Животные, способные выживать в самых экстремальных условиях. Сообщение о насекомых, способны возвращаться к жизни после промерзания, и тех, которые могут жить в горячих источниках Насекомые способные вернуться к жизни после промерзания

Стоит измениться температуре окружающего воздуха на несколько градусов, как для людей наступает настоящая катастрофа. Ежегодный «внезапный» приход зимы, ливни и оползни, землетрясения и наводнения, любые погодные катаклизмы – серьезные испытания для человека. Между тем, на нашей планете есть животные, для которых – нормальные жизненные условия. Возможно, именно им суждено играть на нашей планете доминирующие роли, случись Апокалипсис…

Этот вид нематод обнаружен лишь недавно, в 2011 году. Ему нипочем всесокрушающее давление, недостаток кислорода и высокая температура. Места обитания червя расположены до 3,5 километров ниже поверхности планеты. Выбрав себе такой «дом», животное установило новый «мировой рекорд», улучшив прежнее «достижение» многоклеточных организмов сразу полтора километра. Черви проводят жизнь в полной темноте, поедая простейших бактерий и запивая их водой, возраст которой 12 тысяч лет.

Прыгучий паук – полная противоположность дьявольского червя. Его «дом» расположен на высоте свыше 6,5 км над уровнем моря. Обычная «погода» для паука – чрезвычайно низкое атмосферное давление и температура, при которой замерзает все живое. Крошечные насекомые, которых заносят в горы ветра – единственная пища гималайского паука, да и та попадается не часто.

Кто из взрослых людей не хотел бы ненадолго вернуться в детство, когда все проблемы можно решить, поплакавшись в мамин подол? Оказывается это не фантастика, а естественный природный процесс. В соответствующих условиях эта похожая на светодиод или полицейскую «мигалку» медуза способна вернуться к младенческому состоянию, что делает ее практически бессмертной. Ученые пока не обнаружили каких-то ограничений на количество превращений. К сожалению, каждый раз, когда бессмертная медуза «впадает в детство», она становится очень уязвимой для насекомых и болезней, что ограничивает теоретическое бессмертие на практике.

Это насекомое родом из северных районов Аляски и Канады, способно противостоять морозам до -150 градусов Цельсия. Организм жука производит природный антифриз, белок, который препятствует кристаллизации крови. Кроме того, в крови есть глицерин, который также останавливает замораживание.

Места обитания помпейского червя расположены на океаническом дне. Однако их главная способность не в том, что они успешно противостоят глубине и давлению. Червь живет в горячих термальных источниках, где температура воды достигает 80-100 градусов Цельсия. Свое тело он прячет в «домике», но голова торчит снаружи. В результате разница температуры окружающей среды для хвоста и головы составляет более 60 градусов.

Микроскопические, длиной не более миллиметра животные способны выжить буквально везде. Для них не проблема ни широкий диапазон температур, от космического холода до 150 градусов Цельсия, ни давление, в 1200 раз превышающее атмосферное. Тихоходки способны десятилетиями обходиться без воды и выдерживают радиацию, в тысячу раз превышающую смертельные дозы для человека. В 2007 году люди отправили тихоходок в космос, чтобы найти пределы их живучести. Большинство животных успешно вернулись на Землю.

Экстремофилы - это организмы, которые живут и процветают в местах обитания, где жизнь невозможна для большинства других организмов. Суффикс (-фил) в переводе с греческого означает любовь. Экстремофилы «любят» обитать в экстремальных условиях. Они обладают способностью выдерживать такие состояния, как высокая радиация, высокое или низкое давление, высокий или низкий уровень pH, отсутствие света, сильная жара или холод и экстремальная засуха.

Большинство экстремофилов - это микроорганизмы, такие как , и . Более крупные организмы, такие как черви, лягушки, насекомые и , также могут жить в экстремальных местах обитания. Существуют различные классы экстремофилов, основанные на типе среды, в которой они процветают. Вот некоторые из них:

• Ацидофил - организм, который процветает в кислой среде с уровнем pH3 и ниже.
• Алкалифил - организм, который процветает в щелочных средах с уровнем pH9 и выше.
• Барофил - организм, который живет в условиях высокого давления, таких как глубоководные места обитания.
• Галофил - организм, который живет в местах обитания с чрезвычайно высокой концентрацией соли.
• Гипертермофил - организм, который процветает в средах с чрезвычайно высокими температурами (от 80° до 122° C).
• Психрофил/криофил - организм, который живет в экстремально холодных условиях и низких температурах (от -20° до +10° C).
• Радиорезистентные организмы - организм, который процветает в условиях с высоким уровнем радиации, включая ультрафиолетовое и ядерное излучение.
• Ксерофил - организм, который живет в экстремально сухих условиях.

