают местных оседлых зимних птиц. Мне приятно думать, что, после того как медведи наберутся жира на голубике, черемухе и диких яблоках, по-прежнему останется множество зимних плодов, которыми можно будет поживиться и которые послужат топливом не только воро́нам, но и дальним путешественникам, когда те сделают здесь привал по пути с севера.

В середине декабря 2000 года в поисках корольков в зимнем мэнском лесу мы со студентами обнаружили на свежем снегу недавний след черного медведя. Мы никогда не видели медвежьих следов в такое позднее время года. Если пищи мало, эти животные скрываются в берлогах уже в середине октября. Но той осенью был большой урожай и буковых орешков, и желудей. Кроме того, на старых, заброшенных фермах среди окрестных холмов выросло множество диких яблок.

Медведь проходил всего несколько часов назад, и мы двинулись по следовой дорожке, надеясь найти его зимнюю берлогу. Животное в пути не делало передышек и прошло мимо туши теленка, которую мы оставили, чтобы прикормить воронов. В обычных условиях такая превосходная телятина привлекла бы медведя за километры, и он накормился бы ей до отвала. Но в том, что зверь не остановился поесть перед долгим зимним голоданием, ничего удивительного не было. К декабрю он, скорее всего, перестал искать пищу и теперь высматривал место для берлоги.

В физиологии медведя начался переход от подготовки к зимнему сну собственно к гибернации. Этот переход запускают химические сигналы в крови. В зимнем сне медведь остается в берлоге целых пять месяцев подряд, сохраняя с трудом нажитые энергетические ресурсы (жир), которые он накопил во время жора предыдущей осенью. Бегать в поисках пищи, когда ее уже осталось мало, означает создавать дефицит в энергетическом бюджете. Логика эволюции требует, чтобы у готового к зимнему сну медведя аппетит был подавлен, потому что голодный медведь будет продолжать искать еду, а медведь с дефицитом в энергетическом бюджете быстро окажется мертвым медведем.

Можно бороться с энергетическим кризисом, который приносит с собой зима, двумя способами. Первым в равной степени пользуются корольки и человек: для этого нужно все больше и больше работать, стараясь поддерживать определенный размер «прибыли», пусть даже приходится нести все больше расходов на обогрев в условиях постоянно убывающих ресурсов. Однако может настать момент, когда лучше выйти из игры и постараться сберечь как можно больше энергии. Это может быть вынужденной мерой и регулярно случается со многими животными зимой. В определенных обстоятельствах это может произойти и с человеком. В разгар зимы здесь, на широте Вермонта и Мэна, меня начинает клонить в сон около пяти часов вечера, и мне ничего не стоит свернуться калачиком в уютной постели, как только стемнеет. Летом в это время до темноты остается еще целых четыре часа, и я продолжаю бегать по своим делам. Конечно, социальное давление капельку притупляет мою склонность к «полуспячке». В моей культуре спать по 14 часов в день считается признаком банальной лени. Так что под действием социальных предубеждений зимой я продлеваю свой день с помощью искусственного освещения вечером и кофеина утром. Главное, что естественные наклонности можно подавлять, потому что зимой мы не оказываемся на строгой диете, как должны были бы. Я получаю не меньше калорий, чем обычно, и этого достаточно, чтобы поддерживать мой энергетический уровень. В отличие от медведей в лесу, новоангличанам в октябре, когда кончатся орешки, не обязательно погружаться в зимний сон.

Нам со студентами не удалось выследить медведя до берлоги. Если бы это получилось, мы могли бы найти его в куче хвороста, в полом дереве, под корнями или на куче веток в густой роще молодых елей или бальзамических пихт. Медведь может даже свернуться калачиком и впасть в зимний сон на открытой местности, предполагая, что в конце концов его занесет снегом. Гризли роют берлоги, выкапывая тонны земли, чтобы прорыть в холме ход с уютной камерой для сна на конце. «Пол» этого помещения медведи покрывают «матрасом» из веток, травы или перегноя, добытого из почвы по соседству.

Медведь может готовить зимнюю берлогу за несколько дней или недель до того, как залечь в нее. Некоторые животные ждут большой метели, после которой наконец забираются в подготовленное убежище. Медведи отличаются гибкостью и обилием индивидуальных отличий. Однако для большинства из них в конце лета и начале осени характерен жор, когда животные поглощают примерно в пять раз больше пищи, чем обычно, и нагуливают двенадцатисантиметровый слой жира. К концу осени они понемногу теряют аппетит и наконец перестают есть, а когда весной покидают берлогу, испытывают голод не сильнее, чем перед тем, как забраться в нее. Наоборот, если часть жира в теле сохранилась, аппетит возвращается к животному лишь через некоторое время. Вероятно, подавление аппетита перед зимним сном регулирует лептин, «гормон сытости», который выделяется жировыми клетками, циркулирует в крови и воздействует на центры аппетита в мозгу (Ormseth et al., 1996). Весной количество лептина падает, и аппетит растет.

Когда медведь впадает в спячку и впадает ли вообще? Этот распространенный вопрос нельзя считать хорошим научным вопросом, потому что ответ будет – как посмотреть. Часто, чтобы достичь точности, мы втискиваем реальность в рамки определений: и когда нужно решить, правильно ли что-то или неправильно, и живое ли нечто или неживое, и впадает ли оно в спячку. Проблема в том, что животные в простые рамки не вписываются. Они не подчиняются правилам, так что точность, искусственно полученная с помощью определений, в каждом отдельном случае в любой момент может рассыпаться.

Трехмесячный неспящий медвежонок забирается на сонную мать

У медведей во время зимовки наблюдается масса физиологических и поведенческих особенностей, но долгое время считалось, что они не впадают в спячку просто потому, что температура у них понижается слабо, а определение спячки предполагает низкую температуру тела. Во время гибернации температура у медведя остается около 35 °C, лишь чуть-чуть ниже 37–38 °C, при которых животное активно. При температуре тела 35 °C медведь слегка заторможен, но определенно реагирует на раздражители, особенно в виде человеческих исследователей, которые посмели проникнуть в его берлогу с намерением измерять температуру ректальным термометром или тыкать в животное шприцем, чтобы взять у него кровь и познать чудеса медвежьей физиологии во время зимовки. Впрочем, как оказалось, ключ к гибернации медведя кроется не в температуре в прямой кишке. Определяющие характеристики этого состояния проявляются в физиологии аппетита, работе выделительной системы, водном балансе и в том, что, несмотря на малоподвижное состояние животного, его кости не страдают. На самом деле чудесные свойства медведя в зимнем сне связаны с массой практических медицинских вопросов, остро стоящих для человека, особенно что касается старения, космических полетов и остеопороза.

В связи с гибернацией медведя одним из первых исследовали вопрос о том, как, несмотря на высокую скорость метаболизма (высокую температуру тела), животному удается всю зиму не пить и не выделять мочу. Человек тоже может долго обходиться без пищи, если у него в теле есть жир. Но без воды мы не можем. Если бы человеку зимой пришлось провести существенное количество времени в медвежьей берлоге, он, даже не потея, быстро оказался бы обезвожен из-за мочеиспускания. А если отключить почки, в крови быстро накапливаются отравляющие организм продукты обмена веществ, в первую очередь мочевина. Мочевина переносит азот и позволяет человеку избавиться от него, а азот образуется как продукт обмена при переваривании белков и нуклеиновых кислот. Медведь всю зиму не испускает мочу. Тогда возникает вопрос: мочевина нетоксична для медведя или вообще не образуется в его теле? Чтобы выяснить это, медики Ральф Нельсон и Дайана Стайгер из госпиталя Carle Foundation в Университете Иллинойса объединились с зоологом Томасом Беком из Управления дикой природы Колорадо, чтобы попытаться исследовать содержание мочевины в крови медведя в зимнем сне. Но как получить кровь? Медведь в берлоге достаточно бдителен, чтобы отрицательно реагировать на людей со шприцами. Отчасти с целью получить в проекте более покладистых испытуемых исследователи предприняли сложнейшую операцию. Они отлавливали медведей осенью и снабжали радиопередатчиками, чтобы позже находить подопытных животных в берлогах. Здесь медведей усыпляли из транквилизаторного ружья химическим средством (Ромпун), под действием которого те становились более сговорчивыми, и брать у них кровь оказывалось проще. Всего было взято и проанализировано 76 проб крови у 48 медведей.

Поскольку во время зимнего сна в обмене веществ медведя в основном используется жир, в крови накапливается не так уж много мочевины. То небольшое количество, которое все же образуется, преобразуется в креатин, а он нетоксичен. Кроме того, продукты обмена в виде азота не становятся токсичными, а используются повторно в биохимических процессах, где снова образуется белок. В результате, несмотря на низкую подвижность, мышечная масса животного не убывает. Так что за всю зиму медведю в спячке не нужно вставать ни попить, ни пописать. Вода остается в организме, потому что ей не нужно вымывать токсичные продукты обмена, а животное при этом сохраняет хорошую форму. Но это само по себе еще не делает медведя тем чемпионом среди лежебок, которым он является. Ученые продолжают выяснять другие удивительные подробности о его физиологических способностях.

Чтобы кости человека сохраняли свою структуру и функцию, скелет должен испытывать серьезную нагрузку, как наглядно показали испытания в невесомости в космосе (Johnson, 1998). Потеря минералов в костях составила для разных частей скелета от 3,4 до 13 % всего за 17 дней космического полета. Объем мышечной ткани сокращался с похожей скоростью, и люди стали беспокоиться о том, как продолжительные космические перелеты будут воздействовать на здоровье астронавтов (White, Avener, 2001). Аналогичным образом страдают от потери костной массы пациенты при параличе нижних конечностей, причем масса костей нижней половины тела за полгода после потери подвижности ног сокращается на 30 %. Таким образом, истинная причина ослабленности кроется не в космосе и не в невесомости как таковой. На самом деле в остеопорозе и потере мышечной массы виновато отсутствие физической активности, и, чтобы бороться с этим, в советской космической программе (которой принадлежит рекорд в виде 366-дневного космического полета) придавали особое значение усиленным тренировкам. Медведи обходятся без тренировок и не испытывают нежелательных эффектов. За долгую эволюционную историю медведя те, кто не мог вынести тягот продолжительной бездеятельности, оказались отсеяны.

Ученые в Исследовательском центре Эймса NASA изучали последствия пассивного образа жизни на здоровых молодых добровольцах, которым хорошо заплатили за то, чтобы они от нескольких дней до нескольких недель подряд провели лежа на спине в кровати (Miller, 1995). С 1971 года более чем на 500 участниках исследования в Центре Эймса показали, как драматически сидячий образ жизни воздействует на человека. При этом наблюдается не только потеря костной массы и мышечная слабость, но и ухудшение всасывания в кишечнике и преддиабетическое состояние с инсулиновой резистентностью. Ученые заключают, что в космическом полете тело фактически оказывается в таких же условиях, как при продолжительном нахождении в постели и как медведь во время зимнего сна. Возникает все тот же вопрос: как организм медведя борется с потерей костной массы?

Большая часть населения США страдает от недостатка физической активности, который создает своеобразную нагрузку на организм. Каждый третий американец старше 50 лет ведет совершенно сидячий образ жизни. В результате лишенные работы мышцы становятся невосприимчивы к инсулину, который в норме способствует всасыванию глюкозы; сахар в крови достигает опасного уровня всякий раз, как человек ест что-то сладкое, и возникает риск развития диабета взрослых (второго типа). Человеческий организм не приспособлен к низкой физической активности. В отличие от медведей, в нашей эволюционной истории физическая активность всегда присутствовала, мы не созданы так, чтобы долго бездействовать. Мы хищники, приспособленные к длительным нагрузкам, о чем я подробно пишу в книге «Зачем мы бежим, или Как догнать свою антилопу»[40]. Отсутствие физической активности плохо сказывается на всех органах тела, по крайней мере если при этом продолжать есть. Однако я полагаю, что и избыток калорий может быть важной переменной, потому что он часто возникает в результате отсутствия активности.

Ральф Паффенбаргер, медик из Стэнфордского университета, изучал влияние образа жизни на 17 000 студентах Гарварда на протяжении 25 лет после выпуска и пришел к выводу, что физические тренировки – важнейший фактор для здоровья и долголетия. Иными словами, недостаток физической активности вызывает последствия, аналогичные старению. Каждый час активных тренировок во взрослом возрасте продлевал жизнь на два часа. Очевидно, польза от физических упражнений ограниченна, иначе в какой-то момент человек с их помощью достиг бы бессмертия. Впрочем, слишком обильные тренировки тоже ускоряют процессы старения. Думаю, вопрос о том, какая нагрузка оптимальна, чтобы максимально продлить жизнь, связан не столько с размером нагрузок, сколько с количеством калорий, которые человек получает и сжигает. Есть корреляция между низким потреблением пищи и продолжительностью жизни. В то же время недоедание, конечно, укорачивает жизнь; таким образом, высокое потребление пищи тоже коррелирует с продолжительностью жизни. Разницу создает соотношение между диапазоном потребления пищи и количеством физических нагрузок.

Покой не обязательно ускоряет разрушительные процессы старения, ведь зимоспящие животные входят в оцепенение и живут дольше, чем те, что не впадают в спячку. Здесь нет ничего удивительного, потому что в спячке физиологические функции поставлены на паузу – видимо, и те, что ведут к деградации, и те, что к регенерации. Таким образом, характерные для спячки длительные периоды, которые животное проводит с низкой температурой тела, подобны для него состоянию смерти, и в результате продолжительность его жизни может быть больше, хотя число часов, которые животное проживает (если под жизнью подразумевать, что оно ест, испражняется, движется и спит), может оказаться меньше (любопытно было бы вычесть из продолжительности жизни зимоспящих животных время спячки и посмотреть, будет ли результат соответствовать продолжительности жизни у их не впадающих в спячку сородичей).

Медведи при гибернации вытворяют с обменом веществ трюки, которые, знай мы их тайну, могли бы исцелить многие человеческие недуги. Медведи владеют секретом, как пережить недостаток физических нагрузок и после пяти месяцев покоя встать и взойти на вершину горы. За все те месяцы, которые животные проводят как будто лежа в кровати, у них не образуется пролежней. Они теряют минимальное количество мышечной массы, и тип мышечных волокон у них не меняется. Несмотря на то что медведи много месяцев подряд находятся в позе, когда скелет не несет веса, они не страдают от потери костной массы или остеопороза. Они месяцами питаются, сжигая жир в собственном теле, и уровень холестерина у них оказывается в два раза больше, чем у человека или чем у медведя летом, но их сосуды не теряют эластичности и у них не образуется желчных камней, как бывает при высоком холестерине у людей. На данный момент из связанных с гибернацией медведя загадок разгаданы немногие, наверно, потому, что его не так удобно изучать, как лабораторную крысу. Но можно не сомневаться, что, когда мы поймем, что происходит во время зимнего сна с медведем, мы узнаем кое-что полезное и о человеке. В современном мире человек, сам того не желая, ведет пассивный образ жизни, почти как в спячке, и мы не очень хорошо приспособлены к этому новому природному состоянию.

На севере Новой Англии зелень становится особенно пышной к середине августа. Но бабочек-голубянок не видно с середины мая, а парусников главков – с середины июня. Животные каждого вида появляются и умирают в свое время. У большинства насекомых к этому моменту куколки уже месяц или два назад приостановились в своем развитии – они выйдут из гибернации и превратятся во взрослых насекомых только в определенный срок следующей весной или летом. Тем временем наконец прибыли с юга данаиды монархи, и из части их быстро растущих гусениц уже развиваются куколки, которые через неделю превратятся в бабочек, чтобы затем пуститься в обратный путь на юг, когда станет засыхать их пища – ваточники. Муравьи продолжают ухаживать за тлей и доить из нее медвяную падь, но скоро начнут переносить тлю в безопасные зимние жилища под землей. Набирают жир медведи и сурки. Днем пронзительно кричат цикады, а стрекот сверчков и кузнечиков не смолкает и ночью. Но через два месяца – возможно, еще до первых заморозков – эти певуны будут мертвы и холодны как камень. Все вскорости предвещает большие перемены: в физиологии и поведении животных идут необходимые приготовления к наступающей зиме. Для бурундуков, некоторых птиц, медоносных пчел и человека самое главное при этом – сделать запасы пищи.

Яблоки, тыквы и кабачки у нас в огороде еще зреют, но лук, чеснок, морковь, картошку и стручковую фасоль уже можно собирать. Мы начинаем замораживать, закатывать в банки и сушить на зиму щедрый урожай, я пилю и складываю в подвал дрова. Амбары на фермах уже давно полны сена, на котором коровы будут жить до мая, а на нескошенных полях и во фруктовых садах пылают желтые цветки золотарника, пестреют голубые новоанглийские астры и гудят пчелы, доверху наполняя топливные хранилища у себя в ульях.

Ритуал с запасами пищи и древесины помогает моей семье удовлетворить какую-то глубинную потребность, но в этом определенно нет необходимости при транспортной и денежной системе XXI века. Однако всего 100 лет назад тот, кто не мог обойтись одной охотой, чтобы выжить, должен был собирать и хранить еду.

У млекопитающих запасы пищи могут быть альтернативой спячке и миграции, но лишь небольшая часть всех видов планеты хранит пропитание. И хотя у человека есть возможность запасать провизию в особых масштабах, его поведение никак нельзя считать самым интересным примером накопительства. В конце осени американские пищухи (Ochotona princeps), маленькие зверьки, родственные зайцам и проживающие в высокогорьях на западе США, собирают траву, сушат ее на солнце и складывают сено в сухие пространства под камнями, чтобы питаться им зимой. После того как осенью меняют цвет и опадают листья, бобры по всей Америке начинают валить зрелые и молодые деревья и стаскивать их в воду, устраивая возле хаток огромные подводные запасники с пищей. В ледяной воде кора всю зиму остается свежей, и бобры живут, питаясь ею, около полугода. Некоторые беличьи и многие другие грызуны, в том числе оленьи хомячки, мешотчатые прыгуны, кенгуровые прыгуны и хомяки, запасают семена, что позволяет им меньше времени проводить в оцепенении или вообще обойтись без него.

Замороженное яблоко на ветке бумажной березы – запасы красной белки

Из птиц надолго запасают пищу в основном северные виды (Källender, Smith, 1990) и те, кто по ночам впадает в умеренное оцепенение разной степени или не впадает в него вообще. По такому поведению довольно ярко выделяются два семейства: пищу на зиму запасают некоторые синицевые (Paridae) и большинство врановых (Corvidae – воро́ны, сойки, сороки, кедровки и во́роны). В каждой группе наблюдается большая вариативность. На одном конце спектра будут гаички: найдя обильный источник пищи, который она не может освоить за один раз, гаичка рассует часть еды по щелям и трещинам, чтобы вернуться за ней позже. Однако нет данных о том, устраивают ли эти птицы кладовые для долгосрочного использования. Впрочем, у европейских черноголовых гаичек и поползней запасы буковых орешков могут составлять значительную часть зимнего рациона.

В вороньем семействе такое поведение тоже проявляется в разной степени: кто-то ненадолго откладывает избытки корма, а кому-то долгоиграющие запасы позволяют пережить зиму и еще продолжают кормить птиц в разгар сезона размножения. Мешотчатые прыгуны, кенгуровые прыгуны, хомяки и бурундуки приспособились носить излишки пищи в двух растягивающихся защечных мешках, а у делающих запасы врановых за языком есть растягивающийся «карман», в котором они переносят пищу в тайник.

Пожалуй, лучшие запасы среди врановых делают кедровки – евразийская кедровка и обитающая в гористых районах на западе Северной Америки североамериканская ореховка. Первая запасает в основном орехи лещины. Вторая главным образом питается семенами нескольких созревающих осенью видов сосен, таких как однохвойная сосна, гибкая сосна и белокорая сосна (Vander Wall, Hutchins, 1983). Одна ореховка собирает десятки тысяч (до 30 000) сосновых семян и складывает их в 2500 отдельных кладовых, обычно на продуваемых ветром уступах на южных склонах, иногда в 15 километрах от места, где собрала семена. Через несколько месяцев птицы помнят, где расположено около 80 % запасников, и возвращаются за семенами. Жить на сезонном урожае (Vander Wall, Balda, 1981) ореховке позволяет ее удивительная память на определенные виды мест (Vander Wall, Balda, 1983), которые человек, скорее всего, различить бы не смог. Та часть запасов, за которой птицы не возвращаются, в конечном итоге не пропадает зря, потому что с ее помощью распространяется источник этой пищи.

Обыкновенный ворон зимой питается тушами мертвых животных и делает запасы мяса. Но его кладовые существуют сравнительно недолго, потому что их заносят частые снегопады. К тому же мясо быстро портится, и его легко найти и выкопать хищникам с острым обонянием, таким как землеройки, койоты и лисицы. Иными словами, во́роны скорее делают запасы на ближайшее время, а не впрок.

