Крайние северные участки суши Евразии и Северной Америки входят в пределы Арктики (зоны арктических пустынь). В РФ в пределах зоны расположены северный остров Новой Земли, Земля Франца-Иосифа, острова северной части Карского моря, Северная Земля, Новосибирские острова (кроме самых южных — Большого и Малого Ляховских), остров Врангеля, север Таймырского полуострова.

Долгая, темная и суровая зима, короткое, холодное и туманное лето, частые сильные ветры — таковы отличительные черты арктического климата. Число дней с температурой воздуха выше 0° в течение суток здесь не превышает за год 110, а чаще составляет менее 90. Положительная температура воздуха устанавливается не раньше начала июня, а средняя наиболее теплого месяца в Арктике едва достигает 5°. Большую часть года арктическую сушу покрывает плотный, утрамбованный ветрами снежный покров. Пурга оголяет возвышенность, зато наметает в низинах сугробы. Снежный покров повсеместно появляется здесь не позднее сентября и сходит не раньше июня. Полярная ночь длится более 80, а на самом Крайнем Севере — свыше 150 дней. Лед на озерах и реках Арктики держится местами 10 и более месяцев в году. К этому можно добавить, что омывающие арктическую сушу моря, за исключением встречающихся кое-где полыней, круглый год покрыты льдами.

Наиболее характерная черта арктического, как и субарктического, пейзажа — безлесно. В этом отношении полярные области отчасти напоминают степи. Большая часть суши в Арктике покрыта ледниками и фирновыми полями. На Земле Франца-Иосифа они занимают свыше 80% площади, на Новой Земле — более 50, на Северной Земле — около 40%. Почти три четверти поверхности суши, свободной от ледников и снежников, приходится на голые или покрытые чахлыми накипными лишайниками каменные россыпи. Остальная территория — унылые щебнистые и пятнистые (полигональные) полупустыни. Лишь в своеобразных оазисах (в условиях благоприятного микроклимата), где накапливается достаточный слой снега и лучше прогревается почва, образуются моховые и травянисто-моховые болота, а местами даже и луга с относительно сомкнутым растительным покровом.

Германский император Фридрих II Гогентлтауфен, страстно увлекавшийся охотой с хищными птицами, впервые обратил внимание на относительно крупные размеры соколов и других пернатых, обитающих на Крайнем Севере. Эти наблюдения он изложил в обширном трактате «Об искусстве охотиться с птицами», сочинение которого было завершено в 1247 г. Шестьсот лет спустя, в середине прошлого столетия, немецкий физиолог К. Бергман вновь открыл эту закономерность и дал ей логичное объяснение: с увеличением объема тела площадь его поверхности, а следовательно, и степень теплоотдачи птицами и млекопитающими относительно уменьшаются. Однако далеко не все разобранные им примеры, относящиеся к величине ряда родственных между собой птиц Германии, подтверждали эти выводы.

До последнего времени споры среди зоологов вокруг правила Бергмана не утихают. Большинство исследователей, хотя и учитывают изрядное количество исключений из правила, принимают его; в то же время оно находит и немало противников.

Допуская реальность существования подмеченной Фридрихом II, а позже Бергманом закономерности, естественно было бы предположить, что в полярных странах одно из основных направлений в приспособлении птиц и млекопитающих к условиям существования заключается в уменьшении теплоотдачи, а следовательно, в увеличении размеров тела. Так ли это на самом деле?

Пример этот особенно интересен по той причине, что влияние температуры среды на птиц здесь проявляется почти в «чистом» виде. В самом деле, разные виды пингвинов постоянно находятся под воздействием различной температуры морских вод, в которых они проводят большую часть жизни. Все они обитают в районах высокой и очень высокой биологической продуктивности моря 2 и, что весьма важно, примерно одинаково хорошо обеспечены кормами. В то же время в отличие от наземных птиц они почти не зависят от условий влажности, рельефа, снежного покрова, почв и т. д.

Подобные же примеры можно найти и среди северных аналогов пингвинов — чистиковых птиц. У тупика, живущего в Северной Атлантике, размеры тела последовательно увеличиваются по мере распространения его с юга на север. Самые крупные из тупиков (с длиной крыла свыше 195 мм) гнездятся на Шпицбергене, где минимальная температура поверхностных слоев воды приближается к 0°. Самые мелкие тупики (с длиной крыла менее 165 мм) — обитатели побережий Англии и Бретани. Здесь температура поверхностных морских вод не опускается ниже 10°. Такова же закономерность изменений размеров тела гагарок, тонкоклювых кайр, мелких представителей этого отряда — пыжиков, характерных для дальневосточных морей.

