Обитателям же суши приходится выдерживать чрезвычайно резкие изменения температур-в некоторых областях американского Среднего Запада зимой температура падает ниже - 40° С, а летом превышает +43° С. При очень высоких или очень низких температурах пресмыкающиеся и насекомые, чтобы избежать опасности, зарываются в землю, прячутся под камнями или в воде. Тем не менее их внутренняя температура то поднимается, то падает, далеко отклоняясь от уровня оптимальной выработки энергии. Но более развитые животные в ходе эволюции вырабатывали механизмы, сглаживавшие эти пики и впадины (см. графики внутренней температуры на стр. 113), пока наконец не появились птицы и млекопитающие, которые обладают способностью поддерживать температуру тела на постоянном оптимальном уровне.
И просто поразительно, насколько близки оптимальные температуры всех млекопитающих и птиц. Нормальная температура человека равна 36,8° С, мыши - 36,5°С, лошади - 37,7°С, а слона - 36,2° С. У певчих птиц она выше примерно на 5° С. Совершенно ясно, что процессы обмена протекают с наивысшей скоростью при температуре около 37,8° С (при дальнейшем повышении температуры многие клетки погибают).
Для поддержания температуры тела, обеспечивающей наивысшую активность, человек обзавелся целой системой специальных механизмов и действий, которые помогают ему согреваться или остывать, как того требуют обстоятельства. Проследить эволюцию этих механизмов очень трудно (а иногда и невозможно), поскольку такие их компоненты, как нервы, кровь и мягкие ткани, почти не оставляют следов в окаменел остях. Однако происхождение некоторых можно установить логическим путем.
Одним из условий успешного регулирования температуры является теплоизоляция. У человека, как и у большинства животных, имеется подкожный жировой слой - изоляционная прокладка, которая возникла у пресмыкающихся на очень ранних этапах их развития. Человек, вероятно, когда-то обладал и внешней изолирующей оболочкой - у него все еще сохраняются волосы на теле, а его близкие родственники, человекообразные обезьяны, покрыты шерстью. В настоящее время считается, что впервые волосяной покров появился у пресмыкающихся - у очень подвижных рептилий, так называемых млекопитающеподобных, направление развития которых показывает, что они могли быть покрыты шерстью. У млекопитающих волосяной покров стал прекрасной защитой от холода. К тому же они способны усиливать его теплоизолирующие свойства, поднимая волосы дыбом. Человеческий "мех" для этого, конечно, не годится, однако его редкие волоски дисциплинированно поднимаются, образуя так называемую "гусиную кожу", едва крохотные мышцы у их корней получают сигнал, что телу требуется дополнительная защита от холода.
Второй и, по-видимому, очень древний механизм регулирования температуры-это дрожь. Она создает теплоту за счет мышечной активности, причем автоматически, без сознательных усилий, каких требует нормальная мышечная деятельность. Дрожь обычна у млекопитающих и наблюдалась у пресмыкающихся и насекомых. Некоторые змеи дрожат, чтобы согреть свои яйца. В Нью-йоркском зоопарке питоны, когда температура их помещения понизилась, свертывались кольцами вокруг своей яйцекладки и начинали судорожно сокращать мышцы, что несколько напоминало человеческую дрожь.
Такое сокращение мышц способствует поддержанию внутренней температуры, когда внешняя падает ниже 25° С. Дрожат даже насекомые вроде бабочек, которые в прохладный день сокращают мышцы крыльев, чтобы разогреть их перед полетом.
Один из механизмов, регулирующих температуру тела, способен и согревать его, и охлаждать - это система кровообращения. Кровь несет тепло от внутренних органов к капиллярам под кожей, которая отдает его избыток более прохладному воздуху. Но если тело уже охладилось, доступ крови в капилляры ограничивается и тем самым потеря тепла уменьшается.
Для защиты от переохлаждения руки и ноги человека снабжены хитроумным приспособлением, которое напоминает промышленный теплообменник, построенный на принципе противотока. Конечности теряют тепло быстрее всего-наши руки и ноги всегда замерзают первыми. Они относительно тонки, и рассеивающая тепло поверхность у них сравнительно с их объемом очень велика. Для снижения теплоотдачи артерии, несущие кровь к пальцам, расположены глубоко внутри их, и параллельно каждой тянутся две вены. Кровь, возвращающаяся в туловище по венам, получает тепло от крови, которую артерия несет к пальцам, так что капилляры отдают окружающему воздуху лишь часть тепла. Однако этот "теплообменник" в человеческом теле действует, только когда телу нужно сохранять тепло. Когда же требуется охлаждение, ток возвращающейся крови переключается на вены, пролегающие под кожей в стороне от артерий, несущих теплую кровь. Это переключение можно даже увидеть воочию: в жаркую погоду вены на руках набухают заметно больше, чем в холодную.
