Полевки приспособились к жизни в аномальной геохимической зоне, увеличив выработку «гормонов стресса»

У рыжей европейской полевки, как и у других млекопитающих и людей, существует универсальный механизм адаптации к всевозможным трудностям: надпочечники вырабатывают «гормоны стресса», что приводит к мобилизации сил организма, хотя и требует больших расходов энергии.

Ученые сравнили рыжих полевок, обитающих в аномальной геохимической зоне с повышенным содержанием никеля, кобальта и хрома, с полевками, проживающими по соседству в обычных условиях. Оказалось, что у полевок из аномальной зоны увеличена масса надпочечников, что свидетельствует об усиленной выработке «гормонов стресса» - глюкокортикоидов. В этом исследователи усматривают генерализованную реакцию на неблагоприятные условия, смысл которой - в росте общей резистентности организма. Расплатой за мобилизацию сил служат повышенные энергозатраты и снижение энергетических запасов организма.

Районы с аномальным содержанием химических элементов - так называемые «биогеохимические провинции» - делятся на природные и техногенные. Влияние техногенных загрязнений на животный и растительный мир изучается очень активно, однако об адаптациях животных к естественным геохимическим аномалиям известно довольно мало. Вместе с тем надо полагать, что именно в таких местах живые организмы вырабатывали приспособительные реакции, которые позволяют им сегодня худо-бедно противостоять антропогенному натиску.

Особенно много природных геохимических аномалий (равно как и техногенных) встречается на Урале. Специалисты из Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН изучили рыжих полевок, обитающих в одном из таких аномальных районов в окрестностях поселка Уралец (Свердловская область). На этом участке отмечено резко повышенное содержание тяжелых металлов (никеля, кобальта и хрома) в почве, растительности, а также в содержимом желудка полевок. Причина аномалии кроется в характере подстилающих горных пород (пироксениты, дуниты, серпентиниты) - в них очень много элементов семейства железа. Для сравнения использовались полевки, живущие на соседнем участке, где концентрация указанных металлов находится в пределах нормы, а все остальные условия среды приблизительно такие же.

Всего было исследовано 255 полевок. Грызунов ловили в июне-июле на разных фазах популяционного цикла: в год высокой численности (фаза «пика») и в год низкой численности (фаза «роста»). Зверьков измеряли, взвешивали, потом вскрывали и изучали печень, надпочечники, щитовидную железу. Результаты измерений и анализов сопоставляли со следующими факторами: 1) геохимия (аномальный или фоновый участок), 2) пол животного, 3) фаза популяционного цикла («пик» или «рост»), 4) репродуктивный статус (животное участвует в размножении или еще нет).

Достоверные различия, зависящие от всех или некоторых перечисленных факторов, были обнаружены в массе и внутренней структуре надпочечников, размерах тела, индексе упитанности.

Самый важный из полученных результатов состоит в том, что у полевок из аномальной зоны оказалась повышена масса надпочечников, кроме того, выявлена гипетрофия пучковой зоны коры надпочечников. Это, вероятно, свидетельствует о повышенной выработке глюкокортикоидов - «гормонов стресса». Напомним, что главным «гормоном стресса» у грызунов является кортикостерон (у человека - кортизол), однако уровень кортикостерона в тканях, крови или выделениях полевок авторы не мерили, что делает их выводы немного гипотетическими.

Размер и упитанность полевок в аномальной зоне в среднем оказались чуть меньше, чем на контрольном участке, но эти различия статистически недостоверны.

Выяснилось также, что в фазе низкой численности популяции, когда идет интенсивное размножение, полевки на обоих участках в среднем менее упитаны и имеют более развитые надпочечники по сравнению с фазой «пика». Эти различия сильнее выражены в аномальной зоне, чем на контрольном участке. Последнее обстоятельство говорит о взаимном усиливающем действии геохимического фактора и фазы популяционного цикла: получается, что в аномальной зоне животные острее реагируют на изменения плотности популяции.

Аналогичная картина наблюдалась и в связи с половыми различиями. У самок пучковая зона надпочечников развита в целом сильнее, чем у самцов (авторы связывают это с тем, что у самок вообще жизнь тяжелее: им ведь надо вынашивать и выкармливать потомство). Однако эти межполовые различия сильнее выражены в аномальной зоне, чем на контрольном участке. Здесь тоже, очевидно, имеет место взаимное усиление эффектов двух факторов: геохимического и полового.

Авторы интерпретируют гипертрофию надпочечников у животных из аномальной зоны как генерализованную адаптацию (т.е. приспособление общего назначения), смысл которого состоит в мобилизации сил организма, активизации обмена веществ и повышении общей сопротивляемости (резистентности). Глюкокортикоиды, как известно, повышают артериальное давление, усиливают эритропоэз (образование красных кровяных клеток в костном мозге), повышают уровень глюкозы в крови, активизируют синтез глюкозы (глюконеогенез) в печени и оказывают ряд других эффектов, общий смысл которых сводится к экстренной мобилизации ресурсов организма для противостояния всевозможным неблагоприятным воздействиям, трудностям и стрессам.

Любопытно, что у рыжих полевок повышенное производство глюкокортикоидов, по-видимому, приурочено к периодам низкой численности популяции (авторы связывают это с тем, что в эти периоды зверьки активнее размножаются), тогда как у больших песчанок все ровно наоборот, как сообщил в первом номере Журнала общей биологии за 2006 г. М.П.Мошкин с коллегами.

Следует упомянуть также и о том, что каких-либо признаков отравления кобальтом, никелем или хромом у полевок из аномальной зоны не наблюдается. Каким образом и почему повышенная концентрация этих металлов вызывает у зверьков стресс, пока остается неясным.

См. также: «Что тревожит больших песчанок» (о факторах, влияющих на уровень кортикостерона, главного «гормона стресса» у грызунов)