ИНСТИТУТ
БИОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОБЛЕМ СЕВЕРА
БИОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОБЛЕМ СЕВЕРА
Федеральное
государственное
бюджетное
учреждение
науки
государственное
бюджетное
учреждение
науки
Дальневосточное
отделение
Российской
академии наук
отделение
Российской
академии наук
Есть животные, к адаптивным возможностям которых мы относимся с уважительным удивлением. Прежде всего, это виды экстремальных (по человеческим меркам) регионов: чрезмерно холодных, жарких, сухих, сырых, засоленных и т. д. Они привлекают к себе внимание как маркеры границ жизни, вызывают восхищение совершенством приспособленности и порождают стремление утилитарно использовать их способности в качестве инженерных моделей. В числе подобных экстремалов – земноводные, живущие далеко на севере.
На слуху сибирский углозуб (Salamandrella keyserlingii) – «идеальный приспособленец», безбедно существующий, Бог знает, в каких условиях. Он переносит замораживание до -55°C, многократные циклы замерзания − оттаивания, краткость северного лета с его нелетними температурами, во время засухи теряет более 40% массы тела, обходится без пищи около двух лет… Робот, а не существо!
Сейчас в центре внимания ученых лаборатории биоценологии нашего института (проф. Д. И. Бермана, в. н. с. Н. А. Булаховой и с. н. с. Е. Н. Мещеряковой) другой «экстремал» – сибирская лягушка (Rana amurensis), занимающая крайне холодные регионы Сибири, от Урала до бассейнов рек Охотского моря, и обитающая на северо-востоке ареала за Полярным кругом до 71° с. ш. Такой характер распространения долгое время заставлял исследователей придерживаться мнения об исключительной холодоустойчивости этой амфибии. Сотрудники лаборатории еще в 2015 г. показали, что это совсем не так: сибирская лягушка не переносит длительного охлаждения ниже -2,5°C, то есть не может зимовать в холодных регионах на суше. Она «не герой, а хитрец»: обитает на пространствах, где зимой господствует Сибирский антициклон, в непромерзающих водоемах, а значит – хоть и при малых, но положительных температурах.
Этот вид, как считают наши ученые, замечателен другой поразительной способностью, которая пока не известна ни у одной амфибии на Земле. Сибирская лягушка, по предварительным данным, может зимовать в активном состоянии в заморных водоемах. Известно, что для жизни позвоночных животных небольшие непроточные водоемы Сибири мало пригодны, так как в них зимой и весной (до разрушения льда) крайне низкое содержание кислорода − ниже 1 мг/л. Это менее 7% от максимально возможного насыщения при наблюдающихся тут зимой температурах воды в 1–3°C, а нередко кислород полностью исчезает. Он расходуется в воде подо льдом на окисление органики и дыхание в темноте водных растений.
Многие авторы указывали, что сибирская лягушка не переносит низкое содержание кислорода в воде, и считали этот фактор ограничивающим распространение вида, но сотрудники лаборатории биоценологии решили проверить непосредственно в природе, так ли это. Для выяснения концентрации растворенного кислорода в воде зимовочных водоемов сибирской лягушки в конце зимы 2015 г. были проведены полевые работы в окрестностях пос. Сеймчан, где существует одна из известных в Магаданской области изолированных популяций вида. В марте текущего года совместно с сотрудниками Хинганского заповедника аналогичные исследования прошли в окрестностях пос. Архара на юге Амурской области на оз. Клешенское, в котором из года в год в массе зимуют сибирские лягушки. Содержание кислорода как в северных, так и южных водоемах оказалось невелико – зачастую не более десятых долей миллиграмма на литр воды, а температуры – 1–3°C. Примерно такая же ситуация с кислородом образуется зимой и весной в термокарстовых водоемах Якутии, где сибирская лягушка особенно многочисленна (до 500 особей на километр маршрута, по данным Т. Соломоновой с соавторами, 2011).
Таким образом, полученные результаты укрепили основания для предположения ученых об удивительной способности сибирской лягушки зимовать в условиях гипоксии (если не аноксии) и при малых положительных температурах. Теперь дело за экспериментальной проверкой (в лаборатории) способности этой амфибии переносить глубокую гипоксию, чем и заняты сейчас сотрудники лаборатории.
Предвосхищая естественный и традиционный вопрос («зачем все это, кому это нужно?»), отметим, что выявленная устойчивость к гипоксии может позволить использовать сибирскую лягушку как уникальную модель для разработки терапии широко распространенных заболеваний человека, связанных с тканевой гипоксией: сердечно-сосудистых, легочных, мозговых и др.
