Тепловой режим и температура тела

Насекомые не имеют постоянной температуры тела, т. е. относятся к пойкилотермным организмам. Непрерывно образующаяся в теле под влиянием жизнедеятельности и окислительных процессов тепловая энергия непрерывно теряется, т. е. отдается внешней среде в результате излучения, конвекции и теплопроводности; это образование тепла в организме обозначается понятием теплопродукции, а потеря его - теплоотдачей. Соотношение между теплопродукцией и теплоотдачей и определяет уровень тепла в организме, т. е. температуру тела. Очевидно, это соотношение не является постоянным, раз эмпирически установлено, что температура тела у насекомых непостоянна.

Источники теплопродукции у насекомых двоякого происхождения. Один из них - обмен веществ в организме и связанные с ним окислительные процессы, которые сопровождаются выделением тепловой энергии; это внутренняя, или эндогенная, теплопродукция. Другой источник тепла - внешняя среда, именно лучистая энергия солнца или нагретый им воздух, либо искусственно созданное тепло закрытых помещений, в которых живут те или иные насекомые; это теплопродукция внешнего происхождения, или экзогенная. Исследования установили, что внешние источники тепла играют громадную роль в жизни насекомых и в определении температуры их тела. Значительный вклад в изучение теплового режима тела насекомых сделан И. Д. Стрельниковым, который в своих исследованиях температуру тела изучал методом термопар с применением чувствительного гальванометра.

Оказалось, что температура тела насекомых, находящихся в покое и не подвергающихся облучению солнцем, примерно равна температуре окружающей воздушной среды. При облучении такого насекомого солнцем температура тела быстро и резко возрастает - на 10°С и более в течение немногих минут; при помещении этого же насекомого в тень его температура столь же быстро падает до температуры окружающей среды (рис. 28). В общем было установлено, что тело насекомых весьма чувствительно к воздействию тепла среды и солнечных лучей, т. е. энергично поглощает внешнее тепло и лучистую энергию солнца; вместе с тем телу насекомых свойственна и очень интенсивная теплоотдача. Эти тепловые свойства насекомого определяются рядом причин и прежде всего малыми размерами их тела; благодаря этому поверхность тела сильно увеличена по отношению к массе тела, что сильно увеличивает поверхность нагрева, с одной стороны, и лучеиспускания - с другой. Существенную роль играют также пигменты кутикулы и ее теплопроводность; установлено, что богатая меланинами темноокрашенная кутикула способствует более быстрому и сильному нагреванию тела солнечными лучами и вместе с тем темноокрашенные насекомые быстрее остывают в темноте. Существенно и то обстоятельство, что большинство насекомых лишено на теле термоизолирующего покрова в виде волосков.

Рис. 28. Изменение температуры тела у перелетной саранчи во время пребывания ее в тени (прерывистая линия) и на солнце (пунктир). Сплошная линия - температура воздуха в тени, (по Стрельникову)

Что касается эндогенной теплопродукции, то она соизмерима с теплопродукцией млекопитающих. Так, медоносная пчела в покое при температуре воздуха 11°С расходует в минуту 20 кал на 1 кг собственного веса, т. е. примерно как и человек. Однако малые размеры тела и теплопроводность кутикулы способствуют быстрой растрате возникающей теплопродукции, которая поэтому не играет заметной роли в создании температуры тела насекомого; вот почему насекомое в покое при отсутствии солнечной радиации имеет температуру тела, равную температуре окружающей среды.

Но при интенсивной мышечной работе температура тела насекомого может значительно увеличиться за счет одной эндогенной теплопродукции вследствие огромного возрастания последней. Так, у летящей пчелы поглощение кислорода увеличивается в 500 и более раз по сравнению с покоем, что соответственно создает и огромную теплопродукцию. Создается значительное превышение теплопродукции над теплоотдачей и температура тела сильно увеличивается; расчеты показывают, что при этом могло бы быть сильное перегревание тела и даже гибель насекомого. Однако этого не происходит вследствие охлаждающей роли трахейной системы; она осуществляет вентиляцию тела, а воздушные мешки играют роль аппарата внутреннего охлаждения. Так, перелетная саранча в опытах И. Д. Стрельникова после 2¹/₂ мин полета повысила температуру тела на 10°С, тогда как в воздушных мешках температура оставалась почти на прежнем уровне. Рассмотренный механизм ограничивает подъем температуры тела при полете уровнем 40-45°С не более. При прекращении полета и другой мышечной работы температура тела насекомого в тени быстро опускается до температуры окружающей среды.

Температурные границы активности насекомых находятся примерно в пределах 10-45°С, тогда как физиологический оптимум ограничен более узкими пределами и с известной приближенностью может быть определен 25-38°С. Достижение этого оптимума обеспечивается регуляцией температуры тела разными способами. Основной способ - это терморегуляция через поведение, т. е. путем изменения активности и местоположения, а иногда и позы самого насекомого. При перегревании тела насекомые переходят с освещенных солнцем или сильно нагретых мест в затененные или более прохладные места, где температура тела снижается до более приемлемого уровня; и, наоборот, при недостатке тепла происходит передвижение на освещенные солнцем или в более теплые места. Так, некоторые виды в жаркие часы дня забираются под различные укрытия - под камни, кучи травы и пр.; этой особенностью поведения пользуются при сборе и учете численности таких насекомых и разработке мер борьбы с ними. Очень характерное поведение свойственно стадным саранчовым. Личинки перелетной и мароккской саранчи в жаркие дни активно передвигаются по почве, но в более прохладное предвечернее время прекращают передвижения и собираются группами на освещенной солнцем поверхности почвы; с дальнейшим понижением температуры они взбираются на освещаемые солнцем верхушки растений, располагают свое тело с солнечной стороны и тем самым максимально используют лучи заходящего солнца.

Другой способ терморегуляции - изменение мышечной активности. Так, ночные насекомые, благодаря интенсивному лёту, имеют более высокую температуру тела, нежели температура воздуха; благодаря этому активная жизнедеятельность ночных насекомых возможна и при таких температурах, когда неактивные особи находятся в состоянии холодового оцепенения. То же самое наблюдается и при активном полете дневных насекомых в условиях прохладной погоды. В целом интенсивный лёт насекомых обеспечивает повышение их температуры тела до 30-40°С и более и делает их в это время в сущности теплокровными организмами (И. Д. Стрельников). Медоносная пчела может регулировать температуру воздуха в ульях; пчелы поднимают ее при холодной погоде путем усиленных движений крыльев.

Некоторое значение в регуляции температуры тела может иметь и испарение воды; таким путем возможно снижение температуры тела в жаркой среде. Наконец, нельзя не учитывать в терморегуляции и деятельности трахейной системы; трахейная вентиляция тела ослабляет возможность его перегрева, а наличие воздушных мешков устраняет эту возможность даже при интенсивной мышечной работе во время полета насекомого.

Итак, насекомые не имеют постоянной температуры тела и ее изменение происходит под воздействием ряда причин - лучистой энергии солнца, микроклимата среды, мышечной активности и поведения самого насекомого. В целом температура тела и ее изменения играют очень большую роль в жизнедеятельности насекомых.