Лорна Коппингер - Собаки. Новый взгляд на происхождение, поведение и эволюцию собак
Если общая масса команды собак маловата, то погонщик заставляет их подаваться вперед сильнее, при этом лапы служат в качестве рычагов. Чем тяжелее груз, тем больше собака должна пригнуться к земле. Преодоление силы тяжести с помощью рычагов происходит медленно. Суставы испытывают большую нагрузку, мышцы напряжены до предела. К тому же сильно страдают лапы: на льду или снегу они должны достаточно сильно давить на опорную поверхность, чтобы справиться с трением саней; если лапы скользят, они стираются и травмируются, в результате животное не может бежать.
Кстати говоря, расхожее представление о том, что ездовых собак принуждают бежать, подстегивая хлыстом, порождено художественной литературой. Собаки, испытывающие боль, страх и унижение, не будут бежать. Травмированные собаки, в частности со стертыми подушечками пальцев, не побегут. Собаки, страдающие от обезвоживания, не побегут. Хороший погонщик все это знает и тщательно следит за здоровьем своих собак, как физическим, так и психологическим. Хорошему погонщику известны пределы нагрузки и законы физики, хотя бы интуитивно. Без этих знаний гонки не выиграешь.
Ходьба, использующая силу тяжести для ускорения, выглядит сложнее, если брать во внимание более чем одну собаку. Если в сани запряжена лишь одна собака, то она должна тащить все 100% груза. Если её масса тела недостаточна для того, чтобы наклоном тела вперед сдвинуть сани с места, то нужно заставить животное пригнуться к земле, при этом работая лапами, как рычагами. Или же взять более крупную собаку, которая будет иметь достаточную массу для того, чтобы сдвинуть сани, наклоняясь вперед. Но тогда разумнее использовать лошадь.
Чтобы преодолеть трение саней об опорную поверхность за счет массы упряжки, нужна либо очень крупная собака, либо много небольших собак. Почему нельзя использовать крупную сильную собаку, скажем, маламута весом 45 кг? Или, еще лучше, найти великана весом килограммов этак 90? Что в этом неправильного?
А неправильно то, что после рывка вперед крупная собака должна ещё и поднять свой собственный вес в исходное положение полного роста, причем на длинной дистанции это надо будет проделать тысячи раз. Франк Шортер, победивший в марафонском забеге на Олимпийских играх 1972 г. в Мюнхене, накануне соревнований обработал наждачной бумагой подошвы своей беговой обуви, чтобы счистить несколько миллиграммов. На огромной дистанции эти миллиграммы сэкономили ему немалые силы. Крупное животное не может не быть сильным, поскольку оно неизбежно тяжелое. А чем тяжелее тело, тем больше энергии требуется, чтобы, делая шаг, не упасть вперед и вернуться в вертикальное положение.
Но сила не пропорциональна массе тела. Представим себе, что собака (или любое другое животное) имеет форму шара. При увеличении его диаметра на некую величину объем возрастет на куб этой величины, а площадь поперечного сечения (применительно к животному это толщина мышц и костей) лишь на квадрат. Тренированный человек ростом около 160 см весит примерно 45 кг, при росте около 190 см — 90 кг, т. е. увеличение роста на 20% соответствует увеличению массы тела вдвое. В то же время у крупного бегуна поперечное сечение костей и мышц относительно меньше, а значит, ему приходится работать больше, и его мышцы и кости испытывают большую нагрузку. Поэтому многие спортсмены — бегуны, гимнасты и др. — сравнительно некрупные люди.
У крупного животного организм состоит из большего числа клеток, но масса обслуживающих их мышц и костей относительно меньше. Динамика бега очень крупных собак быстро становится беспорядочной. Ньюфаундленды любят купаться в воде потому, что действует выталкивающая сила, уменьшающая вес тела и нагрузку на ноги.
Вода не только поддерживает, но и охлаждает организм. Почему не существует собак массой более 100 кг? Очевидно, такие собаки просто физически невозможны, хотя бы из-за проблематичности регуляции температуры тела. Всякая живая клетка в процессе своего обмена веществ вырабатывает тепло; упрощенно можно сказать, что она сжигает сахар. У собак ткани богато пронизаны кровеносными сосудами, а сама кровь содержит много гемоглобина, так что клетки в изобилии получают кислород и тканевое дыхание с выделением тепла весьма интенсивно, а это создает проблему теплоотдачи. Собственно, эта трудность свойственна не только собакам, а всем млекопитающим.