Систему, с помощью которой ворон поддерживает зимой энергетический баланс, мы представляем себе лишь отчасти, но эти сведения весьма любопытны. Во́роны начинают гнездиться в конце зимы и к концу лета изгоняют с родительской территории все потомство, если кто-то еще не улетел сам (Heinrich, 1999). Тогда молодые птицы начинают перемещаться вслед за источником пищи – желательно постоянным, каким, например, может быть волчья стая (Stahler, Heinrich, Smith, 2002). В той части северных лесов, где волков уже нет, птицы охотятся на мелкую добычу и не брезгуют мертвыми животными, которых вскрыли другие хищники. Взрослые пары круглый год остаются на своей территории и охраняют найденные на ней туши. Бродячих молодых птиц к трапезе не допускают, если только те не образуют группу, чтобы пересилить постоянно живущих на территории взрослых. Вороны «собирают войска», объединяясь на общественные ночевки, и здесь голодные несведущие птицы могут получить доступ к информации о еде, следуя за теми, кто проявляет инициативу и перед рассветом улетает к изобильному источнику пищи, например к туше оленя или лося, которую птицы нашли раньше и которой, возможно, уже кормились. Проблема в том, что за мясо будет большая конкуренция, и не всей стае, где может быть от десятков до сотни и больше птиц, гарантирован постоянный доступ к немногочисленным имеющимся местам кормежки. Но решение есть: доминирующие птицы, которым удается добраться до открытой плоти, отрывают как можно более крупные куски и прячут их, чтобы забрать потом, когда стая растащит большую часть мяса. А те, кому не удается прорваться сквозь толпу? Есть решение и для них: они внимательно наблюдают, где доминирующие птицы прячут «свое» мясо, ждут, пока хозяева тайника скроются из виду, и забирают припасы, чтобы либо съесть их тут же, либо перепрятать. В свою очередь, пытаясь спрятать пищу, птица избегает потенциальных грабителей и движется так, чтобы не быть у них на виду. В условиях напряженного социального взаимодействия между птицами вокруг туши зимой с большей вероятностью сытыми останутся те, кто лучше предугадывает намерения конкурентов (и потенциально опасных хищников, тоже приходящих к туше). Ситуация, когда одна или несколько особей стремятся контролировать ресурсы толпы, в настоящий момент считается основной предпосылкой для развития сознания, или того, что специалисты по поведению животных и биологи называют «теория разума» (theory of mind). Это совсем не то же самое, что память: не исключено, что во́роны самые умные среди птиц, но память на расположение тайников у них не особенно впечатляющая. Ворон помнит тайник две недели, возможно, до месяца (Heinrich, 1999). Но с учетом того, какой образ жизни ведет птица и чем питается, вероятно, этого достаточно.

Образ жизни дает каждому виду животных определенные возможности и накладывает свои требования и ограничения. Здесь любопытно сравнить с вороном канадскую кукшу (Perisoreus canadensis). Эти пушистые мелкие врановые напоминают мне синиц-переростков. Канадская кукша во всем отличается от вороны и от ворона: она ручная настолько, что кажется дружелюбной, молчаливая и сдержанная. Птица летает тихо, скользя на крыльях, напоминающих крылья мотылька. Канадские кукши никогда не собираются в большие стаи, обычно не питаются мясом с туш животных, у них мягкие очертания и совсем нет вороньей и вороновой остроты взгляда. Канадская кукша не станет улетать от вас, разбивая воздух резкими ударами крыльев, наоборот, она бесшумно скользнет к вам. Северные лесники с нежностью называют ее «виски-джеком» и «палаточной воровкой» – птицы всегда ждут подачки. Поэтому они и вызывают такое любопытство: у них как будто нет собственного источника средств к существованию. И все же они населяют на вид бесплодные еловые леса далеко от человека с его кормушками. В Мэне канадские кукши есть всего в нескольких километрах от моего домика, встречал я их и в ивовых рощах на реке Ноатак на северном склоне Аляски. Они относятся к тем немногим птицам, которые могут весь год прожить в самых северных частях тайги, и выводят потомство уже в марте, часто за два месяца до того, как растает снег. Как им это удается? На этот раз разгадка кроется не в превосходной памяти и не в уме птиц, а в их слюне.

Уильям Барнард, орнитолог из Университета Нориджа, изучает небольшую популяцию канадской кукши в парке Виктори-Бог в Вермонте и говорит мне, что ее слюна – «удивительная штука». Обычно слюна устроена так, чтобы помогать проталкивать пищу в пищевод. Она должна быть скользкой и нелипкой. Слюна же канадской кукши сворачивается на воздухе и становится вязкой и клейкой – коротко говоря, превращается в клей. Этот клей очень важен для птиц. Они живут там, где всю зиму лежит глубокий снег, и пища, оставленная на земле или в снегу, в любой момент может оказаться недоступна. Канадские кукши – единственные из врановых, кто обычно хранит пищу выше поверхности земли. Поэтому им и нужна слюна-клей. С ее помощью птицы прикрепляют запасы к деревьям, и это позволяет им собирать пищу в конце лета и осенью и сохранять в безопасности на зиму. Так канадской кукше удается уберечь запасы от многочисленных наземных мародеров, и ей приходится меньше копаться в метровом слое снега.

Канадские кукши начинают гнездиться в марте, где-то за два месяца до своих двоюродных сестер – голубых соек. В это время, в конце зимы, в Северном полушарии и на высокогорье все еще возможны многочисленные снегопады, случаются дни, когда температура падает ниже нуля, а то и недели, когда отрицательная температура держится ночью. Так что, помимо клейкой слюны, еще один важнейший элемент энергетической стратегии канадской кукши – это конструкция гнезда. В отличие от легких прозрачных гнезд голубой сойки из голых веток и корешков, гнездо канадской кукши – это объемистая, глубокая, хорошо изолированная чаша, выстланная шерстью и перьями, которые обнимают кладку из трех-четырех сероватых яиц в оливково-коричневую крапинку, не давая им остыть.

Кукша должна получать какое-то преимущество от того, что рано начинает гнездиться. Какое – точно неизвестно, но некоторые наводки дает исследование Дэна Стрикленда, проведенное в Квебеке и Онтарио. Канадские кукши кажутся очень дружелюбными, потому что охотно приближаются к человеку, и Стрикленд (Strickland, 1991) находил их гнезда, предлагая птицам ценный строительный материал – в основном хлопок, носовые платочки и гусиные перья, – а затем следуя за ними. Окольцевав цветными кольцами и исследовав 470 птенцов из 179 гнезд, ученый обнаружил у канадской кукши неожиданную социальную структуру, которая строится вокруг запасов пищи.

В Квебеке оседлая пара канадских кукш начинает делать запасы на зиму в конце лета, когда корма больше всего, и это осмысленно. В это время еды достаточно, а конкуренции за нее мало или вообще нет, и врановые терпимо относятся друг к другу, особенно к членам собственной семьи. Но только не канадские кукши. Стрикленд с удивлением обнаружил, что в рамках семьи кукши постоянно проявляют агрессию к молодым птицам и преследуют их. В результате распрей на родительской территории почти неизменно оставался только один доминирующий птенец из выводка (покинувшие ее птицы иногда присоединялись к парам, которым не удалось вывести потомство). Было непонятно, почему родители всю зиму готовы терпеть потомка-прихлебателя, но, судя по некоторым данным (Waite, Strickland, 1997), в конце концов его присутствие окупается, потому что он станет помогать старшим, когда те будут гнездиться в следующий раз. Кроме того, родительство – это всегда затратно. Родители должны делать все возможное, чтобы потомство выжило. Но зачем молодой птице чуть ли не насмерть биться с братьями и сестрами за возможность остаться с родителями?

Чтобы выжить будущей зимой, молодым птицам нужно запасать пищу. Однако молодым врановым, как и большинству других птиц, необходим опыт, чтобы стать хорошими собирателями и успешно делать запасы. Особенно это касается тех, кто, как канадские кукши и во́роны, ищут довольно «экзотическую» провизию, например напившихся крови клещей, которые зимой питаются кровью лося (Addison, Strickland, Fraser, 1989). Возможно, молодые канадские кукши слишком неопытны и не могут гарантированно найти и запасти достаточно пищи, чтобы пережить зиму, так что единственный надежный способ выжить – это получить частичную «субсидию» от более умелых родителей. В таком случае родители обязаны эту «субсидию» выделить, иначе их генетический вклад пропадет.

Канадская кукша «приклеивает» пищу к дереву

Но у родителей количество пищи тоже ограничено, и они не могут действовать в ущерб будущим попыткам размножения. Может быть, они прокормят зимой одного прихлебателя, но не трех-четырех выживших в кладке птиц. Если бы выживала вся кладка, если бы все птенцы одного выводка оставались в гнезде, голодала бы вся семья. Так что, раз уж зимой часть выводка неизбежно пропадет, лучше инициировать битву и решить дело заранее, пока не настал пищевой кризис. Изгнанным молодым птицам низших рангов тоже выгодно уйти в такое время, когда еще можно найти пару взрослых, которым не удалось вывести потомство и которые, возможно, не будут так активно изгонять настырного голодного гостя. Иными словами, изгнанники фактически паразитируют на чужом родительском инстинкте.

Теперь я хочу сравнить поведение канадской кукши с другим животным, которое тоже переживает зиму только благодаря энергетическим ресурсам, накопленным в летние месяцы. Возможность запасать пищевую энергию у этого вида также зависит от социальной системы. Однако у него есть одно большое отличие от канадской кукши. У этих животных зиму переживает только мать и ее десятки тысяч дочерей. Мужскую часть потомства, неспособную прокормить себя, выбрасывают из теплого гнезда или осенью доводят до голодной смерти, перестав регулярно кормить. Здесь, в отличие от канадских кукш, все дочери вместе помогают матери выращивать следующие поколения потомства. Конечно же я говорю о медоносных пчелах (Apis mellifera).

Медоносные пчелы производят особый высокоэнергетический продукт, который в хорошо отрегулированном микроклимате их гнезда может храниться почти бесконечно. Пчелы переносят сырье для меда, цветковый нектар, в особом эластичном желудке, используя его как большое ведро. Пыльцу для «пчелиного хлеба», которым кормят детенышей, собирают в особую структуру из волосков на задних лапках. Насекомые делают воск и искусно, согласно строго определенным характеристикам, строят из него емкости, где хранят мед и пыльцу, но отдельно друг от друга. Колония медоносных пчел в среднем может запасти на зиму 45 килограммов меда (и еще много килограммов пыльцы). Пчелы используют особые механизмы климат-контроля, поддерживая в восковых хранилищах с медом и/или пыльцой точную температуру, так чтобы воск не растаял, но остался достаточно мягким и эластичным и его можно было бы формовать. Насекомые обеспечивают вентиляцию и правильную влажность, чтобы концентрировать мед и бороться с плесенью. Особые механизмы, в том числе превосходное внутреннее чувство времени, позволяют пчелам быстро и точно ориентироваться по солнцу и перемещаться между местами, где они собирают пищу, и гнездом, где та хранится. Благодаря замечательной системе энергетических запасов медоносные пчелы оказались единственными северными насекомыми, которые не впадают в оцепенение и всю зиму поддерживают высокую температуру тела. Шмели тоже собирают мед и пыльцу и поодиночке работают дольше и быстрее пчел, но не делают запасов на зиму. Им это не нужно. Они откладывают пищу только на дождливый день и сразу конвертируют то, что собрали, в потомство, а затем осенью колония распадается, и выживают только оплодотворенные самки (новые матки), которые проведут зиму в диапаузе в охлаждаемом хранилище под землей.

Медоносная пчела несет пыльцу

Середина августа, я сижу дома в Вермонте недалеко от своих четырех ульев, а золотарники на соседском поле в полном цвету, и мои пчелы деловито собирают с них нектар, чтобы сделать мед, который всю зиму будет питать их метаболизм. Пыльцу пчелы часто собирают одновременно с нектаром, а использовать будут в начале марта, когда матка станет откладывать яйца. Пыльца послужит кормом для личинок, которые начинают расти задолго до того, как добытчики снова смогут покинуть улей и отправиться на поиски пищи. С золотарника и астр пчелы собирают последний большой урожай в году. Финальную порцию запасов для зимней кладовой еще дадут отдельные поздноцветущие дикие астры, но затем здесь, на севере Новой Англии, пчелам придется ждать почти полгода, прежде чем они снова увидят цветок.

В этот период затишья, пока медоносные пчелы заключены в своих ульях и гнездах, а шмели проводят зиму в оцепенении под землей, в еловых рощах деловито добывают пищу корольки размером лишь чуть больше крупной матки шмеля. Насколько нам известно, они не полагаются на кладовые и не используют их. Никто никогда не видел, чтобы корольки делали запасы. Впрочем, эта возможность не исключена. Может быть, люди просто не наблюдали птиц в правильных обстоятельствах. Теоретически корольки не глупее пчел, у них может быть похожая программа хранения пищи. Но они не живут в улье, подходящем, чтобы готовить и хранить мед. Корольки расширяют свои возможности за счет того, что ведут частично перелетный образ жизни, а животные, которым, возможно, придется покинуть летнее жилье, не делают больших запасов. Наконец, они перемещаются группками вместе с другими насекомоядными птицами, и не исключено, что, устраивая кладовые, королек лишь впустую потратит силы, потому что пищу оттуда растащат другие члены стайки. В целом маловероятно, что корольки выживают и не замерзают долгой зимней ночью благодаря запасам. Значит, ответ на их загадку кроется в чем-то еще.

Может показаться, что рабочие медоносные пчелы снуют из улья и в улей, разлетаясь по площади около 130 квадратных километров, совершенно независимо друг от друга. Но на самом деле они тесно связаны, как будто физически соединены между собой. Медоносные пчелы (Apis mellifera) – социальные животные, вся их колония действует как единый организм, а отдельные особи служат на общее благо семьи. С точки зрения генетики это в интересах каждой пчелы.

За прошлый век ученые узнали об этих насекомых много неожиданного, в частности исследовали явление, которому принято почти не придавать значения, – терморегуляцию в колонии. Даже зимой центр пчелиного клуба[41] остается в пределах 1–2° от 36 °C. Снаружи улья может быть –40 °C или +40 °C, а пчелы поддерживают внутри одну и ту же температуру. Медоносные пчелы – единственные насекомые Северного полушария, способные сохранять активность и не замерзать в течение всей северной зимы. Они умеют поддерживать зимой определенный микроклимат, защищая и себя, и развивающееся потомство. Если в это время года пчела отделится от общей группы, то почти мгновенно замерзнет насмерть, подобно клетке, которую извлекли из тела животного. А если каким-то чудом насекомое сможет перенести холод, то неизбежно погибнет от голода. И все же, изолировав отдельную медоносную пчелу и сравнив ее с любой особью одного из тысяч других видов пчел, физиолог не нашел бы ничего примечательного. Все удивительное происходит в основном в условиях колонии.

Начнем с основных моментов, связанных с тем, как пчелы регулируют температуру в зимнем клубе, где в конце зимы и начале весны также находятся яйца и нежные личинки. Как и у зимующих летяг, корольков и большинства других организмов (включая человека), самое главное в этом деле – правильно выбрать укрытие или место для гнезда. В гнезде медоносных пчел должно хватить места не только для полчища из десятков тысяч насекомых: нужно разместить еще и яйца, личинок и куколок, а также выделить большой склад для энергетических запасов. Правильно подобрать место для гнезда очень важно, и сделать это необходимо, когда колония разделяется. Пчелы не оставляют выбор на волю случая.

Колония разделяется весной или в начале лета: в это время старая матка покидает семью, а если она не улетает сама, ее изгоняют дочери. Старая матка берет с собой 10 000–20 000 дочерей-помощниц. Вместе с маткой они образуют рой, которому в тот момент, когда он покидает родную семью, идти еще некуда. Сначала рой временно прививается на ветке дерева, а оттуда на поиски нового дома вылетают пчелы-разведчицы. Подобно тому как человек осматривает дом, где подумывает поселиться, пчелы вымеряют размеры потенциального места для гнезда и оценивают другие важные параметры. Затем разведчицы многократно возвращаются туда с проверками. Постепенно каждая пчела принимает решение, и если считает место подходящим, то оставляет пахучую метку и докладывает рою.

Я говорю «докладывает», что может показаться надуманным антропоморфизмом. Но пчела делает именно это. Она совершает телом серию движений, которые называются пчелиным танцем (ритуальное изображение полета к потенциальному новому дому или хорошему источнику пищи), и таким образом не только обозначает на поверхности роевой грозди расстояние до места для гнезда и нужное направление, но и примерно оценивает пригодность этого участка по результатам тщательного осмотра. Пчелы, которые скоро полетят исследовать указанное ею место, «читают» сообщение разведчицы, танцуя вместе с ней и следуя ее инструкциям: они наблюдают за языком ее тела и успешно расшифровывают ее движения с помощью собственных. Пчела передает информацию настолько точно, что другие насекомые, которые никогда не были в указанном месте, могут полететь и осмотреть его сами, даже если оно находится за несколько километров.

Место для потенциального пристанища всегда ищет множество разведчиц, и обычно поиски продолжаются, пока что-то не найдут несколько пчел. Семья должна оставаться целой, а значит, может полететь только в одно место, так что следующая задача, очевидно, прийти к согласию о том, какое из нескольких указанных мест лучшее. Решение принимает не матка. Она не имеет к этому никакого отношения – лишь следует за роем. Пчелы приходят к единогласию, во-первых, потому, что разведчицы осматривают найденные друг другом места, а во-вторых, потому, что они готовы изменить мнение, если видят более удачное место, чем нашли сами. Однако насекомым, не обладающим индивидуальным разумом, удается достичь консенсуса в основном потому, что разведчицы, сообщающие о менее удачных местах, перестают танцевать, а лучшие места начинают «рекламировать» сильнее, и каждое потенциальное место получает честную рекомендацию в соответствии с его относительной ценностью.

Пока разведчицы ищут место для гнезда, отделившийся рой может провисеть на временном пристанище на ветке несколько часов или несколько дней. В это время в ядре роевой грозди поддерживается температура около 34–36 °C, но в корке[42] она едва ли превышает 15 °C (Heinrich, 1981). Пока корковые пчелы не разогреются дрожью, им слишком холодно, чтобы летать, а чтобы разогреться дрожью, нужно много энергии. Благодаря низкой температуре на поверхности грозди насекомые экономят энергию, что особенно важно, пока они ищут дом. Но как корковые пчелы узнают, что пора начать дрожать и готовиться к полету? Ученые получили ответ на этот вопрос в недавнем исследовании.

Когда-то пчелиные гнезда были единственным источником готовых сахаров для человека, и люди по этой единственной причине активно интересовались пчелами тысячи лет, если судить по наскальным рисункам, – а если по нашей любви к сладкому и изобретательности, с которой мы ее удовлетворяем, может быть, и миллионы. Благодаря огромному значению пчел как опылителей и в сельскохозяйственных, и в естественных экосистемах, с начала XX века люди стали разбираться в жизни и повадках этих насекомых еще лучше. Интерес к медоносным пчелам огромный, их непрерывно изучают уже более ста лет, и, учитывая работы австрийского нобелевского лауреата Карла фон Фриша и его многочисленных учеников, их учеников, помощников и все новых коллег, благодаря которым весь мир познакомился с удивительными открытиями о пчелином танце, можно было бы подумать, что кладезь открытий о пчелах на сегодня уже исчерпан.

Ничего подобного. Каждое открытие готовит почву для следующего. Фон Фриш познакомил нас с завораживающим языком танца и сенсорным миром пчелы, а нейробиолог Рандольф Менцель из Свободного университета Берлина установил связи между сенсорными органами насекомого и его краткосрочной и долгосрочной памятью. В последние десятилетия стало известно, какие механизмы позволяют пчеле регулировать температуру собственного тела и как насекомые вместе регулируют температуру роя. Биолог из Корнелла Томас Сили выяснил, как пчелы-разведчицы оценивают потенциальное место для гнезда, о чем я уже говорил, а всего год назад (в 2001 году) вместе с коллегой из немецкого Института Теодора Бовери Юргеном Таутцом ученый обнаружил и записал звуковой сигнал-«писк», который пчелы издают, сокращая летательные мышцы, что с механической точки зрения выглядит похожим на дрожь. Эти сигналы разведчиц побуждают охлажденных пчел в корке роевой грозди начать дрожать и разогреваться. Подобно пчелиному танцу, который можно считать абстрактным или очень кратким изображением предстоящего полета к определенному месту, этот пищащий сигнал символизирует разогрев перед полетом. Как и при разогреве, каждая серия таких звуков начинается с низкочастотной вибрации (как при низкой температуре тела), а заканчивается высокочастотной (как при высокой). Однако при разогреве вибрацию дрожи пчелы обычно приглушают, так что звука не возникает или почти не возникает, как у ровно работающего мотора.

Когда охлажденные пчелы во внешних слоях роя разогрелись и могут лететь, разведчицы подают другой сигнал в виде «бега с жужжанием», по которому в воздух поднимается облако из тысяч пчел. Теперь рой отправляется в полет к новому дому. Чем лучше пчелы скоординированы друг с другом, тем меньше их останется на месте. Следующая проблема – то, что пчелы из многотысячного роя во время полета к новому месту могут потеряться, ведь его видели лишь немногие.

Во всем рое лишь некоторые особи знают, куда именно лететь. Но рой ведут пчелы-наводчицы (вероятно, разведчицы), которые молнией проносятся через него, привлекая к себе внимание и направляя всех в нужную сторону. Остальные насекомые следуют за ними, то же делает и матка. При этом пчелы продолжают полет, только если матка с ними: ее присутствие они чувствуют по запаху.

Когда рой устроился на новом месте для гнезда (в дикой природе это обычно полое дерево), следующая первостепенная задача – собирать нектар и пыльцу и строить для хранения пыльцы и меда приемники (из воска, который выделяется в специальных железах в брюшке насекомого). Мед служит пчеле топливом для производства тепла, а из пыльцы получается «пчелиный хлеб», преимущественно белковая пища, которой кормят личинок, чтобы они росли. Мед – практически чистый концентрат сахаров, рабочие пчелы набирают его в виде нектара в желудок и отрыгивают в восковые хранилища-соты.

