Сибирский углозуб

Хвостатое земноводное на фото — сибирский углозуб (Salamandrella keyserlingii), небольшая, длиной 12–13 см, саламандра, способная десятки лет лежать в мерзлоте и после этого как ни в чем ни бывало жить дальше. Это одна из немногих амфибий, которой удалось приспособиться к суровым условиям северных регионов, где температура опускается ниже –50°С, да еще и распространиться на существенную часть северо-восточной Палеарктики. По подсчетам исследователей, ареал сибирского углозуба охватывает 12 млн км² (почти 3/4 территории России) — это гораздо больше, чем ареалы других представителей семейства углозубов.

Ареал сибирского углозуба. Рисунок из статьи D. I. Berman, E. N. Meshcheryakova, 2012. Is the western boundary of the Siberian salamander (Salamandrella keyserlingii, Amphibia, Caudata, Hynobiidae) range determined by the specific features of its wintering?

В природе углозубы живут до 8 лет. Как и другие амфибии северных регионов, они пережидают холода в состоянии анабиоза, с приходом весны оживают и отправляются на поиски водоема для размножения, а осенью ищут укрытие и готовятся к холодам. Переживать это состояние животным помогают криопротекторы — особые растворы жидкостей, которые понижают температуру замерзания воды. Без них замерзающая вода, расширяясь, разрывает клетки.

В качестве криопротекторов разные группы амфибий используют разные вещества. Например, рекордсмен по охлаждению среди бесхвостых амфибий аляскинская лесная лягушка накапливает растворы глюкозы и мочевины, которые позволяют ей переживать температуры ниже –25°С (см. картинку дня Замороженная лягушка). Но даже эта лягушка не может пролежать замерзшей несколько лет и выжить.

Сибирский углозуб пользуется другим криопротектором — глицерином — и отлично переносит температуру до –35°С. Осенью, когда становится холоднее, углозуб начинает готовиться к спячке и ищет для себя укромное место: забирается в стволы гниющих деревьев, в трещины и щели в почве на глубине 7–10 см. Если углозуб не успеет хорошо спрятаться, он иссохнет и мумифицируется.

Перед зимовкой он также избавляется от излишков воды в организме, чтобы она, замерзая, не повреждала мембраны клеток. При подготовке к анабиозу углозубы теряют до 28% массы тела. Частично воду заменяет криопротектор, который образуется из гликогена, хранящегося в печени. Доля печени от массы тела перед зимовкой составляет около 37%, причем 14–16% приходится на гликоген. Перед зимовкой и в течение зимы запасы гликогена расходуются, и в конце спячки доля печени составляет всего 4–6% от массы тела, а гликогена становится совсем мало — 0,3–0,4%. При этом доля глицерина в организме заметно увеличивается до 17%. Когда температура опускается ниже –5°С, вода, оставшаяся во рту, брюшной и легочной полостях и между крупными мышцами, превращается в небольшие кристаллики льда, но кровь и внутренние органы из-за высокой концентрации криопротектора не замерзают.

Случается, что углозубы надолго застревают в замороженном состоянии где-нибудь в мерзлоте, и через десятки лет их находят исследователи. После размораживания такие животные обычно погибают, но не всегда. 45 лет назад нашли углозуба в чукотском шурфе на глубине 11 метров (см. Н. Н. Щербак, Н. Н. Ковалюх, 1973. О возрасте живого земноводного Hynobius keyserlingi из ископаемого льда) — cкорее всего, он нечаянно туда провалился или заполз, чтобы спрятаться на зиму. После того как его разморозили, углозуб ожил и здравствовал в лаборатории еще полгода, пока его не умертвили. Радиоуглеродный анализ показал, что его возраст был 90±15 лет.

Интересно, что кроме низких температур и длительного анабиоза сибирский углозуб способен переносить многократные циклы замораживания-размораживания. В экспериментах с четырьмя такими циклами выживало 80–100% животных. Вероятно, такая способность помогает углозубам, когда они весной идут к водоемам для размножения и не успевают добраться за один день, замерзая в пути.

Раньше считалось, что сибирский углозуб занимает огромный ареал благодаря устойчивости к низким температурам. Но не так давно такая же способность была обнаружена у его родственника — углозуба Шренка (Salamandrella shrencki), хотя его ареал меньше и живет он в местах с более теплым климатом. 7 млн лет назад эти два вида разошлись от общего предка, который уже вполне мог обладать устойчивостью к замерзанию. Возможно, сибирский углозуб успел быстрее заселить эту территорию либо имеет другие важные адаптации, которых нет у углозуба Шренка. Эксперимент по охлаждению сибирских углозубов показал, что при –35°С они прожили 45 суток и остались невредимыми, а вот трое суток при –50°С смогли выдержать меньше половины особей. В природе углозубы не подвергаются таким низким температурам, ведь они находятся под землей и снегом, где температура не опускается ниже –20°С (хотя на поверхности могут быть все –60°С). Так что не исключено, что предок углозубов жил в еще более холодных условиях, чем его потомки, а способность сохранилась.

Но одним только глицерином такую суперспособность не объяснить. Североамериканские квакши Hyla versicolor и H. crucifer тоже используют глицерин, но могут перенести температуру не ниже –9°С. Так что исследователи ищут у сибирского углозуба дополнительные механизмы защиты от замерзания.

Зато тепло углозубы переносят плохо, не любят свет и прячутся от него. А при температуре +27°С эти животные погибают, даже находясь в тени.

Фото © Nicholas Hunter с сайта flickr.com.

Надежда Потапова