Арктика і Субарктіке
Звертає на себе увагу й інша особливість тутешніх теплокровних тварин. У жодному іншому районі земної кулі, крім Арктики, прикметник "білий" не сполучається так широко з назвами птахів і ссавців. Сова, чайка, куріпка, гусак, ведмідь, песець і багато інших мешканців високих широт мають круглий рік або більшу частину його білу або переважно біле забарвлення оперення і хутра.
З іншого боку, тут вельми поширені тварини з діаметрально протилежним кольором покривів - чорним (наприклад, чорна казарка, чистик, вівцебик, що мешкає в арктичній частині Америки і Гренландії). Чи випадково це?
Закономірності географічних змін забарвлення покривів теплокровних тварин (правило Глогера) не так давно отримали логічне пояснення. Як встановлено, забарвлення залежить від ступеня відкладення в клітинах пера або волоса чорного пігменту - меланіну, в свою чергу залежить від інтенсивності протекапія в організмі окислювальних процесів (і зокрема, ступеня окислення пропігмента). Тому чорний колір, що з'являється в результаті повного окислення пропігмента, як і білий колір (сверхокісленіе пропігмента), цілком закономірний для арктичних тварин. Таким чином, ці процеси служать сумарним виразом пристосування місцевих птахів і ссавців до життя в високих широтах.
Показово, що частка білих або светлоокрашенних птахів і звірів набагато більше в фауні Арктики, ніж Субарктікі, в арктичних тундрах в порівнянні з мохово-лішайпіковимі. Зустрічаються в умовах особливо м'якого клімату найближчі родичі деяких арктичних мешканців - біла куріпка, заєць-біляк, ласка і горностай - на зиму зовсім не біліють. До сказаного можна додати, що серед широко поширених в високих широтах глупишей, поморників більш світлим забарвленням володіють особини, гніздяться на північному "межі життя".
Говорячи про пристосування, що оберігають від обмороження, що скорочують тепловіддачу, не можна не згадати також про зменшення у тварин розмірів виступаючих частин тіла - кінцівок, вух, а у птахів - дзьобів. Найбільш північний представник лисиць - песець має найкоротші лапи, морду, вуха. Серед толстоклювая Кайра представники північних підвидів мають найбільш коротким дзьобом. Ця закономірність (правило Аллена) поширюється навіть на види, які проводять зиму далеко за межами Арктики. Наприклад, дзьоби гніздяться в тундрі гусей-гуменников значно коротше, ніж дзьоби гуменников, що населяють лісову зону.
Взагалі засоби захисту від холоду сіверян надзвичайно різноманітні. Не останнє місце в їхньому ряду належить і теплоту їх оперення або хутра. Перо і хутро птахів і звірів, особливо зимуючих тут, дуже густі, затримують багато повітря і слабо проводять тепло, до того ж під шкірою тварин накопичується шар жиру, що забезпечує додаткову теплоізоляцію. Нарешті, найбільш давні вселенці в високі широти, як звірі, так і птиці, по-видимому, мають також специфічними особливостями фізіології (тканинними і клітинними адаптаціями), що дозволяють тваринам легше переносити холод. Однак "механізм" цих пристосувань вивчений ще слабо.
Головне - економія тепла. В умовах короткого холодного арктичного літа нелегко вивести і виростити потомство, особливо птахам. Гуси і качки, захищаючи яйця від охолодження, вистилають гнізда шаром пуху, який володіє чудовими теплоізоляційними властивостями. Не випадково, наприклад, таке велике нехай буде гагачий пух. Всього сто грамів його досить, щоб зробити жарким пальто, розраховане на великого чоловіка.
Кайра, відклавши яйце, практично не перериває його насиджування. Перед тим як покинути карниз скелі і полетіти в море, птиця передає яйце вже чекали своєї черги на насиживание "дружину" (або "дружині"). Таким чином, у верхній, що обігрівається Кайрою частини яйця майже постійно підтримується температура, близька до 38-39 °. Однак нижня частина яйця, хоча лежить на лапах птаха, сильно охолоджується, і температура її може опускатися до 5 і навіть 1 °. Це один із чудових прикладів пристосування кайр - стародавніх мешканців Арктики - до місцевих умов. Безсумнівно, пташенята інших видів птахів, крім, можливо, декількох "старих сіверян", не могли б розвиватися в умовах такого великого перепаду температур різних частин яйця (у гаги, наприклад, різниця в температурах верхньої і нижньої частин яйця зазвичай становить не більше 4 -5 °).