В северных умеренных широтах пчелиная семья, живущая среди пышных полей, за одно лето может приготовить почти 90 килограммов меда. Этого более чем достаточно, чтобы обогревать улей всю зиму, так что избытки можно с чистой совестью собирать и есть без вреда для колонии. Двух-трех ульев достаточно, чтобы удовлетворить годовую потребность в сахаре всей моей семьи.

Конечно, сам по себе мед не дает тепла, пока его не сожжешь, то есть не включишь в обмен веществ. При этом, чтобы извлечь энергию из углерод-углеродных связей в молекулах сахаров, нужен кислород, а выделяться будут углекислый газ и вода. Медоносные пчелы перерабатывают мед (то есть сахара из него) в ходе обмена веществ во время полета, когда собирают пыльцу и опять же мед, а помимо этого исключительно при дрожи, чтобы согреться. При дрожи работают те же мышцы, что и при полете, только крылья не движутся, потому что и поднимающая, и опускающая крыло мышцы находятся в состоянии длительного тетанического сокращения и тянут в противоположных направлениях, пока обе не окажутся туго натянуты.

Поскольку на дрожь расходуются ценные запасы меда, пчелы прибегают к ней как можно реже. Вместо этого зимний клуб, во многом похожий на роевую гроздь, сперва начинает сберегать энергию. Когда температура снаружи, а затем и внутри улья понижается, пчелы собираются вместе и образуют все менее объемное и более плотное скопление.

Общий эффект регуляции температуры в клубе можно объяснить, если разделить пчел на тех, что находятся в его внешних слоях (в корке), и тех, что находятся в центре (в ядре). Чем ниже температура снаружи, тем сильнее корковые пчелы стремятся заползти внутрь клуба. Когда клуб сожмется до минимальных размеров, пчелы самого внешнего слоя корки могут втиснуть внутрь уже только переднюю часть туловища. Они затыкают все дырки, и тепло, которое вырабатывается благодаря метаболизму у пчел внутренних слоев, оказывается замкнуто в клубе. Конечно, часть тепла все же уходит за счет конвекции и теплопроводности, и какое-то время оно все еще в достаточной степени согревает корковых пчел. Но в конце концов корка остынет настолько, что пчелам в ней придется дрожать и использовать собственное тепло. И наоборот, если температура окружающей среды растет, перепад между температурой внутри и снаружи клуба уменьшается. Тогда уходит меньше тепла, и пчелы внутри нагреваются. Когда им становится слишком жарко, они выползают туда, где прохладнее, – на корку, и во всем клубе образуются полости и отверстия. За счет того, что пчелы бегут от жары, клуб расширяется, в нем везде возникают новые воздушные каналы и уходит еще больше тепла.

Для общей реакции, которая автоматически стабилизирует микроклимат клуба, не нужно центрального управления. Группы пчел с маткой и без нее ведут себя одинаково, значит, матка в центре клуба не испускает никаких химических сигналов, которые служили бы командой к терморегуляции. Пчелы также не передают сообщений из внешних слоев во внутренние и обратно: если в порядке эксперимента тонкой сеткой отделить пчел ядра от корковых, температура клуба не меняется. Иными словами, даже если не давать пчелам в ядре самостоятельно получать информацию о температуре вокруг клуба, температура ядра остается той же. Я также не обнаружил изменений в температуре пчелиного клуба, когда проигрывал записи жужжания, которое пчелы производят в ядре и в корке при высокой и при низкой температуре, помещая то в ядро, то в корку клуба маленький динамик. Кроме того, я перекачивал воздух из ядра в корку и наоборот и тоже не смог зарегистрировать никаких изменений. Очевидно, чтобы вызвать реакцию в колонии, пчелы в ядре и в корке клуба не передают друг другу информацию о локальной температуре. Вместо этого как высокую и сравнительно стабильную температуру ядра, так и более низкую и изменчивую температуру корки можно вполне убедительно объяснить реакциями отдельных пчел, которые регулируют температуру собственного тела. При этом суммарная реакция идет на пользу всем, позволяя экономить энергию.

Однако иногда семье требуется личная жертва отдельной особи, и, поскольку пчелы – общественные животные, а стерильные рабочие особи (все женского пола) производят потомство только косвенно, с помощью своих сестер (новых маток), соответствующее поведение закрепляется в эволюции. Самый очевидный случай, когда рабочие пчелы жертвуют собой, – это когда они нападают на разорителя гнезда и жалят его (при укусе зазубренное жало вместе с мешочком с ядом отделяется от туловища рабочей медоносной пчелы, и та вскоре погибает).

Есть и другие ситуации, когда рабочие пчелы жертвуют жизнью. При этом они погибают, не теряя части тела, а быстро замерзая насмерть. По крайней мере, такой вывод я сделал, наблюдая за своими ульями зимой 2000/01 года. Как часто бывает, когда исследуешь что-то достаточно сложное и интересное, сперва я пошел по ложному следу, но в итоге кое-что выяснил. Прямо как ЦРУ.

Во времена войны во Вьетнаме военные обнаружили на листве в джунглях загадочные желтые точки. Вскоре заподозрили, что так называемый желтый дождь – это новое химическое оружие, которое распыляет Вьетконг, а к расследованию вопроса привлекли ЦРУ. Но потом энтомологи выяснили, что таинственные пахучие желтые капельки… производят пчелы.

Желтые точки гораздо легче разглядеть на белом снегу, чем на листве в джунглях, и зимой в северных районах любой может увидеть их возле ульев. Также зимой можно увидеть, что пчелы при каждой оттепели вылетают из улья, и бытует убеждение, что они делают это «по большой нужде». Звучит не менее логично, чем желтый дождь. Но это не значит, что так и есть.

Когда около 40 000 физически активных медоносных пчел набиваются в маленькое пространство, снаружи которого смертельно холодно, и всю зиму усердно упражняются, чтобы не замерзнуть, у них, как и у медведя в зимней берлоге, возникает проблема гигиены. Но решение найти можно. Пчелы испражняются в улье не охотнее мишек, иными словами, никогда этого не делают. Разница в том, что, в отличие от медведя, зимой эти насекомые много едят, причем ту же пищу, перед которой не может устоять и он, то есть мед и пыльцу. Улей зимой всегда чист от испражнений (хотя может быть усыпан мертвыми телами), так что люди не видят здесь проблемы просто потому, что пчелы уже сами отлично ее решили. Но сколько насекомые могут терпеть? До весны? Что же, лучше смерть, чем дефекация? В январе 2001 года мне предоставилась редкая возможность сделать наблюдения, которые пролили бы свет на этот вопрос, потому что снег шел если не каждый день, то хотя бы каждую неделю и перемежался внезапными периодами солнечной погоды, когда температура поднималась до целых 2 °C.

В первый раз лютый мороз отпустил в конце первой недели января. В прогнозе по телевизору говорили о «январской оттепели». Было так тепло, что дети выходили поиграть в снегу и не вбегали в дом через две минуты, плача от холода. Хотя бы краткие вылазки стали совершать и другие условно теплокровные создания. Среди них были некоторые из моих пчел, а пчелы гораздо более уязвимы к холоду, чем дети, учитывая, насколько хуже их размеры позволяют удерживать тепло.

К этому времени пчелы находились в заточении в улье уже около двух месяцев. Надо полагать, жили они на меду, а это топливо дает сравнительно мало отходов. Но в меде есть небольшое количество примесей (например, аминокислот), из-за которых в кишечнике все же скапливаются отходы в виде мочевой кислоты. «Оттепель подоспела как раз вовремя, чтобы вылететь прочиститься», – подумал я.

При первых признаках потепления мои пчелы быстро стали вылетать, и некоторые из них оставляли на снегу желтые пятнышки. Оставались на снегу и тела: опасную экспедицию на улицу, чтобы опорожнить кишечник, перенесли не все, и снег перед моими тремя ульями под навесом сбоку от куриного загона усыпали 53 с виду мертвые пчелы.

В отличие от других местных северных насекомых, медоносные пчелы не могут пережить заморозку. Им нужно постоянно поддерживать температуру тела выше примерно 15 °C, чтобы оставаться активными (или способными ползать), а чтобы управлять крыловыми мышцами и развить достаточную мощность для подъема в воздух и горизонтального полета, температура мышц должна быть хотя бы 30 °C. В улье зимой многие пчелы испытывают падение температуры тела до 12–15 °C. Это нижний предел, при котором пчела способна ходить, и именно за эту низшую точку насекомые «борются» в корке клуба или роевой грозди, потому что при более низкой температуре тела они не могут двигаться. При температуре тела ниже примерно 12 °C пчела начинает терять физиологический контроль. Собственный метаболизм уже не позволяет ей снова разогреться дрожанием, и она не может заползти назад в общественный клуб, чтобы согреться за счет общего метаболизма колонии. Таким образом, если пчеле пришлось отделиться от семейного зимнего клуба, оказавшись снаружи улья, она погибает, как только температура вокруг нее (например, на снегу) окажется на 3–4° ниже нуля, а при температуре тела в –2 °C ее убьют образующиеся в теле кристаллы льда. Поэтому, вылетая по нужде при температуре около 0 °C, медоносная пчела не должна позволить себе сильно остыть, прежде чем вернется в тепло пчелиного клуба в улье.

Дрожь и/или метаболизм полета позволяют медоносной пчеле поддерживать лишь умеренную разницу между температурой тела и воздуха (около 15 °C), так что, вылетев из улья при 0 °C, пчела подвергается смертельной опасности. Трупики пчел, усыпавшие снег перед моими ульями, принадлежали насекомым, у которых температура тела сначала опустилась ниже 30 °C, а затем резко упала до смертельной, потому что пчелы больше не могли ее контролировать. Иными словами, эти особи утратили силы, упали на снег и затем остыли до –2 °C и ниже и заледенели.

Чувствуют ли пчелы себя так же, как и я, когда мне неохота выходить по ночам при отрицательной температуре из мэнского домика, чтобы дойти до удобств во дворе? А когда насекомые вылетают, стараются ли они сделать свои дела поскорее, ведь, помедлив даже минуту, они заигрывают со смертью? Может быть, пчела сначала как можно сильнее разогревается, чтобы быстрее летать и отсрочить неизбежный момент, когда она остынет до смертельно низкой температуры?

Поскольку тело у пчелы маленькое, она остывает за несколько секунд. Осторожность при вылете должна быть важным фактором естественного отбора, и разные популяции пчел демонстрируют разную ее степень. Так, ранее я обнаружил, что африканизированные медоносные пчелы (так называемые пчелы-убийцы) регулируют температуру тела с помощью дрожи не хуже наших чистокровных (европейских) пчел, но, когда колония африканизированных пчел попадает в северные широты, в ней возникает огромная смертность, потому что рабочие особи недостаточно воздержанны в вылетах из улья на холодный зимний воздух над опасным ледяным покровом снега, который в эволюции им не встречался. Африканизированные пчелы без опаски рвутся на холод, а вот северянки вылетают гораздо менее охотно. Однако я подумал, что мои пчелы делают это слишком рьяно даже для температуры 1–2 °C.

Через два дня похолодало до –7 °C, и пчелы совсем прекратили спонтанные вылазки, что дало идеальную возможность испытать пределы их физиологических возможностей. Я потыкал в улей веткой и вызвал облако пчел, которые ринулись ко входу и столпились там. Потыкав еще немного, я спровоцировал несколько особей на то, чтобы вылететь и начать кружиться вокруг меня. Я засек время полета десяти насекомых. Большинство спикировали в снег всего через две секунды. Ни одной пчеле не удалось продержаться дольше шести секунд (при среднем 3,6 секунды), прежде чем рухнуть на снег, замереть, коротко пожужжав, и заледенеть. За время полета температура в грудке падала с 38–40 °C при вылете до 29–33 °C (при среднем 30,9) в момент, когда насекомое падало на землю, а я подбирал его и измерял температуру электронным термометром с помощью проверенного временем метода «хватай и тыкай» (температура головы была бы на несколько градусов ниже). Ни одной пчеле не удалось отлететь от улья больше чем на 4,5 метра. Сделав эти измерения, я заставил еще 33 пчелы покинуть улей, чтобы посмотреть, сможет ли кто-то вернуться. Это никому не удалось. У всех 35 пчел, которых я осмотрел, в прямой кишке находилась желтая масса с неприятным запахом. Мой грубый эксперимент показал, что, если пчела вылетает при –7 °C (на что она готова, только если нужно защищать улей), ей грозит верная смерть. При какой температуре насекомые рискнут вылететь сами?

20 января после полудня было солнечно, хотя температура воздуха оставалась низкой, примерно –9 °C. Но около 14:30 солнце стало падать на стенки ульев и пчелы начали спонтанно вылетать наружу. За полчаса, которые я провел в роли невинного стороннего наблюдателя, вылетело 125 насекомых. Каждое из них через несколько секунд, подобно камикадзе (но непроизвольно), нырнуло в снег, успев за это время стремительно остыть в полете. Ни одна из 125 охотно вылетевших из улья пчел в него не вернулась. Все они затвердели, заледенев изнутри. Большинство (112) из них не опорожнили кишечник, в чем легко было зрительно убедиться, разорвав их брюшки. Я был озадачен и гадал, почему они не стали испражняться, когда был такой шанс? Не могли же они вылететь, чтобы покончить с собой! Почему рисковали жизнью? Я преисполнился решимости докопаться до истины. На следующий день потеплело, а у меня появились новые данные.

Во второй половине дня снова ненадолго установилась солнечная погода. На этот раз спонтанно вылетело около 300 пчел – я нашел их мертвыми, повсюду разбросанными на снегу перед ульями. Как и раньше, на снегу все они погибли, потому что его температура по-прежнему была около –6 °C и насекомые заледенели. Количество пятен от фекалий снова было умеренное – снег не был замаран, как можно было бы ожидать, если бы поспешили облегчиться сотни пчел. Может быть, пчелы, находившиеся ближе всего к выходу и ринувшиеся наружу, составляли часть популяции, которой нужно было опорожнить кишечник как можно скорее, но насекомые не успели сделать этого и замерзли насмерть? С этой мыслью я приподнял крышку улья и достал 50 пчел из клуба прямо под ней (в самом дальнем месте от выхода). У всех 50 насекомых в прямой кишке были фекалии, и мне не удалось найти отличий в их количестве по сравнению с пчелами, которые рискнули вылететь на холод. Также не было похоже, что температура в брюшке у тех, кто оказался снаружи, была слишком низкой, чтобы исполнить нужную функцию: у пчел, упавших на землю, она была сравнительно высокой (11–19 °C при среднем 12–15,5 °C).

Непохоже было, что пчелы вылетели просто ради дефекации. Я также сомневался, что они не смогли вернуться в улей только из-за холода, потому что многие ринулись в снег на полном ходу. Может быть, насекомые (которые, конечно, никогда раньше не видели снега) потеряли ориентацию, потому что внизу не было темной земли, и случайно нырнули в белый однообразный покров? Чтобы выяснить это, я разбросал вокруг ульев стружки и спровоцировал вылететь новых пчел. Температура воздуха была –8,3 °C. Вот оно! Многие пчелы, как и раньше, упали, но 16 из 40 теперь вернулись в улей целыми, а ведь раньше это никому не удавалось и при значительно более высокой температуре. Получается, как минимум часть пчел ранее, вероятно, погибла из-за того, что потеряла ориентацию над светлой однообразной поверхностью снега, из-за которой насекомые не смогли быстро вернуться назад.

22 января того года была оттепель и температура наконец поднялась на несколько градусов выше нуля. Стружки все еще лежали вокруг ульев. На этот раз возле самого улья появилось меньше дюжины новых пчелиных тел, но как минимум 60 было разбросано на снегу на расстоянии от 30 до 60 метров. Несколько пчел отлетело от улья на целых 90 метров, прежде чем приземлиться на снег. Зачем они полетели так далеко? Я собрал всех пчел, которых смог найти, и снова исследовал их кишечники. На этот раз их опорожнили 25 насекомых, но у остальных фекалии остались где были. Выходит, насекомые и правда испражняются, но казалось все менее вероятным, что это главная причина, по которой пчелы рискуют совершать такие опасные вылеты.

К пятнице 26 января снова потеплело до температуры чуть выше нуля, а множество мертвых пчел укрыл свежий снег, так что можно было подсчитать новые тела. Я насчитал 225 насекомых, упавших на снег вокруг ульев в этот раз. Затем я на протяжении 40 минут наблюдал за ульями вскоре после полудня. Оттуда по-прежнему спонтанно вылетало множество пчел. Я следил за отдельными насекомыми и отметил, что они совершают типичные ориентационные полеты туда-сюда, описывают круги, а затем улетают вдаль, пока не скроются из виду или не упадут на землю! Из 171 пчелы, за которой я следил глазами, 96 упали в снег, а 52 улетели и скрылись из виду. Я увидел всего три акта дефекации и окончательно убедился, что, хотя при ближайшем рассмотрении пчелы в ходе «санитарных» вылетов действительно испражняются, их первопричина должна быть в чем-то другом. Может быть, это разведчицы вылетают на поиски воды для питья или цветков, которые дадут пищу?

В Новый год я нарвал и принес домой ивовых веток. Через две недели с мужских сережек полетела пыльца. Почки на ветках осинообразного тополя, которые я принес в конце января, раскрылись всего через четыре дня. Весна еще не пришла, но растения были наготове. Пчела не знает, зацвели ли на окрестных болотах и в лесах красные клены, ивы и тополя со своим одноразовым предложением ограниченного срока действия и когда это произойдет. На колонию не сходят божественные откровения, а она не может позволить себе пропустить первый весенний урожай. Зато может пожертвовать каким-то количеством рабочих пчел в обмен на информацию.

Чтобы отделиться от семьи ранней весной и получить достаточно времени на поиски нового места для гнезда, строительство сот, выведение детенышей и сбор больших запасов меда, которых хватит на всю зиму, рой платит огромную цену. Есть только один способ узнать, когда началось цветение, чтобы отделиться достаточно рано и успеть все это сделать, – с помощью поисковых вылазок. Несколько сотен или тысяч случаев гибели работников оказываются не такой уж большой платой за то, чтобы поспеть к первым цветкам (или поспеть к цветкам первыми). В конце концов, пчелиная семья – это сверхорганизм, успешность которого измеряется репродуктивной мощностью матки, а та зависит от поступлений меда и пыльцы.

15 марта наконец стало «тепло» (8–10 °C) и солнечно. В этот день я увидел первый честный и несомненно «санитарный» вылет: воздух непрерывно звенел от громкого жужжания тысяч пчел, и не прекращался настоящий дождь из желтых капель. Я очистил пять квадратов снега по 930 квадратных сантиметров и нашел, соответственно, 80, 95, 94, 102 и 160 свежих капелек, которые скопились там всего за 30 минут. Мертвых пчел на снегу почти не было. Насекомые регулярно садились на снежный покров, но затем вновь поднимались в полет. Большинство исчезали из виду, а потом опять возвращались. Они вылетели на поиски пищи. Пчелы искали цветки, а ветроопыляемые деревья, с которых они собирают большой урожай пыльцы, зацветают рано. Тополя и красные клены распускаются в конце марта. Других источников пыльцы в это время нет, но, по моим подсчетам, на следующий день после того, как еще до конца зимы зацветут тополя, в один улей возвращается до 154 нагруженных пыльцой тополя пчел в минуту (в это время по ночам все еще часто случаются морозы, и на следующий, 2002 год 22 апреля, через три недели после того, как тополя закончили цвести, снежная буря принесла 150 миллиметров снега). Жертва пчел оправдала себя. Все колонии успешно пережили зиму, разделились и собрали той весной и летом почти рекордное количество меда.

К концу января жители северо-востока США уже три месяца как созерцают суровые голые деревья. «Осталось всего четыре месяца, – думаем мы, – до того, как раскроются почки и деревья вновь окунутся в великолепную зелень». Ждать еще труднее, когда понимаешь, что почки присутствуют на ветках всю зиму и просто тянут время. На самом деле они полностью формируются еще летом, задолго до того, как развернется осеннее представление с яркой листвой.

Почка может состоять просто из скопления миниатюрных листочков, охватывающих новый побег (как у пекана и серого ореха), может содержать зародыш цветка или соцветия (как у ольхи, лещины и березы)[43], либо в ней под защитными чешуйками могут быть заключены зачатки и листьев, и цветков (яблоня, черешня, ирга). Крупные почки рябины и тополей покрыты клейкой смолистой смазкой, которая защищает их от голодных животных. И листовые, и цветочные почки всегда полны питательных веществ и зимой служат ценным источником пищи для многих северных травоядных. Воротничковый рябчик всю зиму питается почками тополя и березы, и я видел, как пурпурные чечевицы жадно поедают цветочные почки сахарного клена. Встречались мне и участки, поросшие бальзамической пихтой, где красные белки скусили верхушки почти со всех молодых деревьев, чтобы полакомиться крупными верхушечными почками. На взрослых пихтах белки сотнями отгрызают верхушечные побеги и едят с них почки, которых на каждом побеге по 20 и более штук, как кукурузу с початка. Затем белка выбрасывает веточку на снег под деревом. Лоси отламывают ветки молодых тополей, красных и пенсильванских кленов и кормятся верхушечными почками и побегами. В моих мэнских лесах есть участки, где не найдешь ни одного молодого дерева, которое не тронул бы лось, олень или американский беляк.

