Зачем мы бежим, или Как догнать свою антилопу - [44]
Лягушка-бык и самец древесной лягушки во время брачного рева
Некоторые лягушки, в отличие от Рози, славятся высочайшей выносливостью и ежегодно проводят свои собственные замечательные соревнования. Это соревнования строго между самцами, а мастерство заключается в аэробном реве, а не в анаэробных прыжках. Приз – спаривание с самками-зрительницами. Чем дольше лягушка может выдержать аэробный рев, требующий энергии, тем больше у нее шансов. Естественно, каждый самец делает все, что в его силах. Соревнования не так открыты для широкой публики, как соревнования по прыжкам лягушек-быков в «Энджелс-Кемп» в Калифорнии, потому что в них участвуют небольшие, хорошо замаскированные спортсмены, и собираются они только на уединенных болотах или вблизи них, а соревнование набирает полный ход лишь с наступлением темноты. К счастью, похожие состязания также проводились в Коннектикутском университете, где в лабораториях Теодора Л. Тайгена и Кентвуда Д. Уэллса были раскрыты детали, которые иначе были бы неизвестны. Одним из первых результатов этих исследований стало то, что песня самца квакши изменчивой (Hyla versicolor) использует 60 % его VO>2max, что близко к показателю ультрамарафонца на длинной дистанции. Лягушки-хористы сохраняют свою чрезвычайно высокую производительность многие часы несколько ночей подряд, уставая, очевидно, только к утру. Неудивительно, что не все конкурсанты выдерживают ночь.
У лягушек некоторых видов в состязаниях участвуют тысячи особей, но самцы обычно напряженно трудятся, не имея зрительного контакта с конкурентами. Однако Тайген и Уэллс обнаружили, что, как только самец лягушки видит зрительницу, он увеличивает громкость своего вокала с использованием почти 100 % своей аэробной мощности. Долго он так, конечно, не продержится.
Поскольку самок привлекают наиболее энергичные певцы, к которым они и устремляются, в качестве краткосрочной стратегии самец, видящий самку, должен петь как можно яростнее. Но в темноте он никогда не знает, есть ли рядом самка или нет. Поэтому поющий в темноте самец должен быть полон надежды и взывать как можно дольше и громче. Лягушки с наивысшими аэробными возможностями, те, кто способен на самый сильный призыв в течение самого долгого времени, станут теми, кто оставит потомков. Поведение лягушки и лежащее в его основе анатомическое и физиологическое строение – результат миллионов лет эволюции, и для изучения нам доступен оптимальный результат противоречивого компромисса между максимальной выработкой энергии и выносливостью.
Структура и физиология самцов лягушек отличается от структуры и физиологии самок, которые не участвуют в энергоемких хоровых конкурсах. Самцы и самки имеют одинаковую длину и мышечную массу ног, но самцы в среднем весят 1,25 грамма, а самки – всего 1,05 грамма. Эта разница в массе в основном обусловлена гипертрофией мышц тела и туловища у самцов (0,18 грамма против 0,03 грамма у самок). Мускулы туловища самца настолько развиты, потому что они используются для подачи воздуха через голосовые связки, чтобы производить очень громкие звуки для таких крошечных лягушек. Без мышечной гипертрофии самцы, вероятно, могли бы только шептать, а не кричать. Самки же молчат. Аналогичный половой диморфизм в поведении и связанной с ним анатомией и физиологией мышц есть у зеленых кузнечиков и сверчков, которые придерживаются аналогичной стратегии спаривания.
Мышцы туловища лягушек, в отличие от мышц ног, однозначно приспособлены для аэробного метаболизма. Эти мышцы, как и мышцы гусей, антилоп и людей – бегунов на большие расстояния, заполнены митохондриями – небольшими блоками питания в клетках, в которых происходит весь аэробный обмен веществ. У лягушек митохондрии содержат цитратсинтазу – ключевой фермент аэробного метаболизма – в большем объеме, чем у любого известного холоднокровного позвоночного. В митохондриях самца, в отличие от самок, также почти в 12 раз более активны ключевые ферменты – фосфофруктокиназа и 3-гидроксиацил-КоА дегидрогеназа, нужные для метаболизма жирных кислот. Можно сделать вывод, что окисление аэробных жирных кислот играет ключевую роль в выработке энергии, требуемой для пения лягушек и для долгого бега у людей. Как и у всех других животных, физиология тесно связана с поведением, и поведение лягушек эволюционировало, чтобы поддерживать максимально возможный уровень активности в течение очень длительного времени. И, как и в ультрамарафоне, это включает настройку темпов активности.
В лаборатории замеры частоты криков лягушек позволяют напрямую измерить расход аэробной энергии. В полевых условиях можно оценить энергозатраты, только измеряя частоту криков, так же, как можно вычислить энергозатраты человека на трассе по скорости движения, после того как они измерены на лабораторной беговой дорожке. Сравнение расчетной аэробной производительности в полевых условиях с максимальной скоростью, наблюдаемой в лаборатории, позволяет рассчитать процент максимального усилия, которое лягушки прилагают в данный момент времени. Среднее значение этого показателя, как уже упоминалось, близко к 60 %, но лягушки начинают свои соревнования с более медленного темпа.