Не менш цікавий спосіб захисту яєць і пташенят від холоду у білих сов. Вони приступають до кладки одними з перших, ще при двадцяти, тридцятиградусних морозах. Відклавши на голу, промерзлу грунт яйце, самка майже не злітає з гнізда, корм вона отримує від самця протягом всього періоду насиджування. Яйця (в кількості 7-8 і навіть 9 штук) сова відкладає через день, і, таким чином, висновок пташенят сильно розтягується. В гнізді білої сови можна зустріти одночасно яйця і пташенят, від недавно що вивела до вже великих, початківців оперяються. Численне потомство володіє завидним апетитом, і один самець не в змозі прогодувати його. Тому самка, надавши старшим пташенятам, яким виповнилося 10-12 днів, всі турботи по насиджування яєць і зігрівання молодших братів і сестер, сама починає ловити гризунів.
У тундрі досить багато високих чагарників, але гнізда розташовуються невисоко над землею, а частіше на грунті. Це пояснюється просто: приземний шар повітря влітку завжди тепліше, і птиці прагнуть використовувати таку перевагу. Гнізда широко поширених в тундрі видів птахів, як правило, мають великі розміри, а, отже, і володіють кращою теплоізоляцією. Наприклад, у варакушкі зовнішній діаметр гнізд в Підмосков'ї зазвичай становить близько 15 см, в тундрі - більше 20 см. Особлива турбота арктичних птахів про теплоізоляцію гнізд пояснюється, звичайно, тією обставиною, що розвиваються в яйцях зародки, як і пташенята, дуже чутливі до холоду .
Вище вже згадувалося, що один із шляхів боротьби з холодом, захисту пташенят від переохолодження - колоніальне гніздування птахів. Встановлено, наприклад, що температура тіла у стовпилися імператорських пінгвінів на 2 ° вище, ніж у птахів, що тримаються поодинці. Пухові пташенята їх під час відсутності батьків тісно притискаються один до одного (утворюють своєрідні "дитячі сади"), економлячи таким способом чимало тепла. В Арктиці пташенята кайр ростуть швидше і рідше замерзають на великих і густонаселених пташиних базарах, ніж в дрібних колоніях. Пояснюється це перш за все тим, що кайрята, як і пташенята пінгвінів, збиваються в купи. Крім того, у великій колонії у кайренка частіше буває можливість зігрітися під крилом якої-небудь птаха: Кайра охоче приймають і обігрівають чужих дітей.
З низькими температурами пов'язано і ще одне характерне для Арктики явище - вічна мерзлота, шар якої в цих районах вимірюється десятками і навіть сотнями метрів. Влітку багаторічна мерзлота лише незначно відступає від поверхні. У промерзлому ґрунті тваринам дуже важко копати нори. У цьому основна причина нечисленності на Крайній Півночі землероев. Ті види звірів, яким все-таки необхідні нори, риють їх головним чином на вершинах і схилах річкових долин, де грунт відтає швидше і на більшу глибину. У роки масового розмноження песців все їх житла бувають зайняті. Песці, що не знайшли вільних нір, змушені народжувати і вигодовувати потомство без укриттів.
Зусилля, що направляються до економії тепла, дозволяють тваринам існувати і розмножуватися в високих широтах в середні по погоді роки. Однак час від часу літо тут видається холодніше звичайного, прихід його затримується, заморозки восени починаються занадто рано. Пристосування багатьох тварин в таких умовах виявляються вже недостатніми. Частина прилетіли в тундру птахів, не знаходячи придатних для гніздування і вільних від снігу місць, не розмножуються. У інших пернатих в такі роки кількість яєць в кладках буває ненормально малим. Нарешті, при незвично ранніх осінніх заморозках гине від холоду багато ще безпорадних пташенят.
Останнім п'ятдесятиріччя клімат нашої планети зазнав істотну зміну: відбулося його потепління, особливо різко проявилося у високих широтах. Літо тут стало хоча й ненабагато, але триваліше, помітно опустився рівень вічної мерзлоти, скоротилася площа морських льодів і льодовиків суші. Потепління сильно змінило і органічний світ тундри. Швидко, на думку деяких дослідників, зі швидкістю навіть до 500-700 м в рік, просувалася на північ деревна і чагарникова рослинність. У тундрі з'явилося чимало нових, незвичних для цих місць видів тварин. Це і лось, і бурий ведмідь, і багато видів дрібних комахоїдних птахів. Одні з них вселялися сюди одночасно з деревами та чагарниками, інші види, не пов'язані прямо з лісом, отримали можливість жити у високих широтах завдяки підвищенню температури повітря і більш тривалого літа.