Побег красного клена, пощипанный оленем, с пустым коконом пилильщика

Почки могут быть очень разных размеров. Крупные встречаются в основном у деревьев северных районов. У южных видов, которые высаживают на севере, например у робинии лжеакации (Robinia pseudoacacia) и гледиции трехколючковой (Gleditsia triachanthos), почки крошечные.

Ветка рябины, которую три года подряд обдирают зайцы

Северные деревья с крупными почками должны получать какое-то преимущество от того, что заранее упаковывают листья и цветки, причем оно должно стоить тех серьезных затрат, которые растение несет, так долго содержа почки, прежде чем они проснутся. Я думаю, главное, что дают заранее сформированные и ждущие всю зиму листья и цветки, – это возможность быстро перейти к делу весной: по сигналу почки готовы резко раскрыться, и это позволяет дереву максимально использовать краткий промежуток времени, отведенный на рост. В Новой Англии деревья должны всего за три коротких месяца образовать листья – аппарат фотосинтеза – и успеть получить с них энергетическую прибыль. Долгожданная весна на севере настает внезапно. Всего за неделю-другую тают снег и лед, а голая земля начинает поглощать тепло. За каких-то три-четыре дня в середине мая голый буковый лес покрывается пологом нежно-зеленых листьев, впитывающих солнечный свет.

Впрочем, в стремлении деревьев ухватить побольше света таится опасность: молодые листья уязвимы к холоду. В спящем состоянии почка, как насекомое в диапаузе, может перенести зимой самую низкую отрицательную температуру. Но, когда почка «проснулась» и в ее ткани стала поступать вода, возникает риск. В свою очередь, почки подвергают риску и все дерево, потому что на листьях может собраться мокрый снег, под которым обломятся ветки. Это дилемма. Почки должны открыться как можно раньше, но не слишком рано. Деревья живут долго и, наверно, могут позволить себе в какой-то год потерять из-за мороза цветки, потому что сэкономленную в этот год на плодоношении энергию можно вложить в рост, который позволит дать еще больше плодов на следующий год. Но, если от мороза погибнут листья, проблема будет серьезнее: когда дерево упускает свою долю при раздаче солнечного света или теряет ветви под тяжестью снега, это плохо сказывается на росте и размножении. Иногда листья могут образоваться вновь, но это энергетически затратно. Однако деревья редко обманываются фальстартом, например, в виде оттепели в середине зимы. Откуда они знают, когда запускать движок метаболизма и раскрывать почки?

Почки подчиняются локальному графику, который задает система сигналов, таких как продолжительность дня, сезонная длительность испытываемого растением холода и тепло. Одного тепла недостаточно. Так, если пересадить сахарные клены с севера в Джорджию, почки на деревьях не раскроются, потому что для этого сначала растение должно долгое время испытывать холод как своеобразный признак того, что зима случилась. Это в чем-то похоже на стратегию куколок сатурнии цекропии, из которых не вылупляются бабочки, пока куколка достаточно долго не побудет охлажденной.

Там, где я в основном провожу время, на западе Мэна и в Центральном Вермонте, молодые листья на всех листопадных деревьях обычно появляются более-менее одновременно, в середине мая, за короткий промежуток длиной около двух недель. Первыми листья вырастают на осинообразном тополе и березе, последними – на дубах и ясене. Посередине – буки, клены и другие. Но цветочные почки аборигенных лесных деревьев распускаются в определенной последовательности на протяжении полугода, начиная в марте или апреле с тополя, ольхи, красного клена и рогатой лещины, затем в июне переходя к липе, в июле – к американскому каштану и кончая гамамелисом в октябре (важно отметить, что у видов, которые зацветают последними, перед зимой не образуются почки с заранее сформированными цветками). У таких деревьев, как яблоня, черешня и ирга, где цветки и листья находятся в одной и той же почке, цветение обычно проходит быстро и пышно, а почти сразу вслед за этим появляются листья.

Когда листья и цветки находятся в почках отдельно друг от друга, как у ивы, тополя и ольхи, дерево может раскрыть цветочные почки за месяц до почек с листьями или, наоборот, через пять месяцев после них, как гамамелис. У ветроопыляемых деревьев цветки иногда распускаются за месяц и больше до листьев, которые задерживают потоки ветра. И наоборот, опыляемая пчелами липа зацветает через месяц и больше после того, как распустились листья, в конце лета, когда популяции пчел достигают своего пика. Гамамелису услуги по опылению оказывают зимние бабочки рода Eupsilia, активные осенью и зимой (см. главу 14).

На иве в ответ на потепление набухли цветочные, но не листовые почки

Раскрытие почек – удивительный процесс, но многие не придают ему значения. Мне нравится видеть напоминания о весеннем чуде, особенно в разгар зимы, когда у полных жизни деревьев совершенно неживой вид. Каждый год в январе, феврале и марте я выхожу в лес, собираю немного веток с деревьев и кустов, приношу домой и ставлю в банку с водой. В помещении почки некоторых растений можно уговорить раскрыться (ботаники называют это выгонкой) как минимум на три месяца раньше, чем в обычных условиях под открытым небом. Ветки осинообразного тополя, ивы, рогатой лещины, серой ольхи и красного клена, если собрать и принести их в дом уже в январе, зацветут и будут сбрасывать пыльцу (в лесу цветки этих деревьев и кустарников тоже распускаются первыми, в начале марта или в апреле, когда на земле еще лежит снег). А вот листовые и цветочные почки поздноцветущих деревьев, например американской липы, обычно реагируют на тепло моего кабинета не раньше марта.

Когда на улице бушует метель и стоит мороз ниже –15 °C, банка с ветками напоминает мне о том, что зимой деревья полны жизни. Почки на ветках под открытым небом подобны бегуну, который дольше полугода готовился к большому забегу, а теперь ждет сигнала на старте.

В конце апреля или начале мая пиковые потепления станут сигналом, по которому ветки и листья ринутся в гонку за солнечным светом. В 2002 году такое потепление в виде двух дней с температурой 34 °C настало необычно рано, 19 и 20 апреля. На тополях, черешне, ирге и сахарных кленах стали разворачиваться листья, а через два дня ирга и сахарные клены зацвели. За следующие десять дней случились две метели с морозами. Через неделю с неба опускались крупные хлопья снежинок, налипая на листья и цветки. Деревья как будто совершили фальстарт и рванули вперед до сигнала. Если так, они сами же будут наказаны. На этот раз все выглядело нормально, но я думаю, что растения серьезно рисковали. Поплатиться пришлось всего лишь несколькими сломанными ветками и опавшими листьями. Как и у пчел, преждевременно вылетавших из улья на поиски пищи, ставка окупилась.

Корольки маленькие, красивые, чистые в своей простоте. Думая о них, я вспоминаю снежные кристаллы. Каждый кристалл – шестиконечная звездочка, образованная в соответствии с непреклонными законами физики и химии. Все они совершенны. Но по форме они поразительно разнообразны, отчасти потому, что малейшее случайное событие в ходе образования кристалла определяет весь последующий процесс его роста.

Похожим образом в эволюции организмов и экосистем результат формируют бесчисленные случайные исторические события. Он не предопределен. Не существует коэффициента поправки или законов свыше, которые задавали бы итог, хотя система приспособлений у королька развивается, неизбежно подчиняясь энергетической экономике живых организмов, так же как форма снежных кристаллов подчиняется слепой энергетической экономике физики. В общем и целом королек по отношению к каймановой черепахе, клесту, арктическому суслику или человеку – то же, что один снежный кристалл по отношению к другому. Но, чтобы признать этот факт, нужно присмотреться.

Я впервые попытался поймать королька руками лет в девять и хорошо помню этот случай. Была поздняя осень, я один возвращался из сельской школы лесной дорогой и увидел стайку птиц, которые клевали пищу среди молодых елей, невысоко от земли. Я подобрался так близко, что почти мог потрогать их. Мне казалось, птицы ничего не замечают, и я протянул руку в попытке поймать одну из них. Ничего не получилось, но с тех пор корольки захватили мое воображение, как и воображение многих других людей.

Во введении к главе о золотоголовом корольке в своем теперь уже классическом многотомнике «Описания жизни» (Life Histories), хрестоматийном справочнике по североамериканским птицам, Артур Кливленд Бент пишет: «Много лет назад мальчик нашел на крыльце тельце крошечной птицы, похожей на пушистое сокровище. Может быть, тело оставила кошка, но, поскольку была середина зимы и стояло морозное утро, скорее птица пала жертвой холода и голода. Мальчик поднял ее, зачарованный тонкой красотой мягко-оливковых перьев и яркой оранжевой с золотистым короны, которая будто горела огнем. Желая сохранить все это, он попытался изготовить первое в своей жизни чучело. Получившийся образец выглядел неважно, но тогда у мальчика возник неизменный интерес к птицам, который не угас более чем за полвека».

Род корольков назвали Regulus («маленький король») за яркую «корону» лимонно-желтого, оранжевого или красного цвета. Самка золотоголового королька (Regulus satrapa) носит желтую корону, а у самца такой желтой короной охвачен оранжево-красный хохолок из перьев, который обычно скрыт, но поднимается и полыхает как пламя, когда нужно обозначить возбуждение.

Королек долгое время составлял загадку биологической систематики. Бент причислял этих птиц к дроздовым. Их также относили к семейству синицевых (Paridae). Считалось, что королек – близкий родственник славковых Старого Света, подсемейства Sylviinae (которому противопоставляются древесницевые, или американские славковые, Parulidae). Однако исследования ДНК (Sibley, Ahlquist, 1985) говорят о том, что происхождение королька иное (Ingold, Galati, 1997): теперь известно, что он не связан близким родством ни с дроздами, ни с синицами, ни со славками (Sheldon, Gill, 1996). Корольки отличаются ото всех них, они уникальны.

В Европе два вида корольков – желтоголовый Regulus regulus и красноголовый Regulus ignicapillus. Оба вида сравнительно оседлые, но не совсем: они демонстрируют тенденцию мигрировать по Европе с севера на юг и обратно. В Северной Америке тоже два вида корольков. Рубиновоголовый королек (Regulus calendula) выводит потомство на Аляске и по всей Канаде, а зимой мигрирует в Мексику и на юг США. Золотоголовый Regulus satrapa, напротив, встречается на всей территории Соединенных Штатов и на юге Канады зимой и летом, хотя часть популяции также мигрирует на север Канады, где гнездится.

Вопреки описаниям в большинстве книг о птицах, проведенные недавно белковые исследования (Ingold, Weight, Guttman, 1988) говорят о том, что между двумя американскими видами есть существенные генетические различия. Они достаточно велики, чтобы отнести птиц к разным родам. Впрочем, североамериканских золотоголовых корольков едва ли можно отличить от евроазиатских желтоголовых. Даже песня у них почти одинаковая (Desfayes, 1965). Этих птиц можно было бы легко объединить в один вид, но пока что этого не делают – вероятно, исключительно по соображениям практического удобства. Из этих же соображений я сам в своем описании ограничусь североамериканским золотоголовым корольком.

Оставаться на севере, где летом пища обильная, а зимой скудная, золотоголовому корольку не в последнюю очередь позволяет поведение птицы во время гнездования. Корольки производят большое потомство, которое компенсирует не столько высокую смертность среди гнездовых птенцов, как у большинства северных певчих птиц, сколько высокую смертность зимой. Поведение королька во время гнездования отличается рядом примечательных особенностей. Прежде всего даже в Мэне и Новой Шотландии, где лиственные деревья начинают зеленеть только в середине мая, корольки строят гнезда уже с середины апреля. В это время все еще регулярно случаются метели, и, если бы королек сооружал гнездо так же, как многие другие птицы, постройку быстро заносило бы снегом. Но, в отличие от клестов, корольки подвешивают гнезда на еловую ветку снизу, и те оказываются прикрыты густым навесом из ветвей и иголок. Тогда сверху гнезда почти не видно, что позволяет хорошо защитить его от большинства хищников, а если на ветки выше ляжет толстый слой снега, тем будет лучше, ведь тогда вокруг получится уютная снежная пещерка с хорошей теплоизоляцией.

В начале года холод все еще может вызывать проблемы, но гнездо королька построено так, чтобы быть теплым. Мало кому удавалось понаблюдать за строительством гнезда, а описаний осталось еще меньше. Я приведу подробный рассказ о серии наблюдений мисс Корделии Стэнвуд из Эллсворта, штат Мэн, опубликованный Артуром Бентом (Bent, 1964. P. 386):

Корольки выбрали в качестве кровли для своего жилища тяжелую еловую ветку с густым концом, и самка крепила висячее гнездо к веточкам, прыгая с одной на другую.

Птица сплетала вокруг себя округлую структуру, подобно тому как сплетает кокон гусеница сатурнии луны или цекропии, только корольку приходилось собирать строительный материал. Птица стояла на ветке с одной стороны от пространства, которое она выбрала для гнезда, и, насколько позволяло расположение веток, отмеряла длину собственного тела, прикрепляя к ним обрывки паутины и мха. Таким образом она примерно по кругу нанесла точки, обозначившие верхушку гнезда. Затем она стала перекрывать это пространство через центр круга, грубо говоря с севера на юг, паутиной и мхом, провешивая их как тросы, – позже это стало похоже на гамак. Через какое-то время, прилетев со мхом или паутиной, птица опускалась в гамак, как будто чтобы проверить его на прочность и растянуть. При этом, работая над гнездом, она всегда двигалась слева направо, поводя клювом туда-сюда, прикрепляя паутину и мох и натягивая сеть между точками крепления. Как только гамак смог ее удерживать, птица встала посередине и стала ходить слева направо. Когда он стал достаточно широким, чтобы она могла сесть, самка королька стала формовать центр подвешенной полоски материала, для чего вжалась в него грудкой и толкалась лапками. Постепенно она включила в постройку мелкие палочки, как будто сформировав ребра, и периодически отламывала еловую веточку, чтобы с ее помощью придать гнезду шарообразную форму. Наконец нижняя, похожая на корзинку часть гнезда выросла настолько, чтобы соединиться с верхушкой, и труженица с золотой головкой скрылась из виду за работой.

Конструкция действительно напоминала шелковый кокон, в стенках которого было достаточно мха, волосков и перьев, чтобы не пропускать тепло, холод и влагу. Этот примитивный инкубатор был сделан из того же тонкого темно-желто-зеленого мха, Hypnum uncinatum, который, по-видимому, отличает все жилища золотоголового королька в этой местности, а также похожего на бахрому лишайника уснеи длиннейшей (Usnea longissima) и шелковистых волокон животного происхождения. Серо-зеленый лишайник уснея больше использовался для ленты гамака в центре добротной постройки, чем в других частях. Выстилка состояла, думаю, из кроличьего меха и перьев куропатки. Стенка жилища была добрых четыре сантиметра в толщину, и четыре сантиметра в диаметре составляло отверстие в крыше.

Золотоголовый королек начинает строить гнездо

Судя по всему, самка сооружает гнездо одна. Самец составляет ей компанию и поет, пока она собирает материал и занимается строительством. Артур Бент (1964) приводит описания других гнезд золотоголового королька на северо-востоке США и отмечает привычку птиц выстилать гнезда перьями. По-видимому, во всех гнездах используются перья воротничкового рябчика (куропатки). Конечно, перья на грудке и теле рябчика для гнездышка королька огромны, но птицы вставляют их в выстилку так, чтобы очин смотрел вниз, в дно гнезда, а само перо естественным изгибом простиралось сверху и, подобно занавесу, образовывало мягкий гибкий покров.

Самка королька с помощью горячих лапок насиживает все яйца сразу

У большинства певчих птиц, которые выводят потомство в Новой Англии, в кладке четыре-пять яиц. У королька их в одной кладке от восьми до целых 11. Яиц так много, а гнезда такие маленькие, что яйца лежат в два слоя, обычно пять внизу и четыре сверху, чего у других птиц не встречается. Птенцы королька вылупляются размером с пчелу, розовые, слепые и голые. Вот как описывает их Стэнвуд (цит. по: Bent, 1964. P. 388):

#etc#Когда приближается кто-то из родителей, они поднимают свое маленькое бьющееся тельце и широко раскрывают крошечный оранжево-красный ротик, чтобы получить пищу. Рот по цвету похож на мякоть персика вокруг косточки. Через тонкую кожу просвечивают сосуды, придавая телу похожий оттенок. Сначала птицы кормят детенышей, отрыгивая полупереваренную пищу, затем в рацион начинают входить мотыльки, гусеницы и другие насекомые. Птенцам очень нравятся бабочки и гусеницы Zeiraphera canadensis. Эти вредители напали на прекрасную ель с тройным стволом и почти лишили ее иголок. Я заметила, что корольки очень часто подлетают к дереву. Через сезон-другой его покрывала такая же роскошная хвоя, как раньше. Вот такое доброе дело делают золотоголовые корольки и их птенцы. Для их размеров у птенцов крупные сильные лапы. Если попробовать вытащить птенчика из гнезда, малыш сначала вырвет выстилку и только потом отпустит хватку. Детеныши перед самым появлением перьев начинают чиститься клювом, а потом большую часть оставшегося времени в гнезде проводят, выглаживая и умасливая оперение. Родители удаляют все отходы, унося их подальше от жилища, которое содержат чистым и аккуратным.

И далее:

Мне случалось видеть, как корольки кормят птенцов в гнезде, довольно поздно, в последних числах июня, но к 18–20 июня семейства золотоголового королька обычно собирают пищу на деревьях. В 1912 году я видела, как взрослые корольки усердно кормили крупное семейство из молодых птиц в роще саженцев уже в середине сентября.

Когда Корделия Стэнвуд делала свои наблюдения, никто еще не знал о другом удивительном аспекте, связанном с гнездовым поведением королька, которое и так было уже достаточно удивительным. Об этом стало известно лишь благодаря проведенным с большой любовью – или во имя любви к корольку – исследованиям другой пары орнитологов-любителей, Роберта и Карлины Галати, которые тоже увлекались золотоголовыми корольками. Их наблюдения на севере Миннесоты показали, что корольки способны не только успешно растить семью из девяти-десяти птенцов в одном гнезде, но и одновременно заниматься вторым гнездом с таким же количеством детенышей (Thaler, 1990; Galati, 1991). Это называется двойная кладка.

Как мы уже говорили, судя по всему, самка сооружает гнездо одна и одна высиживает яйца (Thaler, 1990; Galati, 1991). Самец добывает пищу. Когда вылупляются голые птенцы, самка должна оставаться в гнезде и греть их. Самец кормит всю семью. Но, когда птенцов уже не нужно высиживать (а это отчасти зависит от теплоизоляции построенного птицей гнезда), самка оставляет детенышей, начинает строить неподалеку второе гнездо и вскоре сидит уже на второй партии из восьми-десяти яиц. Ее партнер занимается первым выводком. Корольки – хорошие родители: несмотря на все опасности, для птиц они исключительно успешно справляются с гнездованием, достигая благоприятного результата в более 80 % случаев (Ingold, Galati, 1997).

При такой большой рождаемости у корольков неизбежно должна быть высокая смертность. Она связана с тем, что в зимнее время птицы живут на пределе энергии, а также плохо летают из-за тяжелого покрова теплоизолирующих перьев. Среди перелетных корольков гибнет огромное количество птиц (Kania, 1983; Hogstad, 1984). Но, надо полагать, без миграции они понесли бы не меньшие потери, иначе быстро стали бы оседлыми. Те птицы, что остаются на зиму, не останавливаются в поисках пищи ни на пару секунд. С самого рассвета и до темноты они постоянно скачут, упорно выискивая насекомых. Хотя королек способен пережить ночь при температуре –40 °C, суровая погода и недостаточное для метаболизма питание при сильной метели и обледенении могут обеспечить стопроцентную смертность (Lepthien, Bock, 1976; Larrison, Sonnenberg, 1968; Graber, Graber, 1979; Sabo, 1980).

Золотоголовый королек изображен среди трех птиц на обложке книги «Птицы в опасности» 1992 года (Ehrlich et al., Birds in Jeopardy), где указаны и описаны находящиеся под угрозой и вымершие птицы Соединенных Штатов и Канады. Однако этот вид не так уж редко встречается – скорее он не привлекает внимания. Корольков трудно разглядеть. Впрочем, их популяция в некоторых местах действительно резко сократилась в начале 1980-х годов. К концу десятилетия численность птиц восстановилась. Поскольку корольки очень успешно размножаются и из-за маленьких размеров не слишком интересны большинству хищников, сокращение популяции, скорее всего, вызвали неблагоприятные погодные условия. При большой плодовитости численность вида может быстро восстановиться, если улучшаются условия окружающей среды. Максимальная продолжительность жизни королька в неволе составляет около десяти лет (Thaler, 1990), но в дикой природе на птиц действуют всевозможные неблагоприятные факторы – дикая популяция при обычных условиях в среднем прореживается на 87 % в год. Королек – та птица, которая особенно похожа на однолетнее растение (каждый год вырастающее заново только за счет семян).