Как развилась эта система регулирования температуры с помощью противотока, неизвестно. Она появилась (по-видимому, независимо) у многих животных: у человека, у его дальних млекопитающих родичей китов и у таких птиц, как гуси, которые много времени проводят, стоя в холодной воде. По меньшей мере одна рыба-тунец - также обзавелась подобным приспособлением, чтобы снизить отдачу тепла воде, проходящей сквозь ее жабры, а потому ей удается поддерживать более высокую внутреннюю температуру, чем температура внешней среды. В результате тунцы гораздо энергичнее других рыб и способны быстро плыть более продолжительное время.
Хотя все млекопитающие используют кровообращение для того, чтобы и согревать и охлаждать свои тела, они, кроме того, обладают специальными механизмами, служащими только для охлаждения. Человек потеет. Влага, выделяющаяся из пор в коже, испаряется, отнимая у тела избыточное тепло. Потеют и некоторые другие млекопитающие, например лошади, однако очень многие, и в том числе собаки, добиваются той же цели, усиленно и глубоко дыша.
Почему такое пыхтение помогает собакам охлаждать тело, стало известно совсем недавно. Они быстро втягивают воздух в легкие через влажные ноздри, где он охлаждается, после чего в свою очередь отнимает тепло у внутренней поверхности глотки и легких. А некоторые млекопитающие охлаждают тело с помощью испарения еще одним способом - они вылизывают шерсть и тем самым увлажняют ее.
Главный центр, контролирующий механизмы, которые регулируют температуру тела, называется гипоталамусом и расположен у основания головного мозга. Действует он, как термостат, и очень чувствителен. Когда температура начинает повышаться или понижаться, гипоталамус дает сигнал увеличить или уменьшить ток крови. Если человек раздет, а внешняя температура опускается ниже 27 °С, кровь перестает компенсировать потерю тепла и гипоталамус для поддержания внутренней температуры "включает" дрожь. При температуре 31°С кровь уже не может обеспечить раздетому человеку достаточное охлаждение и он начинает 1 потеть.
Постоянная температура тела, по-видимому, в какой-то мере является условием развития умственных способностей. Вопрос этот слишком сложен, чтобы разбирать его здесь, но во всяком случае более или менее развитым головным мозгом обладают только млекопитающие и птицы, то есть теплокровные животные. Далее, только теплокровным животным свойственны сложные поведенческие реакции, которые играют такую большую роль в их выживании. Например, они гораздо лучше заботятся о своем потомстве, чем холоднокровные рептилии с более примитивным мозгом. Лишь очень немногие пресмыкающиеся охраняют свои яйцекладки, еще реже они (в отличие от подавляющего большинства птиц) кормят и охраняют своих детенышей, когда те появляются на свет, и ни одно из них не следит и не ухаживает за своим потомством в течение продолжительного времени, как это делает человек да и почти все другие млекопитающие.
Можно с уверенностью утверждать, что без постоянной и высокой температуры внутри тела обеспечивающей высокую активность и развитие сообразительности, первые млекопитающие - маленькие, похожие на землеройку зверюшки, которые вышли на сцену еще в царствование динозавров, - не смогли бы положить начало линии приматов, в конце концов завершившейся человеком. Именно благодаря своей активности они сумели приспособиться к обитанию на деревьях. Такая жизнь не для тех, кто неуклюж и туп. Чтобы бегать по упругим веткам и прыгать с дерева на дерево, острого зрения и хорошего чувства равновесия еще мало, тут требуется сообразительность. И еще руки и ноги, способные крепко держаться за ветки.
Поразительно умелыми руками, острым стереоскопическим зрением и несравненным мозгом человек, бесспорно, обязан своим ловким предкам, обитавшим на деревьях. И вероятно, конечности, которые можно считать своего рода эскизом человеческой руки, впервые появились у животного, напоминавшего лемуров, примитивных приматов, которые все еще обитают в тропических лесах Мадагаскара.
