Земноводные (амфибии) средней полосы России — лягушки, жабы, тритоны и другие — сталкиваются с серьезной проблемой зимовки в условиях отрицательных температур. В отличие от млекопитающих и птиц, они не способны поддерживать постоянную температуру тела, а их кожа не защищена от потери влаги. Как же они выживают?
Стратегии зимовки земноводных
Большинство амфибий средней полосы зимуют в неактивном состоянии, используя два основных способа: зимовка в воде, и зимовка на суше.
Водная зимовка
Тритоны и многие лягушки (например, озерная и прудовая) зимуют на дне водоемов, зарываясь в ил или прячась под корягами. Вода подо льдом сохраняет плюсовую температуру, что позволяет амфибиям не замерзнуть. Чтобы выжить в условиях холода и недостатка кислорода, земноводные замедляют метаболизм. Они переходят в состояние гипобиоза (зимнего оцепенения), при котором лягушки почти не двигаются, снижая потребность в кислороде. При этом кислород они получают кожей. О том, как это происходит, мы разобрали в предыдущей статье. Осуществляется оно за счет проницаемости кожи земноводных для газов. Лягушки могут получать до 70-100% необходимого O₂ через кожу (Feder & Burggren, 1985)[1].
Кстати, содержание кислорода в воде зависит, в том числе от водорослей, которые даже зимой осуществляют фотосинтез, выделяя кислород. А вот если водорослей нет, и/или кислорода в воде становится слишком мало, то лягушки способны переносить гипоксию (недостаток кислорода) и даже аноксию (полное его отсутствие) в течение нескольких недель [5]. Как? Лягушки переключаются на аэробный метаболизм, расщепляя гликоген до молочной кислоты. Это даёт энергию, но приводит к накоплению лактата, который может быть токсичен. Однако зимой их метаболизм настолько замедлен, что вредные эффекты минимизированы (Storey, 1996)[3]. Если уже и это не помогает, то лягушки гибнут. Однако, это, как правило, молодые особи, и случается это в жестоких условиях, в которых не выживают даже рыбы.
Наземная зимовка
Жабы (серая и зеленая), травяная лягушка и некоторые другие виды зимуют в почве, под листовой подстилкой, в норах или в подвалах и норах жуков [4]. Даже в сильные морозы в земной подстилке температура, как правило выше. Животные таким образом стараются избегать опускания температуры тела ниже критической. Для средней полосы это в пределах -4°C, для Сибири -10°C. Главная опасность здесь — промерзание тканей. Для спасения от этого у земноводные меняют состав крови!
Так есть ли у земноводных «антифриз» в крови?
Коротко - нет. Конечно, кровь не превращается в антифриз. Однако у них есть другие биохимические механизмы. Они используют так называемые "криопротекторы". Криопротекторами являются вещества, которые связывает воду, предотвращая образование крупных кристаллов льда. Они стабилизирует белки и клеточные мембраны при замерзании, а также снижает температуру кристаллизации тканей. Фактически, животные могут частично замерзать. Некоторые северные лягушки (например, древесная лягушка Rana sylvatica в Северной Америке) способны замерзать на 65%, но выживать благодаря синтезу криопротекторов.
В качестве криопротекторов могут выступать глюкоза и мочевина:
- Глюкоза как криопротектор. Исследования показали, что у некоторых лягушек (например, травяной Rana temporaria) при охлаждении повышается уровень глюкозы в крови (до 10 раз!), что защищает клетки от повреждения льдом. Это явление называется «криозащитная гипергликемия» (Storey & Storey, 1986)[2].
- Мочевина и другие осмолиты. У ряда видов (например, сибирского углозуба Salamandrella keyserlingii) накапливается мочевина, которая позволяет выжить им при -35°C! [6]
Эти суперспособности позволяют земноводным переносить даже небольшие отрицательные температуры, в отличие от рептилий, которые не переносят замерзания совсем. Поэтому, кстати, рептилии и живут по большей части в южных широтах. Хотя, они встречаются в немалых количествах и в наших умеренных и даже северных широтах: греющихся на солнышке змей и ящериц можно встретить летом в любом парке или лесу средней полосы России. А как ни справляются с зимними холодами?
Чем рептилии отличаются от земноводных?
Рептилии и земноводные схожи в своей хладнокровности, но имеют важные различия:Земноводные имеют влажную слизистую кожу, часть жизни проводят в воде. Яйца откладывают в воду в виде икринок или в мягкой скорлупе.