Описанные выше экспедиционные работы 2015 и 2017 г. не только проведены, но результаты их уже опубликованы в замечательном научно-популярном журнале «Природа» (2017, № 8; Берман Д. И., Булахова Н. А., Балан И. Н. Самая сибирская лягушка).
На слуху сибирский углозуб (Salamandrella keyserlingii) – «идеальный приспособленец», безбедно существующий, Бог знает, в каких условиях. Он переносит замораживание до -55°C, многократные циклы замерзания − оттаивания, краткость северного лета с его нелетними температурами, во время засухи теряет более 40% массы тела, обходится без пищи около двух лет… Робот, а не существо!
Сейчас в центре внимания ученых лаборатории биоценологии нашего института (проф. Д. И. Бермана, в. н. с. Н. А. Булаховой и с. н. с. Е. Н. Мещеряковой) другой «экстремал» – сибирская лягушка (Rana amurensis), занимающая крайне холодные регионы Сибири, от Урала до бассейнов рек Охотского моря, и обитающая на северо-востоке ареала за Полярным кругом до 71° с. ш. Такой характер распространения долгое время заставлял исследователей придерживаться мнения об исключительной холодоустойчивости этой амфибии. Сотрудники лаборатории еще в 2015 г. показали, что это совсем не так: сибирская лягушка не переносит длительного охлаждения ниже -2,5°C, то есть не может зимовать в холодных регионах на суше. Она «не герой, а хитрец»: обитает на пространствах, где зимой господствует Сибирский антициклон, в непромерзающих водоемах, а значит – хоть и при малых, но положительных температурах.
Этот вид, как считают наши ученые, замечателен другой поразительной способностью, которая пока не известна ни у одной амфибии на Земле. Сибирская лягушка, по предварительным данным, может зимовать в активном состоянии в заморных водоемах. Известно, что для жизни позвоночных животных небольшие непроточные водоемы Сибири мало пригодны, так как в них зимой и весной (до разрушения льда) крайне низкое содержание кислорода − ниже 1 мг/л. Это менее 7% от максимально возможного насыщения при наблюдающихся тут зимой температурах воды в 1–3°C, а нередко кислород полностью исчезает. Он расходуется в воде подо льдом на окисление органики и дыхание в темноте водных растений.
Многие авторы указывали, что сибирская лягушка не переносит низкое содержание кислорода в воде, и считали этот фактор ограничивающим распространение вида, но сотрудники лаборатории биоценологии решили проверить непосредственно в природе, так ли это. Для выяснения концентрации растворенного кислорода в воде зимовочных водоемов сибирской лягушки в конце зимы 2015 г. были проведены полевые работы в окрестностях пос. Сеймчан, где существует одна из известных в Магаданской области изолированных популяций вида. В марте текущего года совместно с сотрудниками Хинганского заповедника аналогичные исследования прошли в окрестностях пос. Архара на юге Амурской области на оз. Клешенское, в котором из года в год в массе зимуют сибирские лягушки. Содержание кислорода как в северных, так и южных водоемах оказалось невелико – зачастую не более десятых долей миллиграмма на литр воды, а температуры – 1–3°C. Примерно такая же ситуация с кислородом образуется зимой и весной в термокарстовых водоемах Якутии, где сибирская лягушка особенно многочисленна (до 500 особей на километр маршрута, по данным Т. Соломоновой с соавторами, 2011).
Таким образом, полученные результаты укрепили основания для предположения ученых об удивительной способности сибирской лягушки зимовать в условиях гипоксии (если не аноксии) и при малых положительных температурах. Теперь дело за экспериментальной проверкой (в лаборатории) способности этой амфибии переносить глубокую гипоксию, чем и заняты сейчас сотрудники лаборатории.
Предвосхищая естественный и традиционный вопрос («зачем все это, кому это нужно?»), отметим, что выявленная устойчивость к гипоксии может позволить использовать сибирскую лягушку как уникальную модель для разработки терапии широко распространенных заболеваний человека, связанных с тканевой гипоксией: сердечно-сосудистых, легочных, мозговых и др.
Описанные выше экспедиционные работы 2015 и 2017 г. не только проведены, но результаты их уже опубликованы в замечательном научно-популярном журнале «Природа» (2017, № 8; Берман Д. И., Булахова Н. А., Балан И. Н. Самая сибирская лягушка).
