Обращает на себя внимание и другая особенность здешних теплокровных животных. Ни в одном другом районе земного шара, кроме Арктики, прилагательное "белый" не сочетается так широко с названиями птиц и млекопитающих. Сова, чайка, куропатка, гусь, медведь, песец и многие другие обитатели высоких широт имеют круглый год или большую часть его белую либо преимущественно белую окраску оперения и меха.

С другой стороны, здесь весьма распространены животные с диаметрально противоположным цветом покровов - черным (например, черная казарка, чистик, овцебык, обитающий в арктической части Америки и Гренландии). Случайно ли это?

Закономерности географических изменений окраски покровов теплокровных животных (правило Глогера) не так давно получили логичное объяснение. Как установлено, окраска зависит от степени отложения в клетках пера или волоса черного пигмента - меланина, в свою очередь зависящего от интенсивности протекапия в организме окислительных процессов (и в частности, степени окисления пропигмента). Поэтому черный цвет, появляющийся в результате полного окисления пропигмента, как и белый цвет (сверхокисление пропигмента), вполне закономерен для арктических животных. Таким образом, эти процессы служат суммарным выражением приспособления местных птиц и млекопитающих к жизни в высоких широтах.

Показательно, что доля белых или светлоокрашенных птиц и зверей гораздо больше в фауне Арктики, чем Субарктики, в арктических тундрах по сравнению с мохово-лишайпиковыми. Встречающиеся в условиях особенно мягкого климата ближайшие родственники некоторых арктических обитателей - белая куропатка, заяц-беляк, ласка и горностай - на зиму вовсе не белеют. К сказанному можно добавить, что среди широко распространенных в высоких широтах глупышей, поморников более светлой окраской обладают особи, гнездящиеся на северном "пределе жизни".

Говоря о приспособлениях, предохраняющих от обмораживания, сокращающих теплоотдачу, нельзя не вспомнить также об уменьшении у животных размеров выступающих частей тела - конечностей, ушей, а у птиц - клювов. Наиболее северный представитель лисиц - песец имеет самые короткие лапы, морду, уши. Среди толстоклювых кайр представители северных подвидов обладают наиболее коротким клювом. Эта закономерность (правило Аллена) распространяется даже на виды, проводящие зиму далеко за пределами Арктики. Например, клювы гнездящихся в тундрах гусей-гуменников значительно короче, чем клювы гуменников, населяющих лесную зону.

Вообще средства защиты от холода северян чрезвычайно разнообразны. Не последнее место в их ряду принадлежит и теплоте их оперения или меха. Перо и мех птиц и зверей, особенно зимующих здесь, очень густы, задерживают много воздуха и слабо проводят тепло, к тому же под кожей животных накапливается слой жира, обеспечивающий дополнительную теплоизоляцию. Наконец, наиболее давние вселенцы в высокие широты, как звери, так и птицы, по-видимому, обладают также специфическими особенностями физиологии (тканевыми и клеточными адаптациями), позволяющими животным легче переносить стужу. Однако "механизм" этих приспособлений изучен еще слабо.

Главное - экономия тепла. В условиях короткого холодного арктического лета нелегко вывести и вырастить потомство, особенно птицам. Гуси и утки, защищая яйца от охлаждения, выстилают гнезда слоем пуха, обладающего замечательными теплоизолирующими свойствами. Не случайно, например, так ценится гагачий пух. Всего сто граммов его достаточно, чтобы сделать жарким пальто, рассчитанное на крупного мужчину.

Кайра, отложив яйцо, практически не прерывает его насиживания. Перед тем как покинуть карниз скалы и улететь в море, птица передает яйцо уже дожидающемуся своей очереди на насиживание "супругу" (или "супруге"). Таким образом, в верхней, обогреваемой кайрой части яйца почти постоянно поддерживается температура, близкая к 38-39°. Однако нижняя часть яйца, хотя лежит на лапах птицы, сильно охлаждается, и температура ее может опускаться до 5 и даже 1°. Это один из замечательных примеров приспособления кайр - древних обитателей Арктики - к местным условиям. Несомненно, птенцы других видов птиц, кроме, быть может, нескольких "старых северян", не могли бы развиваться в условиях столь большого перепада температур разных частей яйца (у гаги, например, разница в температурах верхней и нижней частей яйца обычно составляет не более 4-5°).