В отличие от пингвинов чистиковые птицы обеспечены кормами в разных участках моря далеко не одинаково. В Атлантическом и Тихом океанах по мере движения от экватора к северу биологическая продуктивность вод, грубо говоря, постепенно повышается и достигает предела в районах «полярных фронтов», на границах с Северным Ледовитым океаном, в местах встреч относительно теплых вод с холодными арктическими. Севернее количество кормов в море резко сокращается. Здесь-то, видимо, и кроется причина «нормальных» и «ненормальных» изменений размеров птиц. Иначе говоря, увеличение размеров тела в высоких широтах возможно лишь при условии достаточной обеспеченности животных пищей. Поэтому из чистиковых птиц в Арктике представлены либо «великаны», как тупик, не проникающие к северу далее районов «полярного фронта», либо «карлики» — птицы, широко распространенные как в Арктике, так и южнее (в прилегающих к ней морях).

В соответствии с правилом Бергмана изменяются размеры тела и многих сухопутных птиц и млекопитающих. В пределах РФ наибольшей величины они чаще достигают на северо-востоке Сибири, меньшей — на юго-западе страны. Конечно, и здесь есть исключения, причем их опять-таки часто удается прямо увязать с условиями питания животных. К северу от лесной зоны происходит резкое обеднение и угнетение наземной растительности. Поэтому многие из арктических обитателей (особенно растительноядные виды) неспособны к увеличению размеров тела. В высоких широтах распространены самые мелкие из белых и тундряных куропаток. Тундровые северные олени гораздо меньше лесных. Самые мелкие из них встречаются на крайних северных участках суши — на Шпицбергене, острове Элсмира (в Канаде), на северо-востоке Гренландии. Причем подобная закономерность распространяется не только на оседлых обитателей Арктики, но в какой-то мере и на перелетных птиц, проводящих в тундре лишь около трех месяцев в году. Не случайно, например, что для Арктики характерны самый мелкий тундровый лебедь, такие карлики среди гусей, как краснозобая казарка, ненамного превосходящие ее по величине черная казарка и белый гусь.

Трудности с добыванием кормов испытывают в высоких широтах подчас не только растительноядные, но и хищные животные. Туго приходится здесь полярной ночью песцам, и они также попадают в число исключений из правила. Наименьшими размерами обладают эти звери, оседло живущие на Шпицбергене, где нет мышевидных грызунов и песцы зимой часто голодают. Зато на Командорских островах, где они постоянно и хорошо обеспечены пищей, встречаются самые крупные представители вида. Было недавно установлено, что тундровые волки значительно мельче лесных. Тундровые горностаи и ласки, испытывающие в годы невысокой численности леммингов большие затруднения с кормами, опять-таки отличаются от животных, обитающих в лесной зоне, мелкими размерами.

Однако среди птиц и даже растительноядных млекопитающих, не испытывающих нужды в кормах, можно видеть немало примеров, прямо подтверждающих правило Бергмана. Таковы, например, сибирские лемминги, зайцы-беляки, размеры которых явно больше на Крайнем Севере. Следовательно, есть все основания утверждать, что правило Бергмана действительно существует, что животные высоких широт, несмотря на исключения (связанные с недостаточной обеспеченностью их кормами), дают тому наглядные доказательства.

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 протекания 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-лишайниковыми. 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».

Пегая землеройка, или путорак,— типичный обитатель песков, преимущественно слабо задернованных. Это маленький зверек (длина тела — 5,0—5,6 см) пепельно-серого цвета с белым овальным пятном на спине, распространен от волжско-уральских песков до Прибалхашья на востоке и Каракумов на юге. Зверек деятелен только ночью. Питается насекомыми и мелкими ящерицами, выкапывая их из песка.

Отряд насекомоядных, куда относится пегая землеройка, представлен еще двумя видами зверей — ушастым и длинноиглым ежами. Ушастый еж обычен в полузакрепленных песках и в саксаульниках. Питается ящерицами, паукообразными и жуками. Спит долго — с середины ноября до середины марта.

В пустынях обитает в сущности только один вид сусликов — желтый, так как малый суслик встречается лишь в районах, расположенных у северных границ зоны (Устюрт, северное побережье Арала). Желтый суслик — крупный по размерам (длина тела — до 38 см). Он отличается одноцветной (без пестрин и крапчатости) желтоватой окраской. Водится от низовьев Волги до Казахстана и Средней Азии. Питается сочной травой. Когда растительность выгорает, зверек залегает в продолжительную спячку (до 8 месяцев). Наносит ущерб пастбищам, местами и посевам.