Для таких мелких насекомоядных птиц со слабым клювом, не приспособленным, чтобы ковыряться под корой или в древесине, зима – достаточно серьезная проблема, и перелет на тысячи километров над открытым океаном вполне может оказаться предпочтительней. Учитывая, что во время этих опасных путешествий гибнут миллионы особей, на множество птиц действует сильное давление отбора, и в результате у них развиваются сложные навыки навигации и физические и умственные свойства, которые обеспечивают и поддерживают способность к миграции и соответствующее поведение. По крайней мере у некоторых перелетных птиц появилось новое чувство, которого нет у человека: они способны определять направление магнитных линий Земли. Многие научились читать рисунок звезд и ориентироваться ночью по негаснущему маяку Полярной звезды. Днем же компасом может служить Солнце. Птицы отслеживают его движение по небу и рассчитывают перемещения, опираясь на внутреннее чувство времени, действующее с точностью до 15 минут. Соответственно, определить направление удается с точностью примерно до 4 угловых градусов. Выстроился физиологический цикл, согласно которому птицы быстро набирают жир, готовясь к многодневному непрерывному полету. И большинство этих способностей появилось благодаря зиме, без которой и у королька не развились бы его немыслимые качества. Мы не знаем, как именно проходит миграция золотоголового королька, но, поскольку птицы демонстрируют перелетное беспокойство по ночам (Thaler, 1990), вероятно, они летят и ориентируются ночами, а днем подкрепляются пищей.

Эволюционная история, а значит, и биология королька связана с ледниковыми периодами. Всего 10 000 лет назад, когда таяли зимние снега, возникла огромная, сравнительно малонаселенная часть земного шара, где насекомые были доступны всем, кто пожелал бы припасть к их изобильному источнику, почти в неограниченном количестве от 15 до 24 часов в сутки. Осенью, когда насекомые исчезали, а дневного света становилось меньше, птицы перемещались на юг. Постепенно по мере таяния ледников птицы стали ежегодно предпринимать все более длительные путешествия к северным местам, где корма было много, а дни были длинными, и обратно. Самый большой урожай всегда доставался тем, кто либо мог дольше всех выдержать холод, либо дальше всех улететь. В среднем такие птицы оставляли самое большое потомство. Некоторые популяции размножались, изолированные льдами последнего и предпоследнего ледниковых периодов. Тогда и возникли вариации, которые мы часто условно называем видами. Одной из успешных групп оказались корольки, и теперь они занимают леса северной тайги.

Мало кому удается хотя бы однажды увидеть золотоголового королька, даже если его искать (а бо́льшая часть человеческой популяции корольков не высматривает). Этих птиц очень трудно разглядеть и без густого покрова хвойного леса, где они обитают. Поскольку взгляду они малодоступны, проще всего узнать об их присутствии по крику. Я счастлив сообщить, что по крайней мере сейчас с «маленьким королем» леса в густых хвойных зарослях на севере Новой Англии все в порядке. Очень редко бывает, чтобы мне не удалось услышать приятное «циис» зимой в лесу возле домика в Мэне. Удивительно, что корольку удается пережить зимнюю ночь.

Всякий раз, возвращаясь зимним днем в протопленный домик, я могу быть уверен, что не замерзну насмерть. У нашего вида есть волшебный ключик для выживания зимой. Это огонь, о чем говорится и в рассказе Джека Лондона. Другие виды людей, например неандертальцы, тоже владели этим ключом, вероятно, на протяжении сотен тысяч лет. Иначе человеку не удалось бы заселить Северное полушарие земного шара – всю Европу, Азию и Северную Америку до самой кромки льдов. Огонь не только согревал людей и позволял им пережить ночь, он сделал из нас лучших хищников: мы эффективнее используем мясную пищу, потому что готовим ее. А когда человек и сам мог стать добычей, огонь также служил оружием при обороне.

Королек занимает ту же приполярную область, что и люди, но, вероятно, несравнимо дольше. Он тоже нуждается в тепле, только гораздо более остро. Учитывая крошечный вес птицы в две центовые монетки (5–6 граммов), с человеческой точки зрения невероятное чудо, что она способна пережить энергетический кризис холодной зимней ночью длиной 16 часов – это противоречит законам физики и физиологии. Как корольку это удается, точно неизвестно, так что мы ищем объяснения у других животных и особенно других птиц. Судя по их примеру, выживание королька зимой не связано ни с каким с новым биологическим явлением или неизвестными законами физики и физиологии, – думаю, дело скорее в индивидуальном для каждого вида балансе, который достигается точно выверенной системой ряда противоречащих друг другу приобретений и цены за них, когда все делается правильно, а допустимая погрешность невелика. Это не волшебство. Это вопрос деталей – того, чтобы все происходило правильным образом.

Отчасти корольки и привлекают меня тем, что я так мало о них понимаю, и в чем-то я не прочь оставить все как есть, чтобы сохранить интригу. Я пытаюсь докопаться до фактов не ради фактов. Смысл в том, чтобы «увидеть» историю, которая стоит за явлением.

Согласно предположению Эллен Талер (Thaler, 1990), европейский желтоголовый королек выживает зимой благодаря тому, что по ночам птицы жмутся друг к другу и экономят энергию, а также за счет питания на основе ногохвосток (коллембол) и способности находить места с определенным микроклиматом, например под шапкой рассыпчатого снега. Однако у нас нет энергетического «балансового отчета», чтобы определить, в каких пределах работают эти приемы, и, хотя по поведению других птиц можно понять, что искать, оно не обязательно применимо к золотоголовому корольку, который в своей зоне обитания в Северной Америке сталкивается с еще более низкой температурой, чем его европейский родственник. Наши исследования пищевого поведения корольков в лесу в Мэне (см. обсуждение в главе 9) неожиданно показали, что птицы не используют коллембол как основной источник энергии. Вместо этого, судя по содержимому желудка, королек живет на крошечных замороженных гусеницах семейства пядениц (Geometridae). Гусеницы менее питательны, чем семена, так что у маленьких насекомоядных корольков, как и у многих других животных, ночью температура тела должна понижаться, и они должны впадать в оцепенение. Тем не менее было высказано предположение, что желтоголовому корольку не обязательно снижать ночью температуру тела, чтобы выжить зимой (Reinetsen, Thaler, 1988). Эта оценка была основана на том, что за ночь потеря массы у птицы составляла 1,3–1,5 грамма, как предполагалось, в виде жира. Однако возможно, что жировая прослойка у птиц была гораздо меньше, а существенную часть ночной потери массы следовало отнести на счет содержимого кишечника. Чарльз Блэм и Джон Пейджелс прицельно исследовали жировые запасы североамериканского золотоголового королька и показали, что в середине зимы из его тела в качестве накопленных за день запасов можно извлечь примерно в пять раз меньше жира. Согласно вычислениям авторов, в этом количестве жира (0,3 грамма) слишком мало калорий, чтобы королек мог всю ночь поддерживать высокую температуру тела.

Полагаю, мы сильно недооцениваем этих и многих других птиц, считая, что они живут по каким-то простым правилам. Может быть, корольки не впадают в оцепенение, пока это не понадобится. Огромное число исследований на других видах говорит, что в неволе (когда животных хорошо кормят и они не испытывают стресса) можно наблюдать лишь бледное подобие как ситуаций, с которыми им приходится сталкиваться в полевых условиях, так и поведения особей.

Часть основных приспособлений, с помощью которых королек сохраняет тепло (и экономит энергию), можно увидеть у большинства других птиц. Корольки растопыривают перья, чтобы удерживать между ними воздух и увеличивать теплоизолирующее воздушное пространство вокруг тела. Тогда тепло в основном уходит через клюв, глаза и лапы, где нет теплоизоляции. Однако во время сна первые два из этих каналов значительно сокращаются, потому что птица засовывает головку глубоко в перья на спине. Чтобы снизить теплопотерю через лапы, используется теплообмен противоположно направленных потоков и/или уменьшается кровоток, благодаря чему в лапах поддерживается как можно более низкая температура, вероятно лишь чуть выше точки замерзания воды, около 0 °C. Впрочем, с помощью лап королек может отводить тепло из тела. Так, согласно наблюдениям Эллен Талер (Thaler, 1990), обычно лапы королька светло-коричневые, но, когда самка высиживает яйца и к ним приливает кровь, они вспыхивают розовым или красным, а их температура достигает 39 °C (наседного пятна на грудке и брюшке королька хватает только, чтобы обогревать два-три яйца из кладки, где их может быть до 11, а горячими лапами можно постоянно перемешивать яйца и высиживать их).

В рассказе Джека Лондона «Костер» старик на Сулфур-крике говорил новичку-чечако, что «никто не должен один пускаться в путь по Клондайку, если мороз сильнее пятидесяти градусов», или, как говорят в сильный мороз на Аляске, когда «стоит ночь на две [или три?] собаки». Вот и золотоголовые корольки из-за опасности холода зимой в лесах Мэна перемещаются группами по две-три птицы и, как и желтоголовые корольки, жмутся друг к другу по ночам. Прижимаясь друг к другу, животные экономят энергию. Насколько я знаю, никто точно не измерял, как снижается теплопотеря у аляскинца, когда тот жмется к хаски, но желтоголовый королек, прижимаясь к другой птице, снижает ее примерно на 23 %, а втроем птицы достигают 37 %, как и темношапочные кустарниковые синицы (Psaltriparus minimus), которые за ночь экономят то же количество энергии, прижимаясь друг к другу парами и тройками. Все, что мы знаем о поведении королька, все равно не складывается в полную картину, потому что, хотя группка обеспечивает большую экономию энергии, ее по-прежнему недостаточно, чтобы скомпенсировать разницу между запасами энергии и потребностью в ней. Гипотермия (снижение температуры тела) остается неизбежной.

Впадая ночью в глубокое оцепенение, можно было бы сэкономить много энергии. Но птицы вряд ли позволяют температуре тела опускаться намного ниже примерно 10 °C, поскольку иначе есть риск, что они не смогут дрожать, чтобы не заледенеть, если температура ночью упадет до –30–40 °C. Скорее всего, королек не мог бы выжить даже при температуре тела от 5 до 10 °C, если бы не то, что мне кажется самым важным и о чем мы знаем меньше всего, – укрытие. Когда мигрирующие желтоголовые корольки останавливались на голом скалистом острове у берегов Шотландии, где не было снега и было мало растительности, чтобы спрятаться, птиц находили ночующими под открытым небом, часто группками, но за ночь множество из них погибало (Brockie, 1984).

Пейджелс и Блэм сообщают, что видели золотоголового королька, который забрался в гнездо белки. Регулярные ночевки в беличьих гнездах определенно сильно приблизили бы королька к решению проблемы. По силе воздействия это было бы все равно что изобрести огонь, потому что можно было бы сохранять телесное тепло, колоссально снизив теплопотерю вследствие конвекции. Однако белки известны тем, что часто нападают на птиц (молодых), когда те не могут летать, а красная белка охотится даже на молодых американских беляков. Маленький королек был бы для нее отличным лакомством. Откуда птица знает, что беличье гнездо необитаемо и имеет смысл рискнуть забраться в него?

Зимой 2000/21 года я нашел и осмотрел в мэнских лесах десятки гнезд красных белок и летяг. Я стал сомневаться, что корольки, активно присутствующие в тех же хвойных лесах, используют или могут использовать эти чрезвычайно уютные гнезда (см. главу 5). Хотя в каждом гнезде было по два входа, найти их было трудно. Чтобы всунуть руку в беличье гнездо, мне приходилось протискиваться через толстый плотный материал с ощущением, что я засовываю руку в отверстие резиновой перчатки, обычно закрытое. Может ли сюда пролезть птица? Я не нашел птичьего помета ни в одном гнезде. Во всех снежных пещерках, где ночевал воротничковый рябчик, я находил десятки фекальных комочков, и думаю, что корольку, попавшему в беличье гнездо вечером с полным желудком, ночью тоже пришлось бы опорожнить кишечник. Так что я попросил у Блэма подробностей. Он ответил по электронной почте: «Я наблюдал королька у беличьего гнезда всего однажды и очень кратко, но определенно решил, что птица скрылась в гнезде. Не могу сказать, попала ли она туда через основной вход. Скорее было похоже, что она скрылась в свободно закрепленных листьях снаружи строения».

Раззадорившее мой интерес наблюдение Блэма и Пейджелса побудило меня быть начеку и попытаться выяснить, где корольки проводят зимние ночи, потому что, судя по всему, ночевка имеет решающее значение для выживания птицы. Я снова и снова следовал за корольками в сумерках, но всякий раз терял их из виду, когда они, продолжая собирать пищу, в конце концов сливались с темнеющей хвоей деревьев и растворялись в ней, причем беличьих гнезд поблизости обычно видно не было.

В начале января 1995 года мне показалось, что я наконец вот-вот выслежу, где ночуют птицы. Я приметил группу из трех корольков в елях возле своего домика, а 5 января снова увидел их и следовал за ними на протяжении 80 минут. Наконец, когда стало темнеть, я услышал тихие настойчивые «циис», которые затем стали громче, а потом, в 16:20, птицы вдруг стихли и исчезли из виду. Но стало слишком темно, чтобы что-то разглядеть. На следующий вечер я ждал примерно в том же месте до 16:30 и ничего не увидел. Студент Джереми Коэн сменил меня на вахте в этом районе в следующие три вечера, и в один из вечеров ему удалось последовать за группой из трех корольков (возможно, той самой), опять около 16:30, когда было почти темно. Никто из птиц не забирался ни в одно из трех гнезд красной белки, которые я ранее нашел в окрестностях. На следующий день на рассвете я пришел с Коэном и другими следопытами туда, где корольков в последний раз видели накануне, и, как только стало светать, мы действительно увидели трех птиц. Но это произошло не у беличьего гнезда. Я стал еще сильнее сомневаться, что секрет выживания королька зимой в мэнских лесах связан с беличьими гнездами.

Я также сомневался, что корольки могут иметь обыкновение закапываться в снежный покров на земле и рыть тоннели, как рябчики. Дело в том, что я часто вижу, как после ливня вода леденеет и на снегу образуется толстый наст. Вырваться из ледяной пещеры или переждать, пока растает снег, способна только большая сильная птица. Однако я не исключал, что королек может зарыться в снежную шапку на ветке снизу и снизу же выбраться, потому что ледяная корка образуется только наверху.

Зимой 2000/01 года мы со студентами курса зимней экологии поставили целью одного из проектов попытаться выследить место ночевки королька. Нам снова не удалось увидеть, чтобы птицы забирались в беличьи гнезда. И все же, похоже, мы как никогда близко подошли к ответу на вопрос, что же они на самом деле делают. Это произошло случайно.

19 декабря один из студентов, Уиллард Морган, перед восходом пошел в укрытие, которое мы построили из хвороста, чтобы посмотреть за прилетавшими к туше животного во́ронами (оставаясь невидимыми для них). По дороге туда в полутьме он спугнул двух корольков почти с самой земли у себя под ногами, из-под кучи хвороста, мимо которой проходил. На хворосте лежала шапка свежего снега. Накануне ночью дул порывистый ветер, шел снег с дождем. У самой земли, спрятавшись под снежной шапкой в куче хвороста, корольки могли бы укрыться от непогоды. Морган возвращался на то же место в следующие два вечера, но корольки больше не появлялись. Это наблюдение подкрепляет мое предположение, что, чтобы днем собирать пищу до последней минуты, королькам приходится пользоваться любыми доступными укрытиями, не только пространством в беличьем гнезде или под ним. В этом случае еще большее значение приобретает глубокое ночное оцепенение, одновременно с которым птицам приходится всю ночь дрожать.

Два королька, нахохлившись, жмутся друг к другу в снежной пещерке на ветке

Новичок-чечако из рассказа Джека Лондона «Костер» погиб зимой на Аляске не из-за какой-то одной большой ошибки. Ему просто не повезло, к тому же он допускал мелкие промахи, которые накапливались, усиливали друг друга и в конце концов решили исход дела. Я прихожу к выводу, что выживание королька в холодном зимнем мире снега и льда устроено похоже, только с обратным знаком. Нет волшебного ключа. Удается выжить тем птицам, которым везет и которые правильно поступают во всех мелочах. Шансы пережить зиму невелики, но в этой игре приходится идти на риск, так же как растениям, когда у них раскрываются почки, и пчелам, когда те вылетают из улья зимой. Неудачные броски игральных костей судьбы, в результате которых отдельные особи гибнут, компенсирует высокая рождаемость.

К счастью для королька, он ничего не знает о своих личных шансах на выживание. Вряд ли он размышляет о судьбе, сожалеет об ошибках и переживает из-за несправедливости и упущенных возможностей. Птица не беспокоится о будущем, о жизни и смерти. Почему я так считаю? Потому что эта умственная деятельность шла бы выживанию во вред, а не на пользу. Она не побудила бы птицу к эффективным действиям, ведь та едва ли может что-то изменить в своем мире, где все важные обстоятельства – ледяной дождь, ночной мороз, ветер, нехватку пищи – определяет случай. А вот неизбывный энтузиазм и животный напор могут пригодиться. Я не знаю и никогда не узнаю, в каком сочетании счастливый настрой, голод и эмоции движут птицей. Но всякий раз, как я наблюдаю за корольками, когда те непрерывно скачут, зависают в воздухе, что-то ищут, всякий раз, как я вижу их выразительные движения и слышу непрекращающийся поток «циисов», песен и разнообразных криков, я ощущаю, какой колоссальный заразительный энтузиазм от них исходит, и чувствую великую, безграничную жажду жизни. Без нее птицы не могли бы существовать в своем суровом мире. Как и человек, они запрограммированы на оптимизм.

Я рад знать, что популяция лесных невидимок процветает. Сидя в тепле и слушая, как снаружи в лесу завывает ветер, что раскачивает мой дом ненастными ночами, я и впредь буду гадать и удивляться, как птицы справляются с непогодой. Маленькие комочки перьев, они попирают законы физики и здравого смысла и доказывают, что чудеса возможны.

В первую очередь я благодарю внимательных наблюдателей. Благодарю тех, кому природа настолько небезразлична, что они ставят вопросы, исследуют, экспериментируют, думают, анализируют и трезво делают выводы из эмпирических данных. Эти люди создают прелести природы, часть которых я беззастенчиво позаимствовал для своих описаний.

Создают? Да, природа существует. Но чудо природы содержится в уме воспринимающего мыслящего существа. Колебания давления, которые производит взмах воронова крыла, и лучи света, отраженные от его блестящих перьев, – это физические проявления. Их можно измерить, но звуком или цветом они становятся, только когда их энергия переходит в электрический потенциал живых нейронов, а тот преобразуется мозгом в ощущения. Так же и прелесть, которую мы видим в выживании золотоголового королька холодной зимней ночью или в том, как каймановая черепаха выдерживает полгода взаперти под толстым льдом на озерце, существует, только когда ее обнаруживает воспринимающий мозг (и когда кто-то обнаруживает ее для мозга).

Я как-то прочел, что биологические исследования «создают барьер между человеком и природой». Наверно, автор этих слов, как и многие, ощущал, что наука требует отстраненности. Для меня это так, но эта отстраненность лишь фильтр, позволяющий отделить ценные зерна от беспорядочной шелухи и реальную находку от плода воображения. Биология как наука ведет не к отчуждению, вовсе наоборот. Она рождается из мощного желания близко узнать что-то, а близко узнать реальный предмет невозможно, пока не видишь его очертаний.

Я также читал, что Торо «перестал быть мыслителем», когда стал натуралистом. Думаю, здесь ситуация поставлена с ног на голову. Чтобы размышлять, нужны факты, а размышлять о природе в отсутствие фактов на самом деле значит чувствовать. Беллетристика остается беллетристикой, как ни старайся сделать ее правдоподобной.

Помимо многочисленных анонимно предоставленных мне материалов, которыми я свободно пользовался, я благодарю следующих людей за открытые обсуждения, критику и замечания, которые помогли мне отсеять реальное от воображаемого: Росс Белл и Дугласа Фергюсона (определение насекомых), Томаса Сили и Рика Дратчеса (пчелы), Уильяма Килпатрика (млекопитающие), Дэвида Баррингтона (растения), Эллен Талер и Чарльза Блэма (корольки), Дэниэла Вогта (оленьи хомячки), Брайана Барнса (зимоспящие арктические животные), Кеннета Стори (физиология спячки у насекомых и лягушек), Джека Дьюмена, Ольгу Кукаль и Ричарда Ли-младшего (спячка у насекомых), Гордона Ультша и Карлоса Крокера (спячка у черепах) и Линкольна Брауэра (данаиды монархи).

Главы 16 и 24 переработаны из статей, ранее опубликованных в журнале Natural History, а глава 5 частично публиковалась в журнале Audubon.

Кимберли Лэйфилд и Луиза О’Хара печатали рукопись – всегда быстро, хорошо и без задержек. Искренне благодарю Дэниэла Хальперна и Лизу Чейз, моих редакторов, чей интерес и энтузиазм меня всегда поддерживал, а все многочисленные вопросы и предложения были неоценимы. Благодарю свою жену Рэйчел Смолкер за понимание.

И посвящаю эту книгу Барту – Джорджу Бартоломью, за то, что познакомил меня с чудесами физиологической экологии и стал моим учителем в этой сфере.

Imbrie J. and K. P. Imbrie (1979). Ice Ages: Solving the Mystery. Cambridge, Mass.: Harvard University Press.

Madigan M. T. and B. L. Marrs (1997). Extremophiles. Scientific American 276(4). P. 82–87.

Margulis L. (1982). Early Life. Boston: Science Books International.

Bentley W. A. and W. J. Humphreys (1931). Snow Crystals. New York: McGraw-Hill.

Blanchard D. C. (1998). The Snowflake Man. Blacksburg, Va.: McDonald and Woodward Publishers.

Borland Hal. (1971). A lifetime of snowflakes. Audubon 73. P. 59–65.