Тихоходки

Тихоходки или водные медведи могут переносить несколько типов экстремальных условий. Они живут в горячих источниках, антарктическом льду, а также в глубоких средах, на горных вершинах и даже в . Тихоходки обычно встречаются в лишайниках и мхах. Они питаются растительными клетками и крошечными беспозвоночными, такими как нематоды и коловратки. Водные медведи размножаются , хотя некоторые размножатся через партеногенез.

Тихоходки могут выживать в различных экстремальных условиях, потому что они способны временно приостанавливать обмен веществ, когда условия не пригодны для выживания. Этот процесс называется криптобиозом и позволяет водным медведям войти в состояние, которое позволит им выжить в условиях экстремальной засушливости, нехватки кислорода, сильного холода, низкого давления и высокой токсичности или радиации. Тихоходки могут оставаться в этом состоянии в течение нескольких лет и выходить из него, когда окружающая среда становится пригодной для жизни.

Артемия (Artemia salina )

Артемия - вид небольших ракообразных, которые способны жить в условиях с чрезвычайно высокой концентрацией соли. Эти экстремофилы обитают в соленых озерах, соляных болотах, морях и скалистых берегах. Их основным источником пищи являются зеленые водоросли. Артемии имеют жабры, которые помогают им выжить в соленой среде, поглощая и выделяя ионы, а также продуцируя концентрированную мочу. Как тихоходки, артемии размножаются половым и бесполым путем (через партеногенез).

Бактерии хеликобактер пилори (Helicobacter pylori )

Helicobacter pylori - бактерия, живущая в крайне кислой среде желудка. Эти бактерии выделяют ферментную уреазу, нейтрализующую соляную кислоту. Известно, что другие бактерии не способны выдержать кислотность желудка. Helicobacter pylori являются спиральными бактериями, которые могут зарываться в стенку желудка и вызывать язвы или даже рак желудка у людей. По данным Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC), у большинства людей мира есть эти бактерии в желудке, но они, как правило, редко вызывают заболевания.

Цианобактерии Gloeocapsa

Gloeocapsa - род цианобактерий, которые обычно живут на мокрых породах скалистых берегов. Эти бактерии содержат хлорофилл и способны к . Клетки Gloeocapsa окружены студенистыми оболочками, которые могут быть ярко окрашенными или бесцветными. Ученые обнаружили, что они способны выжить в космосе в течение полутора лет. Образцы горных пород, содержащие Gloeocapsa , были размещены снаружи Международной космической станции, и эти микроорганизмы смогли выдержать экстремальные условия космоса, такие как колебания температур, вакуумное воздействие и радиационное облучение.

Кто только не населяет планету Земля! Если задуматься, люди - это может быть самый умный, но наверное, и самый малочисленный отряд. Вот, например, насекомые - это значительно более распространенный и многообразный класс живых существ. В процессе длительной эволюции насекомые приспособились к определенным условиям жизни.

Тепловой обмен считают основным и ведущим энергетическим процессом в отношениях организма и среды. Температура определяет состояние тел и все важнейшие явления природы. Характерно, что насекомые — пойкилотермные (холоднокровные) животные.

У насекомых температура тела и все происходящие в нем химические реакции зависят от температуры окружающей среды, от поглощения и отражения лучистой энергии солнца покровами тела.

Основное значение температуры в жизни насекомых отразилось в бесконечном разнообразии их внешнего облика — величине, форме, окраске. Мелкие насекомые имеют менее постоянную температуру тела, чем крупные.