Диаграмма накопления тепла в организме (см. рис. 28) показывает, что при массе тела более 20 кг проблема избавления от тепла становится весьма острой. Этот график составлен для состояния покоя. Если же собака в движении, тепловая нагрузка стремительно увеличивается. Быстро бегущая собака производит огромное количество тепла.
Почему нужно избавляться от излишков тепла? У собак, как и у людей, действует ряд механизмов, регулирующих температуру тела таким образом, что она поддерживается постоянной; это необходимо для оптимального обмена веществ на клеточном уровне. Так, клетки головного мозга человека работают наилучшим образом при температуре 37°С. Если мозг охлаждается до 34,4°С, мыслительный процесс прекращается. При повышении температуры на 4°С выше оптимальной клетки мозга подают тревогу, а при температуре 41,1°С они начинают отмирать.
Рис. 28. Накопление тепла в зависимости от массы тела. У крупных собак с округлыми формами в организме неизбежно накапливается тепло. Они легко выживают в условиях арктической ночи. Но при интенсивной физической нагрузке теплопродукция очень велика, что опасно, если нет теплоотдачи. Хорошие ездовые собаки некрупные и при длительном беге вполне справляются с этой проблемой.
(По работе Phillips et al., 1981).
Нормальная температура тела у собак составляет 44,2°С. При температуре 37°С нормальное функционирование клеток уже невозможно. Изучая терморегуляцию у ездовых собак, Дейв Шимель и я применяли термистор — крошечный измерительный прибор, который дают собаке проглотить с пищей, и затем он посылает сигналы о температуре в желудке дистанционному приемному устройству. Вместо саней мы присоединили упряжь к пикапу с оборудованием, что позволяло отслеживать и контролировать скорость собак. Однажды Дейв выступал в качестве погонщика, а я записывал показания приборов. Вдруг у собаки по кличке Полночь температура начала падать. Испугавшись, что Полночь в опасности, мы остановили машину и осмотрели её, но собака выглядела вполне жизнерадостно. Мы продолжили путь, но её температура продолжала падать и опустилась значительно ниже 37°С. Пришлось снова остановиться. У Полночи по-прежнему не было никаких признаков недомогания. Я счел, что, скорее всего, термистор неисправен. Мы снова тронулись. Через какое-то время Дейв, сидевший за рулем, просиял улыбкой. «Полюбуйся на Полночь», — сказал он мне, и я увидел, как она на бегу нагнулась и ловко набрала полный рот снега. Показания термистора, разумеется, опять упали.
Среди млекопитающих человек лучше всего умеет избавляться от излишков тепла, но зато испытывает большие трудности с его сохранением. Собаки, наоборот, с трудом выделяют излишки тепла, но прекрасно его сохраняют. Точкой равновесия между накоплением тепла и избавлением от его излишка является температура окружающей среды около 21°С для людей и 16°С для короткошерстных ездовых собак. Нельзя тренировать собак при температуре воздуха выше 16°С, это опасно для животных.
Из рис. 28 понятно, что у небольших собак меньше накопление тепла, чем у крупных. В этой связи примечательно, что хорошие ездовые собаки весят обычно около 20—25 кг, т. е. находятся как раз на границе тех значений массы тела, при которых накопление тепла начинает резко увеличиваться с увеличением размеров. Согласно стандарту породы, у сибирских лаек максимальная допустимая масса тела составляет 27 кг.
У крупных собак больше объем клеток и меньше площадь поверхности для выделения тепла. Поскольку собаки покрыты шерстью, охлаждение путем потоотделения у них невозможно. Испарение жидкости, дающее охлаждение, достигается учащенным дыханием с высунутым языком, что снижает температуру в первую очередь легких и мозга. Единственное место, которое у собак потеет — это подушечки лап, но площадь поверхности этой части тела слишком мала, чтобы обеспечить сколь-нибудь ощутимое выделение тепла. Теплоотдача происходит в основном путем расширения подкожных вен и артерий: теплая кровь поступает к поверхности тела, с которой тепло рассеивается. Этот механизм у собак осложнен тем, что шерстный покров ухудшает выделение тепла. И чем крупнее собака, тем проблемнее теплоотдача.
Изучая терморегуляцию у ездовых собак, я с удивлением обнаружил, что ректальная температура у них составляет 42°С. Не имея эффективного механизма ликвидации излишков тепла, они не могли бы так быстро бегать. Собаки могут охлаждать мозг путем теплоотдачи с языка и носа; таким образом они поддерживают нормальную температуру мозга, когда общая температура тела растет. Самую высокую ректальную температуру я зарегистрировал у собаки по кличке Долли — 42,8°С; при этом она продолжала бежать. Но такое состояние чревато гибелью тканей. При температуре выше 44,4°С клетки тела отмирают.