Burlington Free Press (1931). Bentley’s contribution. Burlington Free Press. December 24.

Court G. (1998). Winter grays. Natural History (February). P. 50–54.

Marchand P. J. (1993). The underside of winter. Natural History (February). P. 51–56.

Pruitt W. O., Jr. (1960). Animals of the North. New York: Harper and Row.

Thaler E. (1982). Ornithologisches in Schnee. Dic Gefiederte Welt (March). P. 90–92.

Benkman C. W. (1987). Food profitability and the foraging ecology of crossbills. Ecological Monographs 57(3). P. 251–267.

_. (1989). On the evolution and ecology of island populations of crossbills. Evolution 43. P. 1324–1330.

_. (1990). Intake rates and the timing of crossbill reproduction. Auk 197. P. 376–386.

Bent A. C. (1968). Life Histories of North American Cardinals, Grosbeaks, Buntings, Towhees, Finches, Sparrows, and Allies. Part I. New York: Dover Publications.

Grinnell J. (1900). Birds of the Kotzebue Sound region. Pacific Coast Avifauna, No. 1.

Macoun J. (1909). Catalogue of Canadian Birds, 2nd edition.

Palmer R. S. (1949). Maine birds. Bull. Mus. Camp. Zool. Vol. 102.

Porter E. (1966). Summer Island. New York: Balentine Books. P. 78.

Smith B. E. (1949). White-winged crossbills nesting in Maine. Maine Audubon Soc. Bull. 5. P. 12–13.

Stone W. (1937). Bird Studies at Old Cape May. Vol. II. New York: Dover Publications.

Tufts H. F. (1906). Nesting of crossbills in Nova Scotia. Auk 23. P. 339–340.

Sandell M. (1988). Stop-and-go stoats. Natural History (June). P. 55–64.

Snyder D. P. (1982). Tamias striatus // Mammalian Species. The American Society of Mammalogists. No. 168. P. 1–8.

Frazier A. and V. Nolan. (1959). Communal roosting by the Eastern Bluebird in winter. Bird Banding 30. P. 219–226.

Ghalambor C. K. and T. E. Martin. (1999). Red-breasted Nuthatch (Sitta canadensis) // The Birds of North America. Ed. A. Poole and F. Gill. No. 459. Philadephia: The Birds of North America, Inc.

Guntert M., D. Hay, and R. P. Balda. (1988). Communal roosting in the Pygmy Nuthatch: A winter survival strategy. Proc. Intern. Ornthol. Congr. 19. P. 1964–1972.

Headstrom R. (1970). A Complete Field Guide to Nests in the United States. New York: Ives Washburn, Inc.

Heinrich B. (1994). Bald-faced hunters // In a Patch of Fireweed. Cambridge, Mass.: Harvard University Press. P. 152–162.

Ingold J. L. and R. Galati. (1997). Golden-crowned kinglet (Regulus satrapa) // The Birds of North America. Ed. A. Poole and F. Gill. No. 301. Philadelphia: The Birds of North America, Inc.

Knorr O. A. (1957). Communal roosting of the Pygmy Nuthatch. Condor 59. P. 398.

Pitts T. D. (1976). Fall and winter roosting habits of Carolina chickadees. Wilson Bull. 88. P. 603–610.

Rogers L. (1981). A bear in its lair. Natural History 90 (October). P. 64–70.

Thaler E. (1990). Die Goldhähnchen. Wittenberg Lutherstadt: A. Ziemsen Verlag.

Walsberg G. E. (1990). Communal roosting in a very small bird: Consequences for the thermal and respiratory gas environments. Condor 92. P. 795–798.

White F. N., G. A. Bartholomew, and J. L. Kinney. (1975). The thermal significance of the nest of the sociable weaver, Philetairus socius: winter observations. Ibis 117. P. 171–179.

Cowan I. Mc T. (1936). Nesting habits of the flying squirrel. Canadian Field Naturalist 46. P. 58–60.

DeCoursey P. J. (1961). Effect of light on the circadian activity rhythms of the flying squirrel, Glaucomys volans. Z. Vergl. Physiol. 44. P. 331–354.

Dunlap J. C. (1999). Molecular bases for circadian clocks. Cell 96. P. 271–290.

French A. R. (1977). Circannual rhythmicity and entrainment of surface activity in the hibernator, Perognathus longimembris. J. Mammal. 58. P. 37–43.

Heinrichs J. (1983). The winged snail darter. J. Forestry 81. P. 212–215, 262.

Maser C., R. Anderson, and E. N. Bull. (1981). Aggregation and sex segregation in northern flying squirrels in northeastern Oregon, an observation. Murrelet 62. P. 54–55.

_, J. M. Trappe, and R. A. Nausebaum. (1978). Fungalsmall mammal interrelationships with emphasis on Oregon coniferous forests. Ecology 59. P. 799–809.

McShea W. J., and D. M. Madison. (1984). Communal nesting between reproductively active females in a spring population of Microtus pennsylvanicus. Can. J. Zool. 62. P. 344–346.

Muul I. (1968). Behavioral and physiological influences on the distributions of the flying squirrels, Glaucomys volans. Misc. Publ. Mus. Zool., Univ. Michigan 134. P. 1–66.

Osgood F. L. (1935). Apparent segregation of sexes in flying squirrels. J. Mammal. 16. P. 236.

Rust H. J. (1946). Mammals of northern Idaho. J. Mammal. 27. P. 308–327.

Weigl P. D. and D. W. Osgood. (1974). Study of northern flying squirrel, Glaucomys sabrinus, by temperature telemetry. Amer. Midland Naturalist. 92. P. 482–486.

Wells-Gosling N. and L. R. Heaney. (1984). Glaucomys sabrinus // Mammalian Species, No. 229. P. 1–8.

Young M. W. (2000). The tick-tock of the biological clock. Scientific American (March). P. 64–77.

Adolph E. F. (1951). Responses to hypothermia in several species of infant mammals. Am. J. Physiol. 166. P. 75–91.

Barnes B. M. (1989). Freeze avoidance in a mammal: body temperatures below 0 °C in an Arctic Hibernator. Science 244. P. 1593–1595.

_. (1996). Sang froid. The Sciences (September/October). P. 12–14.

_, Omtzigt C., and Daan S. (1993). Hibernators periodically arouse in order to sleep // Life in the Cold: Ecological, Physiological, and Molecular Mechanisms. Ed. C. Carey et al. Boulder, Colo.: Westview Press. P. 555–558.

_ and Ritter D. (1993). Patterns of body temperature change in hibernating arctic ground squirrels // Life in the Cold: Ecological, Physiological, and Molecular Mechanisms. Ed. C. Carey et al. Boulder, Colo.: Westview Press. P. 119–130.

Bartholomew G. A. and T. J. Cade. (1957). Temperature regulation, hibernation, and aestivation in the little pocket mouse, Perognathus longimembris. J. Mammal. 38. P. 60–72.

_ and J. W. Hudson. (1960). Aestivation in the Mojave ground squirrel, Citellus mohavensis. Bull. Mus. Comp. Zool. Harvard 124. P. 193–208.

_ and R. MacMillen. (1961). Oxygen consumption, estivation and hibernation in the kangaroo mouse, Microdipodops pallidus. Physiol. Zool. 34. P. 177–183.

Blumer W. F. C. and L. Cole. (1959). Various degrees of hypothermia in mice. J. Applied Physiol. 14. P. 987–989.

Boyer B. B. and B. M. Barnes. (1999). Molecular and metabolic aspects of mammalian hibernation. BioScience. 49(9). P. 713–724.

Buck C. L. and B. M. Barnes. (1999). Temperature of hibernacula and changes in body composition of Arctic ground squirrels. J. Mammal. 80(4). P. 1264–1276.

Cade T. J. (1963). Observations on torpidity in captive chipmunks of the genus Eutamias. Ecology 44. P. 255–261.

_. (1964). The evolution of torpidity in rodents. Annales Academiae Scientiarum Fennicae. Series A. IV. Biologica 71(6). P. 79–112.

Daan S., B. M. Barnes, and A. M. Strijkstra. (1991). Warming up to sleep? Ground squirrels sleep during arousal from hibernation. Neurosci. Lett. 1238. P. 265–268.

Dubois R. (1896). Physiologie Compare de la Marmotte. Paris: Masson.

Folk E., Jr. (1967). Physiological observations of subarctic bears under winter den conditions. In Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. Ed. C. P. Lyman et al. New York: Academic Press.

Hayward J. S. and C. P. Lyman. (1967). Nonshivering heat production during arousal from hibernation and evidence for the contribution of brown fat // Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. Ed. C. P. Lyman et al. New York: Academic Press.

Irving L., H. Krough, and M. Monson. (1955). The metabolism of some Alaskan animals in winter and summer. Physiol. Zool. 28. P. 173–185.

Luyet B. J. (1964). On the state of water in the tissues of hibernators. Annales Academiae Scientiarum Fennicae. Series A. IV. Biologica 71(21). P. 298–309.

Lyman C. P. (1958). Oxygen consumption, body temperature and heart rate of woodchucks entering hibernation. Amer. J. Physiol. 194. P. 83–91.

_. (1982a). Hibernation: Responses to external challenges // Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. Ed. C. P. Lyman et al. New York: Academic Press. P. 176–205.

_. (1982b). Recent theories of Hibernation // Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. Ed. C. P. Lyman et al. New York: Academic Press. P. 283–301.

_ and P. O. Chatfield. (1953). Hibernation and cortical electrical activity in the Woodchuck (Marmota monax). Science 117. P. 533–534.

_, R. C. O’Brien, G. C. Greene, and E. D. Papafrango. (1981). Hibernation and longevity in the Turkish hamster, Mesocricetus bradti. Science 212. P. 668–670.

_, J. S. Willis, A. Malan, and L. C. H. Wang. (1982). Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. New York: Academic Press.

Malan A. (1980). Enzyme regulation, metabolic rate and acidbase state in hibernation. In Animals and Environmental Fitness. Ed. R. Gilles. Oxford, U. K.: Pergamon. P. 487–501.

Newman R. (1967). Metabolism in the eastern chipmunk (Tamias striatus) and the Southern flying squirrel (Glaucomys volans) during winter and summer // Mammalian Hibernation III. Edinburgh and London: Oliver and Boyd. P. 64–67.

Panuska J. A. (1959). Weight patterns and hibernation in Tamias striatus. J. Mammal. 40. P. 554–566.

Pauls W. P. (1978). Behavioural strategies relevant to the energy economy of the red squirrel (Tamiasciurus hudsonicus). Can. J. Zool. 56. P. 1518–1525.

Pengelley E. T. (1967). The relation of external conditions to the onset and termination of hibernation and estivation // Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. Ed. C. P. Lyman et al. New York: Academic Press. P. 1–29.

Pengelley E. T. and K. C. Fisher. (1957). Onset and cessation of hibernation under constant temperature and light in the golden-mantled ground squirrels (Citellus lateralis). Nature (London). 180. P. 1371–1372.

_. (1963). The effect of temperature and photoperiod on the early hibernation behavior of captive golden-mantled ground squirrels, Citellus lateralis tescorum. Can. J. Zool. 41. P. 1103–1120.

Smalley R. L. and R. L. Dryer. (1963). Brown fat: Thermogenic effect during arousal from hibernation in the bat. Science 140. P. 1333–1334.

Smith A. U., J. E. Lovelock, and A. S. Parkers. (1954). Resuscitation of hamsters after supercooling or partial crystallization at body temperatures below 0 °C. Nature (London). 173. P. 1136–1137.

Smith A. V. (1959). Survival of mammals at body temperatures above and below 0 °C. Proc. XXI Intern. Congr. Physiol. Sci. Symposia. Buenos Aires. P. 81–87.

Stones R. C. and J. E. Wiebers. (1965). A review of temperature regulation in bats (Chiroptera). Am. Midl. Natur. 74. P. 155–167.

_. (1967). Temperature regulation in the little brown bat, Myotis lucifugus // Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. Ed. C. P. Lyman et al. New York: Academic Press.

Storey K. B. (1997). Metabolic regulation in mammalian hibernation: enzyme and protein adaptations. Comp. Biochem. Physiol. A Physiol. 118. P. 1115–1124.

Strumwasser F., J. J. Gilliam, and J. L. Smith. (1964). Longterm studies on individual hibernating animals. Annales Academiae Scientiarum Fennicae. Series A. IV. Biologica 71(29). P. 401–420.

Travis J. (1997). Chilled brains. Science News 152. P. 364–365.

Tucker V. A. (1962). Diurnal torpidity in the California pocket mouse. Science 136. P. 380–381.

_. (1966). Diurnal torpor and its relation to food consumption and weight changes in the California pocket mouse, Perognathus californicus. Ecology 47. P. 245–252.

Ackerman J. (1998). Dinosaurs take wing: The Origin of Birds. National Georgraphic 194(1). P. 74–99.

Dalton R. (2000). Feathers fly in Beijing. Nature 405. P. 992.

Heinrich B. (1973). The Hot-Blooded Insects: Mechanisms and Evolution of Thermoregulation. Cambridge, Mass.: Harvard University Press.

Ji Q., P. J. Currie, M. A. Novell, and S. A. Ji. (1998). Two feathered dinosaurs from northeastern China. Nature 393. P. 753–761.

Norell M. (2001). The proof is in the plumage. Natural History 7(01). P. 58–63.

Perkins S. (2001). Ticklish debate: How might the feather have evolved? Science News 160. P. 106–108.

Prum R. O. (2002). Why ornithologists should care about the theropod origin of birds. Auk 119(1). P. 1–17.

Schmidt-Nielsen K. (1972). How Animals Work. London: Cambridge University Press.

Xu X., Z. Zhou, and R. O. Prum. (2001). Branched integumentary structures in sinornithosaurus and the origin of feathers. Nature 410. P. 200–204.

Bent A. C. (1964). Life histories of North American thrushes, kinglets, and their allies. U. S. National Museum Bulletin, No. 196, New York: Dover Publications.

Galati R. (1991). Golden-crowned Kinglets: Treetop Nesters of the North Woods. Ames, Iowa: Iowa State University Press.

Harrison J. (1996). The Nature Reader. Ed. D. Halpern and D. Frank. Hopewell, N. J.: Ecco Press.

Heinrich B. and R. Bell. 1995. Winter food of a small insectivorous bird, the Golden-crowned Kinglet. Wilson Bull. 107. P. 558–561.

Thaler E. 1990. Die Goldhähnchen. Wittenberg Lutherstadt: A. Ziemsen Verlag.

Austin G. T., and W. G. Bradley. (1969). Additional responses of the poorwill to low temperatures. Auk 86. P. 717–725.

Bartholomew G. A., T. R. Howell, and T. J. Cade. (1957). Torpidity in the white-throated swift, Anna hummingbird and Poor-will. Condor 59. P. 145–155.

_, J. W. Hudson, and T. R. Howell. (1962). Body temperature, oxygen consumption, evaporative water loss, and heart rate in the Poor-will. Condor 64. P. 117–125.

Beuchat C. A., S. B. Chaplin, and M. L. Morton. (1979). Ambient temperature and the daily energetics of two species of hummingbirds, Calypte anna and Selasphorus rufus. Physiol. Zool. 52. P. 280–295.

Blem C. R. (1975). Geographic variation in wind-loading of the House sparrow. Wilson Bull. 87. P. 543–549.

_. (1990). Avian energy storage. Curr. Ornithol. 7. P. 59–114.

Blem C. R. and J. F. Pagels. (1984). Mid-winter lipid reserves of the Golden-crowned kinglet. Condor 86. P. 461–492.

Boswell J. (1927). Life of Samuel Johnson. Vol 1. London and New York: Oxford University Press. P. 371–372.

Buttemer W. A., L. B. Astheimer, W. W. Weathers, and A. H. Hayworth. (1987). Energy savings attending winter-nest use by Verdin (Auriparus flaviceps). Auk 104. P. 531–535.

Calder W. A. and J. Booser. (1973). Hypothermia of broad-tailed hummingbirds during incubation in nature with ecological correlations. Science 180. P. 751–753.

Calder W. A. and J. R. King. (1974). Thermal and caloric relations of birds. In Avian Biology. Ed. D. S. Farner and J. R. King. Vol. 4. New York: Academic Press. P. 259–413.

Carpenter F. L. (1974). Torpor in an Andean hummingbird: its ecological significance. Science 183. P. 545–547.

_ and M. A. Hixon. (1988). A new function for torpor: Fat conservation in a wild migrant hummingbird. Condor 90. P. 373–378.

Chaplin S. B. (1974). Daily energetics of the Black-capped chickadee, Parus atricapillus, in winter. J. Comp. Physiol. 89. P. 321–330.

_. (1976). The physiology of hypothermia in the Blackcapped chickadee, Parus atricapillus. J. Comp. Physiol. B112. P. 335–344.

_. (1982). The energetic significance of huddling behavior in Common Bushtits (Psaltriparus minimus). Auk 99. P. 424–430.

Dawson W. R. and J. W. Hudson. (1970). Birds // Comparative Physiology of Thermoregulation. Ed. G. C. Whittow. Vol. 1. New York: Academic Press. P. 223–310.

Dawson W. R., R. L. Marsh, and M. E. Yacoe. (1993). Metabolic adjustments of small passerine birds for migration and cold. Am. J. Physiol. 245. P. R755–R767.

Ghalambor C. K, and T. E. Martin. (1999). Red-breasted Nuthatch (Sitta canadensis). // The Birds of North America. Ed. A. Poole and F. Gill. No. 459. Philadelphia: The Birds of North America, Inc.

J. Gibb. (1954). Feeding ecology of tits, with notes on treecreepers and Goldcrests // Ibis. 96. P. 513–544.

M. F. Gilman. (1902). Notes on the Verdin // Condor. 4. P. 88–89.

J. W. Graber and R. R. Graber. (1979). Severe weather and bird populations in southern Illinois // Wilson Bull. 91. P. 88–103.

M. Guntert, D. Hay and R. P. Balda. (1988). Communal roosting in the Pygmy Nuthatch: A winter survival strategy // Proc. Intern. Ornthol. Congr. 19. P. 1964–1972.

F. R. Hainsworth and L. L. Wolf. (1970). Regulation of oxygen consumption and body temperature during torpor in a hummingbird, Eulampis jugalaris // Science. 168. P. 368–369.

_, B. G. Collins and L. L. Wolf. (1977). The function of torpor in hummingbirds // Physiol. Zoll. 50. P. 215–222.

B. Heinrich. (1975). Thermoregulation in bumblebees II. Energetics of warm-up and free flight // J. Comp. Physiol. 96. P. 155–166.

_. (1977). The physiology of exercise of the bumblebee // American Scientist. 65. P. 455–465.

_ and G. A. Bartholomew. (1971). An analysis of preflight warm-up in the sphinx moth, Manduca sexta // J. Exp. Biol. 55. P. 223–239.

_ and T. M. Casey. (1973). Metabolic rate and endothermy in sphinx moths // J. Comp. Physiol. 1973. 82. P. 195–206.

_ and T. P. Mommsen. (1985). Flight of winter moths near 0 °C // Science. 228. P. 177–179.

_ and R. Bell. (1995). Winter food of a small insectivorous bird, the Golden-crowned kinglet // Wilson Bull. 107. P. 558–561.

R. W. Hill, D. L. Beaver and J. H. Veghte. (1980). Body surface temperatures and thermoregulation in the Blackcapped chickadee (Parus atricapillus) // Physiol. Zoll. 53. P. 305–321.

T. R. Howell and G. A. Bartholomew. (1959). Further experiments on torpidity in the Poor-will // Condor. 61. P. 180–186.

J. L. Ingold and R. Galati. (1997). Golden-crowned kinglet (Regulus satrapa) // A. Poole and F. Gill (eds.). The Birds of North America. No. 301. Washington, DC: Academy of Natural Sciences, Philadelphia, and American Ornithologists’ Union.

E. C. Jaeger. (1948). Does the Poor-will “hibernate”? // Condor. 50. P. 45–46.

E. C. Jaeger. (1949). Further observations on the hibernation of the Poor-will // Condor. 51. P. 105–109.

B. Kessel. (1976). Winter activity patterns of Black-capped Chickadees in interior Alaska // Wilson Bull. 88. P. 36–61.

R. C. Lasiewski and W. R. Dawson. (1964). Physiological responses to temperature in the common nighthawk // Condor. 66. P. 477–490.

J. D. Ligon. (1970). Still more responses of the Poor-will to low temperature // Condor. 72. P. 496–498.

C. P. Lyman, J. S. Willis, A. Malan and L. C. H. Wang. (1982). Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. New York and London: Academic Press.

R. L. Marsh and W. R. Dawson. (1982). Substrate metabolism in seasonally acclimated American Goldfinches // Amer. J. Physiol. 242. P. R563–R569.

T. T. Marshall, Jr. (1955). Hibernation in captive goatsuckers // Condor. 57. P. 129–134.

W. L. McAtee. (1947). Torpidity in birds // Amer. Midl. Natur. 38. P. 191–206.

H. Nakamura and Y. Wako. (1988). Food storing behavior of Willow tit, Parus montanus // J. Yamashina Inst. Ornith. 20. P. 721–736.

V. A. Peipunen. (1966). The diurnal heterothermia and torpidity in the Nightjar (Caprimulgus europaeus) // Ann. Acad. Sci. Fennicae. Ser. A. 101. P. 1–35.

