Чому черепахи довго живуть

Якщо відповісти дуже коротко, то черепахи живуть довго, тому що вони а) холоднокровні і б) великі. Пояснимо ці дві відповіді.

Життя підтримується хімічними реакціями. Щоб істота залишалося живим, хімічні речовини в ньому постійно повинні перетворюватися один в одного, або, як ще кажуть, обмінюватися. Швидкість цих перетворень, або обміну речовин, безпосередньо пов'язана з тим, наскільки активним може бути тварина, скільки їжі йому потрібно вживати, скільки йому потрібно спати і скільки воно проживе.

Швидкість обміну речовин залежить від розміру тварини. У маленьких тварин поверхню тіла велика щодо обсягу, а зі збільшенням розміру тварини площа поверхні зростає повільніше, ніж його обсяг. Наприклад, у слона на 1 кубічний сантиметр об'єму тіла припадає приблизно 0,03 квадратних сантиметрів поверхні тіла, а у хом'ячка - цілих 0,6, тобто в 20 разів більше. Через цю велику поверхню випаровується тепло, яке хом'ячок старанно виробляє, тому хом'яку доводиться їсти і спалювати набагато більше поживних речовин у розрахунку на одиницю маси тіла, ніж слону. Обмін речовин хом'ячка з неминучістю йде швидше, тому що він багато їсть і виробляє багато тепла, а від переробленої їжі швидко позбавляється і негайно поглинає нову.

Тварини з швидким обміном речовин більш активні (коли не сплять), тому що у них виробляється багато енергії і тому що їм весь час потрібна нова їжа. При цьому їм потрібно більше спати, через те що в їх мозку швидше накопичуються токсичні побічні продукти роботи нейронів, для позбавлення від яких, мабуть, необхідний сон. Якщо дрібні гризуни сплять до 20 годин на добу, то слони - всього 3-5 годин.

Хребетні тварини з повільним обміном речовин (тобто великі тварини) живуть довше тварин з швидким обміном речовин - це відома закономірність. Рекордсмени по тривалості життя серед хребетних - це кити, слони і галапагосские черепахи. теж досить великі і зростаючі, мабуть, протягом усього життя.

Чому з повільним обміном речовин можна прожити довше, ніж з швидким, це не таке просте питання. Відповідь якось пов'язаний з накопиченням пошкоджень і старінням, які відбуваються швидше у тварин з швидким обміном речовин, але не зовсім прямо. Наприклад, дрібні гризуни голі землекопи знамениті своєю відсутністю ознак старіння і стійкістю до раку (який може виникати через самих різних пошкоджень). Але навіть без старіння і з чудовою стійкістю до пошкоджень ці тварини живуть не довше 30 років. Це набагато більше, ніж середня тривалість життя у інших тварин такого розміру (яка становить близько двох років), але все-таки істотно менше середньої продолжительностей великих тварин, які при цьому не вільні від старіння. У теорії, голі землекопи могли б жити до тих пір, поки їх хто-небудь не з'їсть або з ними не станеться якоїсь іншої нещасний випадок, але все-таки іноді вони вмирають, не доживши до цього.

Доцільніше виглядає припущення про баланс народжень і смертей, який повинен підтримуватися в популяції. У якийсь момент кожна особина повинна загинути, щоб звільнити життєвий простір для нового, більш пристосованого покоління. Але вона повинна робити це в певний момент, відповідний з її швидкістю розмноження. У тварин з швидким обміном в порівнянні з іншими життя проходить як ніби в прискореній зйомці - вони проживають її швидше, але і більш активно, залишаючи велику кількість нащадків за досить короткий термін. Тому вони швидко справляються зі своїм завданням учасників популяції і швидко ж звільняють місце для нового покоління. Слони або інші великі тварини розмножуються набагато рідше дрібних тварин і приносять менше потомства. Їх життя як би уповільнена, так що їм необхідно жити довше, щоб все встигнути.

Точно так же уповільнена життя у холоднокровних тварин в порівнянні з теплокровними. Холоднокровні тварини не витрачають ресурсів на підтримку постійно високої температури і тіла, а значить, і високої швидкості обміну. Тому швидкість обміну у них така, як пощастить: якщо ящірка погріється на сонечку, вона буде активніше, а якщо немає, то їй доведеться трохи сповільнитися. Але в середньому швидкість обміну речовин у холоднокровних тварин завжди нижче, ніж у теплокровних, тому що і сонячно буває не завжди, і нагрітися на сонці до таких температур тіла, як у ссавців або птахів, зазвичай нелегко. Тому життя холоднокровних тварин ще більш сповільнена, ніж у теплокровних.

Черепаха - холоднокровне тварина, і черепахи дійсно живуть досить довго. А ось великі черепахи - мешканці Галапагоських островів, поєднують сповільненість обміну великих тварин і холоднокровних тварин. Таке вдале поєднання дозволило їм поставити рекорд серед хребетних тварин (якщо брати добре задокументовані свідчення) - 177 років життя.

Але черепахам не варто заздрити, бо, як уже говорилося, їх швидкість метаболізму відрізняється від нашої. Швидкість метаболізму пов'язана з відчуттям суб'єктивного часу: чим вона вища, тим повільніше в сприйнятті тваринного змінюється світ навколо. Цю швидкість індивідуального часу можна дізнатися, вимірявши мінімальну частоту спалахів світла, починаючи з якої світло починає сприйматися як безперервний, - так звану критичну частоту злиття мигтіння (КЧСМ).

Як вивчають критичну частоту злиття мигтіння (КЧСМ) у тварин

Тварина поміщають всередину прозорого барабана з вертикальними темними смужками на стінках. Зовні поміщають ще один такий же барабан, який може обертатися з потрібною швидкістю. Конструкція висвітлюється яскравим джерелом світла.

Апарат для вимірювання критичної частоти злиття мигтіння (КЧСМ) у ящірок. Зображення зі статті T. A. Jenssen, B. Swenson, 1974. An ecological correlate of critical flicker-fusion frequencies for some Anolis lizards

За рахунок обертання зовнішнього барабана щодо внутрішнього у тварини створюється відчуття, що воно потрапило під обертається приміщення, і воно робить руху, як би намагаючись встояти на обертовому підлозі (або, якщо експеримент проводиться на рибах, вони роблять рух, як ніби потрапили під обертається протягом ). Але починаючи з якоюсь частоти обертання барабана тварина перестає помічати мерехтіння смужок на стінках барабана і перестає вести себе так, як ніби потрапило в обертову кімнату. Відповідна частота і є критична частота злиття мигтіння для дослідженого тварини.

У людини це число в середньому дорівнює 60 спалахів в секунду, а у черепахи - 15. Це означає, що по відчуттях черепахи час йде в 4 рази швидше, ніж для людини: за час, протягом якого людина встигає помітити 4 миготіння, черепаха може помітити тільки одне.

Легше це уявити на прикладі з мухами, у яких КЧСМ в 4 рази більше, ніж у людей, 240 мигтіння в секунду. Людині здається, що він швидко замахується на муху газетою, але для мухи його рух виглядає дуже повільним, тому по ній майже неможливо потрапити. А зовні все виглядає навпаки - тварина, якій здається, що час швидко летить, рухається повільно.

Тобто 177 років для черепахи - це не так вже й багато.

Відповіла: Юлія Кондратенко