Температуру тела хорошо сохраняет густой волосяной покров, а различная скульптура кожных покровов (бугорки, шипики, гребни) способствует усилению теплоотдачи. Окраска покровов тела имеет огромное значение в регулировании температуры тела насекомого. В прохладном и влажном климате насекомые имеют обычно темную окраску (черная, коричневая или темно-серая), в сухом и жарком — более светлую (белая, желтая, оранжевая, светло-серая). Серебристые или золотистые волоски усиливают отражение сильных потоков лучей. Экспериментально доказано, что светлая форма поглощает больше тепла и меньше влаги, а темная (например, у озимой совки) при более низких температурах — меньше, что объясняет явление сезонного диморфизма. Температура влияет на пигментацию и цвет обусловлен условиями метаболизма.

Если насекомое находится в состоянии покоя, то вследствие испарения с поверхности тела, температура его на 2-3 °С ниже окружающей. При работе мышц (в полете) температура резко повышается. Например, у летящей азиатской саранчи при 30-37 °С температура тела на 17-20 °С выше, а у сидящей не поднимается выше температуры, окружающей среды. Теплоотдача регулируется через испарение воды с поверхности тела и при дыхании.

Активность насекомых ограничена определенными температурными границами: верхним и нижним порогом развития. Большинство насекомых осенью впадают в оцепенение — анабиоз (замедление жизненных функций в результате охлаждения). При достижении некоторого нижнего температурного предела, критической точки (-12 °С), начинается процесс затвердевания соков насекомого, при котором происходит освобождение скрытой энергии, и температура тела насекомого быстро, скачкообразно повышается почти до 0 °С. Повышение температуры тела — это последняя защитная реакция организма, которая может спасти его от гибели. После этого начинается замерзание соков тела и при снижении температуры до уровня, при котором произошло освобождение скрытого тепла, наступает смерть насекомого. Температурную зону, лежащую между критической точкой (-12 °С) и точкой гибели насекомого, называют зоной анабиоза.

Верхний порог развития насекомых не превышает 40 °С. Выше этого предела насекомые также впадают в тепловое оцепенение (диапаузу), что является гарантийной адаптацией вида. Температура 52 °С является летальной, т. е. насекомое гибнет, так как коллоиды белков свертываются.

Активная жизнь насекомых протекает при температуре 10-35 °С. Наиболее благоприятна температура 26 °С, при которой скорость развития средняя, плодовитость максимальная, а смертность минимальная. Оптимальная температура непостоянна, зависит от комплекса действующих факторов в сочетании с температурой.

С повышением температуры ускоряются все процессы метаболизма. Например, божья коровка при температуре 27 °С развивается около 16 дней, а при температуре 22 °С — 30 дней.

Выявлены случаи оживления насекомых после полного замерзания их соков и, следовательно, почти полного прекращения обмена веществ. Например, гусениц лугового мотылька и древоточца пахучего помещали в температуру до минус 190 °С, после чего насекомых оживляли. Погибали только клетки жирового тела, а мышечные и трахейные клетки не нарушались.

Сохранить жизнь при замерзании можно только при постепенном замораживании, когда соки тела превращаются в стеклообразное аморфное вещество без образования кристалликов льда. Процесс образования некристаллического вещества называют витрификацией. При нем не происходит перестройки молекулярных рядов, поэтому возможно оживление. Это явление (витрификация) было изучено на яичном белке, протоплазме, простейших, желатине и других веществах.

Гибель насекомого под воздействием низких температур обусловлена образованием кристаллов льда в тканях их тела, т. е. нарушением клеточной структуры, что ведет к необратимым физиологическим изменениям.

Переохлаждение соков играет физиологически защитную роль против кристаллизации воды. Уровень холодостойкости зависит от содержания воды в организме и физиологического состояния организма, от соотношения в нем связанной и свободной воды.

Таким образом, температура оказывает прямое и косвенное влияние на жизнь насекомых. Температура определяет плодовитость, продолжительность стадии развития, прожорливость, подвижность, смертность.

Сегодня, 6 октября, отмечается Всемирный день охраны мест обитаний животных. В честь этого праздника предлагаем вам подборку из 5 животных, которые избрали своим домом места с самыми экстремальными условиями.