К земноводным относят лягушек, тритонов, саламандр, жаб.
Рептилии же имеют сухую чешуйчатую кожу, которая помогает им сохранять влагу в теле. Яйца они откладывают на суше.
Стратегии зимовки рептилий
Теплые убежища
Рептилии не синтезируют криопротекторы как земноводные, поэтому выбирают незамерзающие убежища. Они зимуют под землёй, ниже промерзающего слоя, в норах грызунов, трещинах скал, под корнями деревьев. При этом они стараются выбирать места с устойчивой температурой от до +5°C. Иногда они используют «тепло» грунтовых вод (например, ужи Natrix natrix зимуют у ключей). Обыкновенная гадюка (Vipera berus) зимует группами до 100 особей в одной норе, а прыткая ящерица (Lacerta agilis) закапывается на глубину до 1 м.
Физиологические изменения
Конечно же, рептилии, как и земноводные входят в режим гибернации, то есть замедляют метаболизм в 10–20 раз. При этом происходит и остановка пищеварения, кишечник перед зимовкой пуст. А сердцебиение снижается до 1–2 ударов в минуту! Большинство видов не переносят замерзания! Лёд в тканях равен для них смерти, в отличие от некоторых лягушек и вышеупомянутых саламандр. Хотя тут встречаются и исключения: cибирский щитомордник (Gloydius halys) выдерживает кратковременные заморозки до –4°C за счёт повышения уровня глюкозы в крови (более слабого, чем у лягушек, а также экстренного сокращения сосудов кожи (чтобы сохранить тепло ядра тела).
Европейская болотная черепаха (Emys orbicularis) также демонстрирует удивительное сходство с земноводными: она зимует на дне водоёмов, поглощая кислород через кожу и клоаку (аналогично лягушкам!) и может переносить аноксию (полное отсутствие O₂) до 3 месяцев.
Это замечательно демонстрирует нам конвергентную эволюцию, при которой неродственные виды независимо развивают сходные признаки или адаптации в ответ на одинаковые условия среды.
Интересный факт
Если рептилия выходит на поверхность слишком рано (например, при оттепели), она может погибнуть от нового похолодания, ведь метаболизм уже запущен.Когда просыпаются рептилии?
Рептилии просыпаются, когда почва прогревается до +5…+10°C. Первыми в средней полосе России выходят змеи, причем самцы, они начинают греться ещё при +5°C, когда еще лежит снег, готовясь к брачному сезону, который начинается у них сразу после зимовки. Затем, в середине апреля - начале мая, когда почва прогревается до +8 +10°C, пробуждаются ящерицы. А затем болотные черепахи, когда вода прогревается до +8 +10°C.
Чем южнее находится ареал, тем раньше пробуждаются животные - между Краснодаром и Ярославлем разница может быть пару недель. Также, на время пробуждения влияет глубина норы - чем глубже, тем дольше прогревается земля.
Выводы
Земноводные и рептилии России зимуют или под водой, дыша кожей, или в норах, под землей, а также в прочих убежищах, где они могут укрыться от морозов. Настоящего «антифриза» у них нет, но они нашли множество способов для выживания в суровые зимы - от закапывания в глубокие норы до действительного изменения состава крови, и способны таким образом переносить холод до -35°C. Так что, когда в следующий раз увидите лягушку в пруду, или ужа, греющегося на солнышке, то знайте, что эти теплолюбивые ребята знают не понаслышке, что значит "промерзнуть до костей"!
Источники:
[1]: Feder ME, Burggren WW. Cutaneous gas exchange in vertebrates: design, patterns, control and implications. Biol Rev Camb Philos Soc. 1985 Feb;60(1):1-45. doi: 10.1111/j.1469-185x.1985.tb00416.x. PMID: 3919777.
[2]: Storey KB, Storey JM. Freeze tolerance and intolerance as strategies of winter survival in terrestrially-hibernating amphibians. Comp Biochem Physiol A Comp Physiol. 1986;83(4):613-7. doi: 10.1016/0300-9629(86)90699-7. PMID: 2870854.
[3]: Storey KB. Metabolic adaptations supporting anoxia tolerance in reptiles: recent advances. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. 1996 Jan;113(1):23-35. doi: 10.1016/0305-0491(95)02043-8. PMID: 8936040.
[5] https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434711/Samaya_sibirskaya_lyagushka
Андрей Владимирович
О проекте t.me/lyuboznanie
Любознание.рф 2025