Не менее интересен способ защиты яиц и птенцов от холода у белых сов. Они приступают к кладке одними из первых, еще при двадцати-, тридцатиградусных морозах. Отложив на голую, промерзшую почву яйцо, самка почти не слетает с гнезда, корм она получает от самца в течение всего периода насиживания. Яйца (в количестве 7-8 и даже 9 штук) сова откладывает через день, и, таким образом, вывод птенцов сильно растягивается. В гнезде белой совы можно встретить одновременно яйца и птенцов, от недавно выведшихся до уже крупных, начинающих оперяться. Многочисленное потомство обладает завидным аппетитом, и один самец не в состоянии прокормить его. Поэтому самка, предоставив старшим птенцам, которым исполнилось 10-12 дней, все заботы по насиживанию яиц и согреванию младших братьев и сестер, сама начинает ловить грызунов.

В тундрах довольно много высоких кустарников, но гнезда располагаются невысоко над землей, а чаще на грунте. Это объясняется просто: приземный слой воздуха летом всегда теплее, и птицы стремятся использовать такое преимущество. Гнезда широко распространенных в тундре видов птиц, как правило, имеют крупные размеры, а, следовательно, и обладают лучшей теплоизоляцией. Например, у варакушки наружный диаметр гнезд в Подмосковье обычно составляет около 15 см, в тундрах - более 20 см. Особая забота арктических птиц о теплоизоляции гнезд объясняется, конечно, тем обстоятельством, что развивающиеся в яйцах зародыши, как и птенцы, очень чувствительны к холоду.

Выше уже упоминалось, что один из путей борьбы с холодом, защиты птенцов от переохлаждения - колониальное гнездование птиц. Установлено, например, что температура тела у столпившихся императорских пингвинов на 2° выше, чем у птиц, держащихся поодиночке. Пуховые птенцы их в отсутствие родителей тесно прижимаются друг к другу (образуют своеобразные "детские сады"), экономя таким способом немало тепла. В Арктике птенцы кайр растут быстрее и реже замерзают на больших и густонаселенных птичьих базарах, нежели в мелких колониях. Объясняется это прежде всего тем, что кайрята, как и птенцы пингвинов, сбиваются в кучи. Кроме того, в большой колонии у кайренка чаще бывает возможность согреться под крылом какой-нибудь птицы: кайры охотно принимают и обогревают чужих детей.

С низкими температурами связано и еще одно характерное для Арктики явление - вечная мерзлота, слой которой в этих районах измеряется десятками и даже сотнями метров. Летом многолетняя мерзлота лишь незначительно отступает от поверхности. В промерзшем грунте животным очень трудно копать норы. В этом основная причина малочисленности на Крайнем Севере землероев. Те виды зверей, которым все-таки необходимы норы, роют их главным образом на вершинах и склонах речных долин, где почва оттаивает быстрее и на большую глубину. В годы массового размножения песцов все их жилища бывают заняты. Песцы, не нашедшие свободных нор, вынуждены рождать и выкармливать потомство без укрытий.

Усилия, направляемые к экономии тепла, позволяют животным существовать и размножаться в высоких широтах в средние по погоде годы. Однако время от времени лето здесь выдается холоднее обычного, приход его задерживается, заморозки осенью начинаются слишком рано. Приспособления многих животных в таких условиях оказываются уже недостаточными. Часть прилетевших в тундру птиц, не находя пригодных для гнездования и свободных от снега мест, не размножаются. У других пернатых в такие годы количество яиц в кладках бывает ненормально малым. Наконец, при необычно ранних осенних заморозках гибнет от холода много еще беспомощных птенцов.

В последнее пятидесятилетие климат нашей планеты претерпел существенное изменение: произошло его потепление, особенно резко проявившееся в высоких широтах. Лето здесь стало хотя и ненамного, но продолжительнее, заметно опустился уровень вечной мерзлоты, сократилась площадь морских льдов и ледников суши. Потепление сильно изменило и органический мир тундр. Быстро, по мнению некоторых исследователей, со скоростью даже до 500-700 м в год, продвигалась к северу древесная и кустарниковая растительность. В тундрах появилось немало новых, необычных для этих мест видов животных. Это и лось, и бурый медведь, и многие виды мелких насекомоядных птиц. Одни из них вселялись сюда одновременно с деревьями и кустарниками, другие виды, не связанные прямо с лесом, получили возможность жить в высоких широтах благодаря повышению температуры воздуха и более продолжительному лету.