Живые организмы распространены по всей нашей планете, и многие из них обитают в местах с экстремальными условиями. Таких организмов называют экстремофилами. К ним относятся бактерии, археи и лишь немногие животные. О последних мы рассказываем в этой статье. 1. Помпейские черви . Эти глубоководные многощетинковые черви, не превышающие 13 см в длину, – одни из самых устойчивых к высоким температурам животных. Поэтому не удивительно, что обнаружить их можно исключительно на гидротермальных источниках на дне океанов (), из которых поступает высокоминерализованная горячая вода. Так, впервые колония помпейских червей была обнаружена в начале 1980-х годов на гидротермальных источниках в Тихом океане близ Галапагосских островов, а позднее, в 1997 году, – недалеко от Коста-Рики и снова на гидротермальных источниках.

Обычно помпейский червь размещает свое тело в трубообразных структурах черных курильщиков, где температура достигает 80°C, а свою голову с перьеобразными образованиями он высовывает наружу, где температура более низкая (около 22°C). Ученые давно стремятся понять, как помпейскому червю удается выдерживать такие экстремальные температуры. Исследования показали, что в этом ему помогают особые бактерии, которые образуют на спине червя слой толщиной до 1 см, напоминающий шерстяное покрывало. Находясь в симбиотических отношениях, черви выделяют слизь из крошечных желез на спине, которой кормятся бактерии, а последние в свою очередь изолируют тело животного от высоких температур. Считается, что эти бактерии обладают специальными белками, делающими возможной защиту червей и самих бактерий от высоких температур. 2. Гусеница Gynaephora . В Гренландии и Канаде обитает мотылек Gynaephora groenlandica, известный своей способностью выдерживать крайне низкую температуру. Так, обитая в холодном климате, гусеницы G. groenlandica, находясь в спячке, могут переносить температуру до -70° C! Это становится возможным благодаря соединениям (глицерин и бетаин), которые гусеницы начинают синтезировать в конце лета, когда температура понижается. Эти вещества предотвращают образование кристалликов льда в клетках животного и тем самым позволяют ему не замерзнуть насмерть.

Однако это не единственная особенность вида. Если для превращения из яиц во взрослую особь мотылькам большинства других видов требуется около месяца, развитие G. groenlandica может занять от 7 до 14 лет! Столь медленный рост Gynaephora groenlandica объясняется экстремальными условиями окружающей среды, в которых насекомому приходится развиваться. Интересно, что большую часть своей жизни гусеницы Gynaephora groenlandica проводят именно в спячке, а остальное время (около 5% своей жизни) они посвящают поеданию растительности, например, почек арктической ивы. 3. Нефтяные мухи . Это единственные из известных науке насекомых, которые могут жить в сырой нефти и питаться ей. Этот вид впервые был обнаружен на ранчо Ла-Брея в Калифорнии, где находится несколько битумных озер.

Авторы: Michael S. Caterino & Cristina Sandoval. Как известно, нефть является весьма токсичным веществом для большинства животных. Однако, будучи личинками, нефтяные мухи плавают вблизи нефтяной поверхности и дышат через особые дыхальца, которые выступают над нефтяной пленкой. Мухи поедают большое количество нефти, но главным образом насекомых, которые попадают в неё. Иногда кишечник мух бывает полностью заполнен нефтью. До сих пор учеными не описано брачное поведение этих мух, а также то, где они откладывают яйца. Тем не менее предполагается, что это происходит не внутри нефтяного бассейна.

Битумное озеро на ранчо Ла-Брея в Калифорнии. Интересно, что температура нефти в бассейне может достигать 38°C, однако личинки легко переносят эти изменения. 4. Артемии . Расположенное в северо-западной части американского штата Юта Большое Соленое озеро обладает соленостью, достигающей 270 промилле (для сравнения: самое соленое море Мирового океана - Красное море - имеет соленость только 41 промилле). Крайне высокая соленость водоема делает его непригодным для жизни всех живых существ в нем, кроме личинок мух-береговушек, некоторых водорослей и артемий – крошечных ракообразных.

Последние, к слову, обитают не только в этом озере, но и в других водоемах, соленость которых не ниже 60 промилле. Эта особенность позволяет артемии избежать сожительства с большинством видов хищников, таких как рыбы. Эти ракообразные обладают сегментированным телом с широким листоподобным придатком на конце, и обычно не превышают 12 миллиметров в длину. Их широко используют в качестве корма для аквариумных рыб, а также разводят в аквариумах. 5. Тихоходки . Эти крошечные создания, не превышающие 1 миллиметра в длину, - самые устойчивые к высоким температурам животные. Они обитают в разных местах планеты. Например, их находили в горячих источниках, где температура достигала 100°C, и на вершине Гималаев, под слоем толстого льда, где температура была гораздо ниже нуля. А вскоре удалось выяснить, что эти животные способны не только переносить экстремальные температуры, но и обходиться без пищи и воды более 10 лет!