C. M. Perrins. (1976). British Tits. Glasgow: Collins & Co.

T. D. Pitts. (1976). Fall and winter roosting habits of Carolina chickadees // Wilson Bull. 88. P. 603–610.

R. E. Reinertsen and S. Haftorn. (1986). Different metabolic strategies of northern birds for nocturnal survival // J. Comp. Physiol. B. 156. P. 655–663.

R. E. Reinertsen, S. Haftorn and R. Thaler. (1988). Is hypothermia necessary for winter survival of the Goldcrest, Regulus regulus? // J. Ornithol. 129. P. 433–437.

J. D. Rising and J. W. Hudson. (1974). Seasonal variation in the metabolism and thyroid activity of the Black-capped chickadee (Parus atricapillus) // Condor. 76. P. 198–203.

S. M. Smith. (1991). The Black-capped Chickadee: Behavioral Ecology and Natural History. Ithaca, N. Y.: Cornell University Press.

J. Steen. (1958). Climatic adaptation in some northern birds // Ecology. 39. P. 625–629.

F. D. Vogt and B. Heinrich. (1983). Thoracic temperature variations in the onset of flight in dragonflies (Odonata: Anisoptera) // Physiol. Zool. 56. P. 236–241.

G. E. Walsberg. (1990). Communal roosting in a very small bird: Consequences for the thermal and respiratory gas environments // Condor. 92. P. 795–798.

M. C. Webster. (1999). Verdin (Auriparus flaviceps) // A. Poole and F. Gill (eds.). The Birds of North America. No. 470. Philadelphia: The Birds of North America.

P. C. Withers. (1977). Respiration, metabolism, and heat exchange of euthermic and torpid poorwills and hummingbirds // Physiol. Zool. 50. P. 43–52.

L. L. Wolf and F. R. Hainsworth. (1972). Environmental influence on regulated body temperature in torpid hummingbirds // Comp. Biochem. Physiol. 41A. P. 167–173.

Зонов Г. Б. (1967). О зимних ночевках синиц в Предбайкалье // Орнитология. 1967. 8. С. 351–354. (Цит. по: S. M. Smith. The Black-capped Chickadee: Behavioral Ecology and Natural History. Ithaca, N. Y.: Cornell University Press, 1991.)

D. A. Belkin. (1968). Aquatic respiration and underwater survival of two freshwater turtle species // Respir. Physiol. 4. P. 1–14.

G. P. Brown and R. J. Brooks. (1994). Characteristics and fidelity to hibernarcula in a northern population of snapping turtles, Chelydra serpentina // Copeia. P. 222–226.

C. E. Crocker, T. E. Graham, G. R. Ultsch and D. C. Jackson. (2000). Physiology of common map turtles (Graptemys geographica) hibernating in the Lamoille River, Vermont // J. Exp. Zool. 286. P. 143–148.

R. E. Gatten. (1981). Anaerobic metabolism in freely diving painted turtles (Chrysemys picta) // J. Exp. Biol. 212. P. 377–385.

T. E. Graham and A. A. Graham. (1992). Metabolism and behavior of wintering common map turtles, Graptemys geographica, in Vermont // Canadian Field Naturalist. 106. P. 517–519.

_, C. B. Graham, C. E. Crocker and G. R. Ultsch. (2000). Dispersal from and fidelity to a hibernaculum in a northern Vermont population of common map turtles, Graptemys geographica // Canadian Field Naturalist. 2000. 114. P. 405–408.

C. V. Herbert and D. C. Jackson. (1985). Temperature effects on the responses to prolonged submergence in the turtle Chrysemys picta bellii. I. Blood acid-base and ionic changes during and following anoxic submergences // Physiol. Zool. 58. P. 655–669.

D. C. Jackson. (1968). Metabolic depression and oxygen depletion in the diving turtle // J. Appl. Physiol. 24. P. 503–509.

_ and G. R. Ultsch. (1982). Long-term submergence at 3 °C of the turtle, Chrysemys picta bellii, in normoxic and severely hypoxic water. II. Extracellular ionic responses to extreme lactic acidosis // J. Exp. Biol. 96. P. 29–43.

T. G. Pluto and E. D. Bellis. (1988). Seasonal and annual movements of riverine map turtles, Graptemys geographica // J. Herpet. 22. P. 152–158.

G. R. Ultsch. (1985). The viability of nearctic freshwater turtles submerged in anoxia and normoxia at 3 and 10 °C // Comp. Biochem. Physiol. 81(3). P. 607–611.

_. (1988). Blood gases, hematocrit, plasma ion concentrations, and acid-base status of musk turtles (Sternotherus odoratus) during simulated hibernation // Physiol. Zool. 61(1). P. 78–94.

G. R. Ultsch and D. C. Jackson. (1982). Long-term submergence at 3 °C of the turtle, Chrysemys picta bellii, in normoxic and severely hypoxic water. I. Survival, gas exchange and acid-base status // J. Exp. Biol. 96. P. 11–18.

G. R. Ultsch and D. Lee. (1983). Radiometric observations of wintering snapping turtles (Chelydra serpentina) in Rhode Island // J. Alabama Acad. Sci. 54(4). P. 200–206.

G. R. Ultsch, C. V. Herbert and D. C. Jackson. (1984). The comparative physiology of diving in North American freshwater turtles. I. Submergence tolerance, gas exchange, and acid-base balance // Physiol. Zool. 57. P. 620–631.

G. R. Ultsch, R. W. Hanley and T. R. Bauman. (1985). Responses to anoxia during simulated hibernation in northern and southern painted turtles // Ecology. 66. P. 388–395.

G. R. Ultsch, M. E. Carwile, C. E. Crocker and D. C. Jackson. (1999). The physiology of hibernation among painted turtles: The Eastern painted turtle Chrysemys picta picta // Physiol. Biochem. Zool. 72(4). P. 493–501.

R. C. Bazin and R. A. MacArthur. (1992). Thermal benefits of huddling in the muskrat (Ondatra zibethicus) // J. Mammal. 73(3). P. 559–564.

J. Bovet and E. F. Oertli. (1974). Free-running circadian activity rhythms in free-living beaver (Castor canadensis) // J. Comp. Physiol. 92. P. 1–10.

W. A. Calder. (1969). Temperature relations and underwater endurance of the smallest homeothermic diver, the water shrew // Comp. Biochem. Physiol. 30. P. 1075–1082.

B. Heinrich. (1984). Strategies of thermoregulation and foraging in two wasps, Dolichovespula maculate and Vespula vulgaris // J. Comp. Physiol. B. 154. P. 175–180.

R. A. MacArthur. (1979). Seasonal patterns of body temperature and activity in free-ranging muskrats (Ondatra zibethicus) // Can. J. Zool. 57. P. 25–33.

_. (1984a). Microenvironment gas concentrations and tolerance to hypercapnia in the muskrat (Ondatra zibethicus) // Physiol. Zool. 57(1). P. 85–98.

_. (1984b). Aquatic thermoregulation in the muskrat (Ondatra zibethicus): Energy demands of swimming and diving // Can. J. Zool. 62. P. 241–248.

_. (1992a). Foraging range and aerobic endurance of muskrats diving under the ice // J. Mammal. 73(3). P. 565–569.

_. (1992b). Gas bubble release by muskrats diving under ice: Lost gas or a potential oxygen pool? // J. Zool. Lond. 226. P. 151–164.

R. A. MacArthur, M. M. Humphries and D. Jeske. (1997). Huddling behavior and the foraging efficiency of muskrats // J. Mammal. 78(3). P. 850–858.

D. W. Smith, R. O. Peterson, T. D. Drummer and D. S. Sheputis. (1991). Over-wintering activity and body temperature patterns in northern beavers // Can. J. Zool. 69. P. 2178–2182.

D. W. Smith, T. D. Drummer and R. Peterson. (1994). Reply – studies of beaver activity and body temperature in a historical perspective // Can. J. Zool. 1994. 72. P. 567–569.

P. J. Bentley. (1996). Adaptations of Amphibia to arid environments // Science. 152. P. 619–623.

J. Burrough. (1951). A sharp lookout // F. A. Wiley (ed.). John Burrough’s America. New York: Devia-Adair Co.

W. D. Schmid. (1965). Some aspects of the water economics of nine species of amphibians // Ecology. 46. P. 261–269.

_. (1982). Survival of frogs in low temperature // Science. 215. P. 697–698.

K. B. Storey and J. M. Storey. (1984). Biochemical adaptation for freezing tolerance in the wood frog, Rana sylvatica // J. Comp. Physiol. B. 155. P. 29–36.

_. (1985). Adaptations of metabolism for freeze tolerance in the gray tree frog, Hyla versicolor // Can. J. Zool. 63. P. 49–54.

_. (1986). Freeze tolerant frogs: Cryoprotectants and tissue metabolism during freeze-thaw cycles // Can. J. Zool. 64. P. 49–56.

_. (1987). Persistence of freeze tolerance in terrestrial hibernating frogs after spring emergence // Copeia. 3. P. 720–726.

_. (1988). Freeze tolerance: constraining forces, adaptive mechanisms // Can. J. Zool. 66. P. 1122–1127.

_. (1990). Frozen and alive. Scientific American. 263. December. P. 92–97.

J. R. Tester and W. J. Breckenridge. (1964). Winter behavior patterns of the Manitoba toad, Bufo hemiophrys, in northwestern Minnesota // Annales Academiae Scientiarum Fennicae. Series A. IV. Biologica. 71(31). P. 424–431.

M. A. Alonso, J. I. Glendinning and L. P. Browers. (1993). The influence of temperature on crawling, shivering, and flying overwintering monarch butterflies in Mexico // S. B. Malcolm and M. P. Zalucki (eds.). Biology and Conservation of the Monarch Butterfly. Science Series No. 38. Los Angeles: Natural History Museum of Los Angeles County. P. 309–314.

E. Asahina. (1969). Frost resistance in insects // Advances in Insect Physiology. 6. P. 1–49.

_ and K. Tanno. (1964). A large amount of trehalose in a frost resistant insect // Nature. 204. P. 1222.

J. G. Baust, R. Grandee, G. Condon and R. E. Morissey. (1979). The diversity of overwintering strategies utilized by separate populations of gall insects // Physiol. Zool. 52. P. 572–580.

_ and R. R. Rojas. (1985). Review – Insect cold hardiness: Facts and fancy // J. Insect Physiol. 31. P. 755–759.

J. M. Diamond. (1989). Cryobiology: Resurrection of frozen animals // Nature. 339. P. 509–510.

Today a frozen dog, tomorrow the iceman // Discover. 1987. 8. June. P. 9.

J. Duman and K. Howarth. (1983). The role of hemolymph proteins in the cold tolerance of insects // Ann. Rev. Physiol. 45. P. 261–270.

B. Heinrich. (1987). Thermoregulation by winter-flying endetheric moths // J. Exp. Biol. 127. P. 313–332.

_ and T. P. Mommsen. (1985). Flight of winter moths near 0 °C // Science. 228. P. 177–179.

H. E. Hinton. (1960). A fly larva that tolerates dehydration and temperatures of minus 270 °C to +102 °C // Nature. 188. P. 333–337.

W. J. Holland. (1968). The Moth Book. New York: Dover Publications.

K. L. Howarth and J. G. Duman. (1984). Yearly variations in overwintering mechanisms of the coldhardy beetle, Denroides canadensis // Physiol. Zool. 57(1). P. 40–45.

O. Kukal. (1988). Caterpillars on ice // Natural History 97. January: 36–40.

_, B. Heinrich and J. Duman. (1988). Behavioral thermoregulation in the freeze-tolerant Arctic caterpillar, Gynaephora groenlandica // J. Exp. Biol. 138. P. 181–193.

J. P. Leader. (1962). Tolerance to freezing of hydrated and partially hydrated larvae of Polypedilum (Chironomidae). // J. Insect Physiol. 8. P. 155–163.

R. E. Lee, Jr. (1989). Insect cold-hardiness: To freeze or not to freeze // Bioscience. 39(5). P. 308–313.

_. and D. L. Denlingers (eds.). (1991). Insects at Low Temperature. New York: Chapman and Hall.

A. Mansingh and B. N. Smallman. (1972). Variation in polyhydric alcohol in relation to diapause and coldhardiness in the larva of Isia isabella // J. Insect Physiol. 18. P. 1565–1576.

P. Mazur. (1984). Freezing of living cells: mechanisms and implications // Amer. J. Physiol. 247. P. C125–C142.

L. K. Miller. (1969). Freezing tolerance in an adult insect // Science. 166. P. 105–106.

M. T. Myers. (1985). A southward return migration of Painted Lady butterflies, Vanessa cardui, over southern Alberta in the fall of 1983, and biometeorological aspects of their outbreaks into North America and Europe // Canadian Field-Naturalist. 99. P. 147–155.

R. W. Salt. (1959). Survival of frozen fat body cells in an insect // Nature. 184. P. 1426.

_. (1961). Principles of insect cold hardiness // Ann. Rev. Entomol. 6. P. 58–74.

W. D. Schmid. (1982). Survival of frogs in low temperature // Science. 215. P. 697–698.

K. B. Storey and J. M. Storey. (1983). Biochemistry of freeze tolerance in terrestrial insects // Trends in Biochemical Sciences. 8(7). P. 242–245.

_. (1984). Biochemical adaptation for freezing tolerance in the wood frog, Rana sylvatica // J. Comp. Physiol. B. 155. P. 29–36.

_. (1985). Adaptations of metabolism for freeze tolerance in the gray tree frog, Hyla versicolor // Can. J. Zool. 63. P. 49–54.

_. (1987). Persistence of freeze tolerance in terrestrial hibernating frogs after spring emergence // Copeia. 3. P. 720–726.

_. (1988). Freeze tolerance in animals // Physiol. Rev. 68. P. 27–88.

_. (1990). Frozen and alive // Scientific American. 263. December. P. 92–96.

K. Tanno. (1968). Frost resistance in the poplar sawfly, Trichiocampus populi V. Freezing injury at the liquid nitrogen temperature // Low Temp. Sci. Ser. B26. P. 76–84.

S. Vogel. (1998). Cold storage // Discover. February. P. 52–54.

R. K. Walton and L. P. Brower. (1996). Monitoring the fall migration of the monarch butterfly Danaus plexippus L. (Nymphalidae: Danaidae). in eastern North America: 1991–1994 // J. Lepidopterists’ Society. 50. P. 1–20.

K. E. Zachariassen and H. T. Hamel. (1976). Nucleating agents in the hemolymph of insects tolerant to freezing // Nature. 262. P. 285–287.

J. R. Choate. (1973). Identification and recent distribution of white-footed mice (Peromyscus) in New England // J. Mammal. 54. P. 41–49.

H. Glaser and S. Lustick. (1975). Energetics and nesting behavior of the northern white-footed mouse, Peromyscus leucopus noveboracensis // Physiol. Zool. 48. P. 105–113.

W. J. Hamilton, Jr. (1935). Habits of jumping mice // Amer. Midl. Natur. 16. P. 187–200.

J. R. Nestler. (1990). Relationship between respiratory quotient and metabolic rate during entry to and arousal from daily torpor in deer mice (Peromyscus maniculatus) // Physiol. Zool. 63(3). P. 504–515.

A. J. Nicholson. (1937). A hibernating jumping mouse // J. Mammal. 18. P. 103.

S. G. Parren and D. E. Capen. (1985). Local distribution and coexistence of two species of Peromyscus in Vermont // J. Mammal. 66(1). P. 36–44.

S. S. Pierce and F. D. Vogt. (1993). Winter acclimatization in Peromyscus maniculatus gracilis, P. leucopus noveboracencis, and P. I. leucopus // J. Mammal. 74(3). P. 665–677.

J. A. Sealander. (1962). Seasonal changes in blood values of deer mice and other small mammals // Ecology. 43(1). P. 107–119.

_. (1951). Survival of Peromyscus in relation to environmental temperature and acclimation at high and low temperatures // Amer. Midl. Natur. 46. P. 257–311.

_. (1952). The relationship of nest protection and huddling to survival of Peromyscus at low temperature // Ecology. 33. P. 63–71.

C. Sheldon. (1938a). Vermont jumping mice of the genus Zapus // J. Mammal. 19. P. 324–332.

_. (1938b). Vermont jumping mice of the genus Napaeozapus // J. Mammal. 19. P. 444–453.

A. Stupka. (1934). Woodland jumping mice // Nature Notes from Acadia. 3. P. 6.

F. D. Vogt and G. R. Lynch. (1982). Influence of ambient temperature, nest availability, huddling, and daily torpor on energy expenditure in the white-footed mouse Peromyscus leucopus // Physiol. Zool. 55(1). P. 56–63.

M. A. Walton. (1903). A Hermit’s Wild Friends or Eighteen Years in the Woods. Boston: Dana Estes Co.

B. M. Barnes, J. L. Barger, J. Seares, P. C. Tacguard and G. L. Zuercher. (1996). Overwintering in yellowjacket queens (Vespula vulgaris) and green stinkbugs (Elasmostethus interstinctus) in subarctic Alaska // Physiol. Zool. 69(6). P. 1469–1480.

J. G. Duman and J. L. Patterson. (1978). The role of ice nucleators in the frost tolerance of overwintering queens of the bald-faced hornet // Comp. Biochem. Physiol. 59(1). P. 69–72.

J. G. Duman, D. W. Wu, L. Xu, D. Tursman and T. M. Olson. (1991). Adaptations of insects to subzero temperatures // Quart. Rev. Biol. 66. P. 387–410.

R. M. R. Barclay. (1982). Night roosting behavior of the little brown bat, Myotis lucifugus // J. Mammal. 63. P. 464–474.

L. P. Brower and S. B. Malcolm. (1991). Animal migration: Endangered phenomena // Amer. Zool. 31. P. 265–276.

L. P. Brower, W. H. Calvert, L. E. Hedrick and J. Christian. (1977). Biological observations on an overwintering colony of monarch butterflies (Danaus plexippus, Danaidae) in Mexico // J. Lepid. Soc. 31(4). P. 232–242.

W. H. Calvert, L. E. Hedrick and L. P. Brower. (1979). Mortality of the monarch butterfly (Danaus plexippus L.): Avian predation at five overwintering sites in Mexico // Science. 204. P. 848–851.

V. F. Flyger. (1969). The 1968 squirrel “migration” in the eastern United States // Trans. Northeast Sect. Wildlife Society. 26. P. 69–70.

R. E. Henshaw and G. E. Folk, Jr. (1966). Relation of thermoregulation to seasonally changing microclimate in two species of bats (Myotis lucifugus and M. sodalis) // Physiol. Zool. 39. P. 223–236.

R. J. Hock. (1951). The metabolic rates and body temperatures of bats // Biol. Bull. 101. P. 289–299.

S. R. Humphrey and J. B. Cope. (1977). Survival rates of the endangered Indiana bat, Myotis sodalis // J. Mammal. 58. P. 32–36.

A. E. Kammer. (1970). Thoracic temperature, shivering, and flight in the monarch butterfly, Danaus plexippus (L.). // Z. Vergl. Physiol. 68. P. 334–344.

A. R. Masters, S. B. Malcolm and L. P. Brower. (1988). Monarch butterfly (Danaus plexippus) thermoregulatory behavior and adaptations for overwintering in Mexico // Ecology. 69(2). P. 458–467.

B. K. McNab. (1974). The behavior of temperate cave bats in a subtropical environment // Ecology. 5. P. 943–958.

A. R. Richter, S. R. Humphrey, J. B. Cope and V. Brack, Jr. (1993). Modified cave entrances: Thermal effect on body mass and resulting decline of endangered Indiana bats (Myotis sodalis) // Conservation Biology. 7(2). P. 407–415.

J. R. Speakman and P. A. Racey. (1989). Hibernal ecology of the pipistrelle bat: Energy expenditure, water requirements and mass loss, implications for survival and the function of winter emergence flights // J. Animal Ecology. 58. P. 797–813.

M. D. Tuttle. (1979). Status, causes of decline and management of endangered gray bats // J. Wildlife Management. 43. P. 1–17.

F. A. Urquhart. (1976). Found at last: The monarch’s winter home // National Geographic Magazine. 150. P. 160–173.

_. (1987). Monarch Butterfly, the International Traveler. Chicago: Nelson-Hall.

_ and N. R. Urquhart. (1976). The overwintering site of the eastern population of the monarch butterfly (Danaus plexippus; Danaidae) in southern Mexico // J. Lepid. Soc. 30. P. 153–158.

P. W. Gorenzel and T. P. Salmon. (1995). Characteristics of American crow urban roosts in California // J. Wildlife Management. 59(4). P. 638–645.

H. G. Hanson. (1946). Crow centers of the United States // Oklahoma Game and Fish News. 2(3). P. 4–7, 18.

B. Heinrich. (1989). Communal roosts // B. Heinrich. Ravens in Winter. New York: Simon and Schuster. P. 159–165.

J. M. Marzluff, B Heinrich and C. S. Marzluff. (1996). Roosts are mobile information centers // Animal Behav. 51. P. 89–103.

R. Shine and R. Mason. (2001). Serpentine cross-dressers // Natural History. 110. February. P. 56–61.

P. C. Stouffer and D. F. Caccamise. (1991). Roosting and diurnal movements of radio-tagged American crows // Wilson Bull. 103(3). P. 387–400.