Ученые выяснили, что в этом им помогает способность приостанавливать свой метаболизм, входя в состояние криптобиоза, когда химические процессы в организме животного приближаются к нулевому уровню. В этом состоянии содержание воды в организме тихоходки может упасть до 1%! А кроме того, способность обходиться без воды во многом зависит от высокого уровня особого вещества в организме этого животного - невосстанавливающегося сахара трегалозы, который защищает мембраны от разрушения. Интересно, что, несмотря на то что тихоходки способны жить в местах с экстремальными условиями, многие виды можно найти в более мягкой среде, например, в озерах, прудах или на лугах. Тихоходки наиболее распространены во влажной среде, во мхах и лишайниках.

Особенности организма насекомых некоторых видов позволяют: сохранять жизнь после замерзания и оттаивания; населять горячие источники с температурой воды +50°С; долгое время жить без воды за счет окисления запасенных питательных веществ; выживать в глубоком вакууме и часами находиться в чистом углекислом газе; жить в солевом рассоле, сырой нефти и т.д. Конечно, в холодных и сухих районах, а также в таких критических для жизни условиях проживают представители немногих видов насекомых. Однако именно они своим примером с наглядностью демонстрируют, какими поистине феноменальными возможностями наделены, казалось бы, совсем беззащитные существа. Больше того, как и многие другие животные, насекомые именно не «выживают» в такой сложной и суровой среде, а живут в ней той полноценной жизнью, особенности которой внесены в их генетическую программу. Рассмотрим это на некоторых примерах.

Организм не только жителей высокогорий, но и обитателей мхов и лишайников антарктических островов, например жуков определенных видов, способен не разрушаться при быстром охлаждении почти до – 40°С. Их генетическая программа управляет уникальным минипроизводством глицеринового масла и других особых веществ, действие которых подобно действию известного автомобильного антифриза. Такими же спасительными веществами наделены некоторые виды земноводных и других холодоустойчивых представителей животного мира. А жуки и мухи, обитающие на Аляске, наделены замечательной способностью выдерживать даже температуры до –60°С. Насекомые, конечно, замерзают, но их организм обустроен таким образом, что кристаллы льда образуются только снаружи, не повреждая клеток, органов и тканей.

Представители большинства видов насекомых обитают на суше, но немало их проживает в самых разнообразных водных средах, в том числе и нетрадиционных. Так, особое устройство организма личинок некоторых видов комаров позволяет им прекрасно развиваться в горячих гейзерах, где могут еще жить лишь бактерии. Такую же способность проявляют зеленые стрекозы, молодые особи которых являются обитателями гейзеров с температурой воды +40°С. Личинки комаров в массе способны размножаться и в солоноватых прибрежных водах Каспийского моря. А такие насекомые, как, например клопы некоторых видов, обладают всеми возможностями для нормальной жизни в океанах – Атлантическом и Тихом. Как ни удивительно, но существует калифорнийская нефтяная муха, местообитание и вся жизнедеятельность которой связана исключительно с густой сырой нефтью. Согласно наследственной программе она питается попавшими туда и прилипшими насекомыми и даже производит в нефти свое потомство. В ее организме все «предусмотрено» для этого. Кишечник мухи заселен бактериями-симбионтами, которые расщепляют парафин нефти и способствуют его усвоению. Муха может свободно бегать на своих тонких ножках по нефтяной пленке, не прилипая к ней, однако прикосновение к пленке любой другой частью тела для мухи губительно. Организм личинок этой мухи, которые развиваются в сырой нефти и питаются прилипшими насекомыми, тоже обеспечен всем необходимым. Так, программа инстинктивного поведения заставляет этих малышей, подобно водным личинкам, держать кончики специально изготовленных организмом дыхательных трубок над поверхностью нефти, чтобы дышать кислородом воздуха.