D. H. Morse. (1977). Feeding behavior and predator avoidance in heterospecific groups // BioScience. 27(5). P. 332–339.

E. Thaler. (1990). Die Goldhähnchen. Wittenberg Lutherstadt: A. Ziemsen Verlag.

W. H. Karasov. (1993). In the belly of the bird // Natural History. 102. November. P. 32–37.

E. W. Stiles. (1984). Fruit for all seasons // Natural History. 93. August. P. 43–53.

G. L. Alt and J. M. Grutladavria. (1984). Reuse of black bear dens in northeastern Pennsylvania // J. Wildlife Management. 48. P. 236–239.

H. J. Harlow, T. Lohuis, T. D. I. Beck and P. A. Iaizzo. (2001). Muscle strength in overwintering bears // Nature. 409. P. 997.

R. B. Johnson. (1998). The bearable lightness of being: Bones, muscles, and spaceflight // Anatomical Record. 253(1). P. 24–27.

J. D. Jones, P. Burnett and P. Zollman. (1999). The glyoxylate cycle: Does it function in the dormant or active bear? // Compar. Biochem. and Physiol. B. 124. P. 177–179.

A. LeBlanc, C. Lin, L. Shackelford, V. Sinitsyn, H. Evans, O. Belichenko, B. Schenkman, I. Kozlovskaya, V. Oganov, A. Bakulin, T. Hedrick and D. Feeback. (2000). Muscle volume, MRI relaxation times (T2), and body composition after spaceflight // J. Applied Physiol. 89(6). P. 2158–2164.

M. K. Miller. (1995). Space makes strange bedfellows // The Sciences. 35(3). P. 12–16.

R. A. Nelson, T. D. I. Beck and D. L. Steiger. (1984). Ration of serum urea to serum creatine in wild black bears // Science. 226. P. 841–842.

O. A. Ormseth, M. Nicolson, M. A. Pellymounter and B. B. Boyer. (1996). Leptin inhibits prehibernation hyperphagia and reduces body weight in arctic ground squirrels // Amer. J. Physiol. 271(6). P. 1775.

A. C. Rerkin. (1989). Sleeping beauties // Discover. April. P. 62–65.

L. Rogers. (1981). A bear in its lair // Natural History. 90. October. P. 64–70.

W. D. Tietje and R. L. Ruff. (1980). Denning behavior of black bears in boreal forest of Alberta // J. Wildlife Management. 44(4). P. 858–870.

D. B. Tinker, H. J. Harlow and T. D. I. Beck. (1998). Protein use and muscle-fiber changes in free-ranging, hibernating black bears // Physiol. Zool. 71. P. 414–424.

R. J. White and M. Avener. (2001). Humans in space // Nature. 409. P. 1115–1118.

E. M. Addison, R. D. Strickland and D. J. H. Fraser. (1989). Gray Jays, Perisoreus canadensis, and Common Ravens, Corvus corax, as predators of winter ticks, Dermacentor albipictus // Can. Field Nat. 103(3). P. 406–408.

N. S. Clayton and D. W. Lee. (1998). Memory and the hippocampus in food-storing birds // R. P. Balda, I. M. Pepperberg, and A. C. Kamil (eds.). Animal Cognition in Nature. San Diego and London: Academic Press. P. 99–118.

N. S. Clayton and J. R. Krebs. (1994). Hippocampal growth and attrition in birds affected by experience // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 91. P. 7410–7414.

D. D. Dow. (1965). The role of saliva in food storage by the Gray Jay // Auk. 82. P. 139–154.

B. Heinrich. (1988). Winter foraging at carcasses by three sympatric corvids, with emphasis on recruitment by the raven, Corvus corax // Behav. Ecol. and Sociobiol. 23. P. 141–156.

_. (1999). Mind of the Raven. New York: HarperCollins.

B. Heinrich and J. Pepper. (1998). Influence of competitors on caching behavior in the Common Raven, Corvus corax // Anim. Behav. 56. P. 1083–1090.

H. Källander and H. D. Smith. (1990). Food storing in birds: An evolutionary perspective // D. M. Powers (ed.). Current Ornithology. Vol. 7. New York and London: Plenum Press. P. 147–207.

J. M. Marzluff, B. Heinrich and C. S. Marzluff. (1996). Roosts are mobile information centers // Anim. Behav. 51. P. 89–103.

D. R. Stahler, B. Heinrich and D. W. Smith. (2002). The raven’s behavioral association with wolves // Anim. Behav. 64. P. 283–290.

D. Strickland. (1991). Juvenile dispersal in Gray Jays: Dominant brood member expels siblings from natal territory // Can. J. Zool. 69. P. 2935–2945.

D. Strickland and H. Ouellet. (1993). Gray Jay // A. Poole and F. Gill (eds.). The Birds of North America. No. 40. Philadelphia: Academy of Natural Sciences. Washington, D. C.: American Ornithologists’ Union.

S. B. Vander Wall and R. P. Balda. (1981). Ecology and evolution of food-storage behavior in conifer seed-caching corvids // Z. Tierpsychol. 56. P. 217–242.

_. (1983). Rememberance of seeds stashed // Natural History. 92. P. 60–65.

S. B. Vander Wall and H. E. Hutchins. (1983). Dependence of Clark’s Nutcracker, Nucifraga columbiana, on conifer seeds during the postfledging period // Can. Field Nat. 97. P. 208–214.

T. A. Waite and D. Strickland. (1997). Cooperative breeding in Gray jays: Philopatric offspring provision juvenile siblings // Condor. 99. P. 523–525.

K. von Frisch. (1967). The Dance Language and Orientation of Bees. Cambridge, Mass.: Harvard University Press.

B. Heinrich. (1979). Thermoregulation of African and European honeybees during foraging, attack, and hive exits and returns // J. Exp. Biol. 80. P. 217–229.

_. (1981). The mechanisms and energetics of honeybee swarm temperature regulation. J. Exp. Biol. 91. P. 25–55.

M. Lindauer. (1954). Temperaturreguliering und Wasserhaushalt im Bienenstaat // Z. Vergl. Physiol. 34. P. 299–345.

_. (1955). Schwarmbienen auf Wohnungsuche // Z. Vergl. Physiol. 37. P. 263–324.

T. D. Seeley. (1985). Honeybee Ecology: A Study of Adaptation in Social Life. Princeton, N. J.: Princeton University Press.

T. D. Seeley and R. A. Morse. (1982). How do honeybees find a home? // Scientific American. 247. October. P. 158–168.

T. D. Seeley and J. Tautz. (2001). Worker piping in honeybee swarms and its role in preparing for liftoff. // J. Comp. Physiol. A. 187. P. 667–676.

B. Heinrich. (1996). When the bough bends // Natural History. 2(96). P. 56–57.

A. C. Bent. (1964). Life Histories of North American Thrushes, Kinglets and Their Allies. U. S. Nat. Mus. Bull. No. 196. New York: Dover Publications.

C. R. Blem and J. F. Pagels. (1984). Mid-winter lipid reserves of the golden-crowned kinglet // Condor. 86. P. 461–492.

W. Brewster. (1888). Breeding of the golden-crowned kinglet (Regulus satrapa) in Worcester County, Massachusetts, with a description of its nest and eggs // Auk. 5. P. 337–344.

K. Brockie. (1984). One Man’s Island. New York: Harper and Row.

R. M. DeGraaf and M. Yamasaki. (2001). New England Wildlife. Hanover and London: University Press of New England.

M. Desfayes.(1965). Biosystematics note of the genus Regulus // Ardea. 53. P. 82.

P. R. Ehrlich, D. S. Dobkin and D. Wheye. (1992). Birds in Jeopardy. Stanford, Ca.: Stanford University Press.

R. Galati. (1991). Golden-crowned Kinglets: Treetop Nesters of the North Woods. Ames, Iowa: Iowa State University Press.

R. Galati and C. Galati. (1985). Breeding of the golden-crowned kinglet in northern Minnesota // J. Field Ornithol. 56. P. 28–40.

J. W. Graber and R. R. Graber. (1979). Severe weather and bird populations in southern Illinois // Wilson Bull. 91(1). P. 88–103.

R. R. Graber and J. W. Graber. (1963). A comparative study of bird populations in Illinois, 1906–1909 and 1956–1958 // Ill. Nat. His. Surv. Bull. 28. P. 283–528.

W. Gstader. (1973). Jahresdynamik der Avifauna des Südwestlichen Innsbrucker Mittelgebirges // Monticola. 3. P. 1–68.

B. Heinrich. (1992). The Hot-Blooded Insects. Cambridge, Mass.: Harvard University Press.

B. Heinrich and R. Bell. (1995). Winter food of a small insectivorous bird, the Golden-crowned Kinglet // Wilson Bull. 107. P. 558–561.

O. Hilden. (1982). Winter ecology and partial migration of the Goldcrest, Regulus regulus in Finland // Ornis Fenn. 59. P. 99–122.

O. Hogstad. (1984). Variation in numbers, territoriality and flock size of a Goldcrest, Regulus regulus population in winter // Ibis. 126. P. 296–306.

J. L. Ingold, L. A. Weight and S. I. Guttman. (1988). Genetic differentiation between North America kinglets and comparisons with three allied passerines // Auk. 105. P. 386–390.

J. L. Ingold and R. Galati. (1997). Golden-crowned kinglet (Regulus satrapa) // A. Poole and F. Gill (eds.). The Birds of North America. No. 301. Philadelphia: Academy of Natural Sciences. Washington, D. C.: American Ornithologists’ Union.

W. Kania. (1983). Preliminary remarks on the migration of North European Goldcrests, Regulus regulus // Ornis. Fenn. Suppl. 3. P. 19–20.

M. A. Kubisz. (1989). Burdock as a hazard to Golden-crowned kinglets and other small birds // Ont. Birds. 7. P. 112–117.

M. Lagerström. (1979). Goldcrests (Regulus regulus) roosting in the snow // Ornis. Fenn. 56. P. 170–171.

E. J. Larrison and K. G. Sonnenberg. (1968). Washington birds: their location and identification. Seattle, Wash.: J. Seattle Audubon Soc.

L. W. Lepthien and C. E. Bock. (1976). Winter abundance of North American kinglets // Wilson Bull. 88. P. 482–485.

H. Löhrl. (1955). Schlafgewohnheiten der Baumläufer (Certhia brachydactyle, C. familiaris) und arderer Kleinvögel in Kalten Winternächten // Vogelwarte. 18. P. 71–77.

P. Palmgren. (1932). Zur Biologie von Regulus r. regulus (L.) und Parus atricapillus // Acta Zoologica Fennica. 14. P. 1–113.

_. (1936). Über den Massenwechsel bei Regulus r. regulus (L.) // Ornis Fenn. 13. P. 159–164.

R. E. Reinertsen, S. Haftorn and E. Thaler. (1988). Is hypothermia necessary for the winter survival of the Goldcrest Regulus regulus? // J. Ornithol. 4. P. 433–437.

S. R. Sabo. (1980). Niche and habitat relations in subalpine bird communities of the White Mountains of New Hampshire // Ecol. Monogr. 50. P. 241–259.

F. H. Sheldon and F. B. Gill. (1996). A reconsideration of songbird phylogeny, with emphasis on the evolution of titmice and their sylvioid relatives // Syst. Biol. 45. P. 473–495.

C. G. Sibley and J. E. Ahlquist. (1985). The phylogeny and classification of the passerine birds, based on comparisons of the genetic material DNA // V. D. Ilyichev and V. M. Gavrilov (eds.). Proceedings of the 18th International Ornithological Congress, Moscow, August 16–24, 1982. Academy of Sciences of the USSR. Vol. 1. Moskva: Nauka. P. 83–121.

E. Thaler. (1990). Die Goldhähnchen. Wittenberg Lutherstadt: A. Ziemsen Verlag.

E. Thaler and K. Thaler. (1982). Feeding biology of Goldcrests and Firecrests and their segregation by choice of food // Ökol. Vögel. 4. P. 191–204.

E. Thaler-Kottek. (1986). The genus Regulus as an example of different survival strategies: Adaptation to habitat and ethological differentiation // H. Quellet (ed.). Acta XIX Congressus Internationalis Ornithologici. Ottawa: University of Ottawa Press. P. 2007–2020.

Отрывки из рассказа Дж. Лондона «Костер» приведены в переводе В. Топер. – Здесь и далее, если не указано иное, прим. перев.

 За звание самой мелкой птицы в мире из отряда воробьинообразных также могут посоревноваться наш желтоголовый королек (Regulus regulus) и азиатская нектарница (Nectarinia asiatica, или Cinnyris asiaticus). – Прим. науч. ред.

 Или одна монетка в 2 рубля.

 В отношении этого почти безжизненного состояния насекомых, лягушек или других не теплокровных животных (и растений) в русскоязычной литературе чаще используют понятие «анабиоз» или общее – «гибернация», «зимовка». Многое зависит от традиций специализированной литературы (например, «диапауза», «брумация» и другие понятия для отдельных групп организмов). Неглубокую спячку млекопитающих называют зимним сном (или летним сном). Она может длиться несколько недель, например в период бескормицы. Понятие «спячка» скорее ассоциируется именно с млекопитающими, а понятие «гибернация» более универсальное: это и оцепенение птиц, и зимний сон, и спячка млекопитающих, и брумация рептилий, и диапауза насекомых. – Прим. науч. ред.

 В русской терминологии слово «спячка» все же означает состояние сниженного метаболизма и значительного замедления всех жизненных процессов, поэтому о медведях говорят, что они погружаются в зимний сон, так как их температура тела при этом практически не снижается. В главе 21 автор еще раз дает комментарий на эту тему, но в других местах в применении к медведям мы будем использовать термин «зимний сон».

 В европейской и американской литературе паразитизм противопоставляется симбиозу. В авторитетной российской экологической литературе (например, см.: Н. П. Наумов. Экология животных, 1963) доминирует концепция, в которой паразитизм является одной из форм симбиотических взаимоотношений (сожительства), а также известны другие формы симбиоза – мутуализм (тесное взаимовыгодное сотрудничество), синойкия (квартирантство) и комменсализм (нахлебничество). – Прим. науч. ред.

 Американский научно-популярный журнал, в те годы выпускался издательством Appleton.

 Мелкие воробьиные (в отличие от тетеревиных) в снегу ночуют редко и для этих целей обычно не роют снег сами, а используют уже имеющиеся убежища – подземные полости или гнезда мелких грызунов. – Прим. науч. ред.

 Американский беляк (Lepus americanus) мельче зайца-беляка Евразии (Lepus timidus), но многие аспекты биологии и экологии у них схожи. – Прим. науч. ред.

  Уэнделл Тэйбер (1897–1960) – орнитолог-любитель, жил в Новой Англии. Принимал участие в работе над указанной книгой А. Бента – «Истории жизни североамериканских птиц» (Life Histories of North American Birds).

 Джон Джеймс Одюбон (1785–1851) – американский орнитолог-любитель и художник. Автор четырехтомного труда «Птицы Америки».

 В наших широтах обыкновенный щегол гнездится обычно в мае – июне. При этом за сезон щеглы могут вырастить птенцов дважды за год, так что к августу теоретически может попасть второй период размножения (особенно если первая кладка пропадает). Учитывая то, что эти птицы выкармливают птенцов в основном насекомыми, такая привязка к изобилию «взрослого» корма не столь очевидна (у клестов подобная зависимость заметнее). – Прим. науч. ред.

 Медведицы (Arctinae) – одно из подсемейств чешуекрылых (бабочек), на момент написания книги считалось самостоятельным семейством Arctiidae.

 В настоящее время скунсов выделяют в отдельное семейство скунсовых (Mephitidae).

 В настоящее время медоедов, или лысых барсуков (Mellivora capensis), выделяют в отдельный род и отдельное подсемейство в составе семейства куньих.

 Полосатый скунс сейчас официально относится к семейству скунсовых, а не куньих. – Прим. науч. ред.

 Скорее всего, речь идет о большом масковом ткаче (Ploceus cucullatus). Птицы частично пятнистые, гнездятся колониями, и во время строительства гнезд самцы часто висят вниз головой. – Прим. науч. ред.

 Вероятно, автор называет воробья ткачиком за замысловатую конструкцию гнезда. Воробьи относятся к самостоятельному семейству. – Прим. науч. ред.

 Автор использует название northern oriole, в этот вид в 1960-х годах объединили двух представителей – цветного трупиала Баллока и балтиморского цветного трупиала. Однако в 1990-х провели исследования, которые показали, что их все же следует различать как два самостоятельных вида. Нельзя точно сказать, какой конкретно вид имел в виду автор, но гнезда у представителей рода цветных трупиалов по строению весьма похожи.

 Отсылка к «Ливерпульской четверке», группе The Beatles.

 Автор имеет в виду, что для гнезда частично используется съедобный материал.

 Спячка у бурундуков менее глубокая, чем у типичных зимоспящих наземных беличьих (сурков и сусликов). – Прим. науч. ред.

 Возможно, в США более выражены конфликты между сурками и фермерами, и на этом основана идея, что сурки «подстраиваются» под созревание овощных культур. Это не так. Сурки (род Marmota) во всем мире специализируются на поедании верхних сочных частях травянистых растений. И если они и заходят на возделываемые поля, то это скорее редкое явление. Сурки – эволюционно более ранняя форма, чем человек и его земледелие. – Прим. науч. ред.

 Для теплокровных животных, которые проводят спячку при температуре тела, близкой к нулю, периодическое повышение температуры тела более значимо. Периодическое повышение температуры отмечено как у бурундуков (во время неглубокой и прерывистой спячки они пробуждаются от зимнего сна, кормятся и вновь впадают в оцепенение), так и у сурков (спячка у них длительная и считается непрерывной). Недавние исследования показали, что и сурки периодически повышают температуру тела, выходят из оцепенения всей группой, зимующей в одной камере, немного ворочаются и продолжают спячку. В отличие от бурундуков, сурки не кормятся в короткие периоды пробуждения. Физиологические процессы гибернации разных видов животных остаются малоизученными. – Прим. науч. ред.

 Существует мнение, что такие периодические пробуждения позволяют предотвратить атрофию мышц. – Прим. науч. ред.

 Механизмы теплопродукции и теплоотдачи у птиц (и, видимо, насекомых и ряда других групп животных) связаны с распределением в конечностях кровеносных сосудов по принципу противоточных теплообменников (артерии с теплой кровью к конечностям окружены венами с током крови в обратном направлении, и часть тепла передается венозной крови), а также с разделением основного тока крови в конечностях по системе тонких параллельных кровеносных сосудов и чередования тонких сосудов с артериальной и венозной кровью (для лучшего теплообмена между противоточными сосудами). – Прим. науч. ред.

 Мышцы притягивают вилку к брюшку, а ее выпрямление осуществляется за счет гидравлического давления.

 Ночью ногохвосток на снегу нет. Имеется в виду, что птицы днем наелись и теперь могут пережить ночь на этом дневном «топливе».

 Среди коллембол немало снежных блох, которые относятся к разным родам подкласса. В средней полосе в основном встречаются представители родов Hypogastrura и Desoria. Коллемболы активны под снегом в течение почти всей зимы (после появления постоянного снежного покрова) и выходят на поверхность во время относительных потеплений. Снег в отсутствие ледяной корки для них легко проницаем, как и почва, копать его им не требуется. Темная окраска помогает коллемболам утилизировать тепловую энергию солнца. Среди них действительно много кортициколов, то есть обитателей подкоровых пространств, которые могут расселяться по снегу. Как правило, эти виды, по крайней мере в средней полосе, не поднимаются высоко на деревья. Они могут встречаться в кронах, но их численность там вряд ли оправдает энергетические затраты на поиск. Благодарим за консультацию коллемболога А. Б. Бабенко, доктора биологических наук, ведущего научного сотрудника Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН.

 Крик птицы созвучен английским словам poor will, и так ее и называют по-английски. Словосочетание можно было бы перевести как «слабая (бедная) воля».

 В книге Йегера пробуждение козодоя описано более детально, вдобавок улетела птица далеко не сразу. См.: Edmund C. Jaeger. Desert Wildlife. Stanford: Stanford University Press, 1961. P. 243–244.

 Это один из вариантов поражения поджелудочной железы (случается чаще). – Прим. науч. ред.

 Отец автора Герд Хайнрих (1896–1984) во многом известен как раз исследованиями этого семейства.

 Относится к семейству полутушканчиковых (в некоторых классификациях – подсемейству), но не относится к роду полутушканчиков. – Прим. науч. ред.

 С 2018 года род Pollenia выделяют в самостоятельное семейство – Polleniidae. – Прим. науч. ред.

 Сейчас, вероятнее, больше, учитывая современные методы исследований, вносящие изменения в систематику насекомых. – Прим. науч. ред.

 Иногда данаид выделяют в отдельное семейство, а иногда относят в качестве подсемейства к нимфалидам.

 Существует мнение, что так самцы, недостаточно еще согревшиеся, дополнительно обогреваются за счет других тел и получают некоторое преимущество перед другими самцами. – Прим. науч. ред.

 Не все плоды обсуждаемых в этой главе растений являются, строго говоря, ягодами. – Прим. науч. ред.

 Хайнрих Б. Зачем мы бежим, или Как догнать свою антилопу. Новый взгляд на эволюцию человека. М.: КоЛибри, Азбука-Аттикус, 2020. – Прим. ред.

 Клуб – скопление, в которое пчелы собираются в гнезде зимой, чтобы провести холодное время года. Роевая гроздь – похожее скопление, в котором отделившийся от семьи рой ждет на ветке дерева, пока разведчики найдут новое место для гнезда (см. далее).

 Корка – наружные слои роевой грозди или пчелиного клуба.

 И тогда по-русски называется цветочной почкой.