В полосе песков пустынь от Туркмении до Семиречья встречается топколапый суслик. Но по данным зоолога Б. С. Виноградова, этот вид скорее относится к африканским земляным белкам, и правильнее поэтому было бы называть его пустынной белкой. Бегает зверек быстро, большими скачками. Осматривая местность, любит стоять столбиком. В спячку не впадает и деятелен весь год, но в холодные зимние дни часами отсиживается в норе. Некоторое понижение активности отмечается и в период сильной летней жары. Кормится главным образом клубеньками мятлика и подземными частями других растений, выкапывая их из песка длинными и тонкими пальцами. Имеет одну постоянную и несколько временных нор. В зависимости от характера весны тонкопалые суслики размножаются во второй половине февраля или первой половине марта. Молодые на поверхности появляются в конце апреля — начале мая.

Пустыни — край тушканчиков и песчанок, и этим они существенно отличаются от степей, где господствуют другие грызуны — сурки и суслики. Еще совсем недавно о жизни тушканчиков наука располагала ничтожными сведениями. Даже о видовом составе этих грызунов мы знали в сущности очень мало. Так, в 1930 г. были описаны гребнепалый тушканчик и тушканчик Лихтенштейна, а в 1950 г.— туркменский.

Тушканчики, бег которых носит как бы рикошетирующий характер,— довольно быстрые зверьки, передвигающиеся прыжками на задних конечностях. Одни из них, так называемые пятипалые тушканчики, к которым относятся малый тарбаганчик, тушканчик Северцова,— жители глинистых и уплотненных почв, другие — трехпалые (на задних конечностях два боковых пальца слабого развития) — в основном связаны с песками (емуранчик, мохноногий, гребнепалый). Зверьки выходят из своих нор на кормежку только ночью. Питаются преимущественно луковицами и клубнями растении и для этой цели копают луночки, которыми усеяны различные участки пустыни. Тушканчики охотно поедают также семена, реже — сочные побеги растений, а некоторые любят лакомиться и насекомыми. В свою очередь и сами тушканчики служат добычей многих ночных и сумеречных хищных птиц и млекопитающих пустыни. Поселяясь в песках и в сухих, безотрадных участках пустыни, тушканчики мало соприкасаются с культурными растениями и им не вредят. Но некоторые виды изредка появляются на богарных бахчах. Заметно страдают от тушканчиков пастбищные травы и растения, высаживаемые для укрепления песков.

Но не все тушканчики занимают столь обширную область, как мохноногий. Например, гребнепалый обнаружен только в нескольких удаленных друг от друга пунктах Каракумов и Кызыл куме. Этими же пустынями ограничивается распространение тушканчика Лихтенштейна.

Грызуны в поисках корма убегают от своих нор и могут спасаться от врагов быстрым бегом. Поэтому животным приходится покрывать большие расстояния, и в этом легко убедиться, проследив суточные маршруты некоторых грызунов. Установлено, что у гребнепалого тушканчика суточный путь в среднем составляет 7—8 км, мохноногого тушканчика — 6—7, тонкопалого суслика — 3—4, полуденной песчанки — от 1 до 3 км. Тушканчики — самые быстрые из всех грызунов пустыни. Очевидно, это связано еще и с их ночной активностью.

Селевиния — вид грызуна, открытый относительно недавно в пустыне Бетпак-Дала и названный в честь зоолога В. А. Селевина. Вид этот из семейства сонь, но в образе жизни у него много общего с тушканчиками.

Условия жизни животных даже на севере Субарктики гораздо благоприятнее, чем в Арктике. Средняя температура наиболее теплого месяца здесь достигает 10°, причем количество дней со среднесуточной положительной температурой нередко превышает 110—120, До 3—4 (местами и более) месяцев увеличивается продолжительность бесснежного периода, заметно удлиняется промежуток между вскрытием и замерзанием водоемов. Не бывает в пределах этой подзоны и настоящей полярной ночи. Хотя солнце также не поднимается зимой над горизонтом, но в середине зимнего дня дальние отблески его заметно рассеивают мрак.

Растительный покров в арктических тундрах, правда, чахл, разрежен и неравномерно распределен по территории. Однако развит он гораздо лучше, состав его разнообразнее, чем в зоне арктических пустынь. Там, где зимой часто бушуют пурги, развиваются заболоченные полигональные тундры с растительностью, сосредоточенной в ложбинах и промоинах между полигонами — оголенными участками, иногда геометрической формы. В маловетреных районах распространены сухие моховые тундры, куртины куропаточьей травы. Более половины площади подзоны занимают низменные болота и озера, около трети ее приходится на полигональные тундры и территории, где преобладают в растительном покрове лишайники. Мохово-лишайниковые тундры составляют южную подзону Субарктики. Типичные ее участки простираются в РФ от Кольского полуострова, полуострова Канип и острова Колгуев вплоть до низовий Колымы. Наиболее значительные территории они занимают на северо-востоке Европейской части Советского Союза, на севере Якутии, Западной и Средней Сибири. Общая площадь подзоны в РФ составляет около 145 тыс. км 2.

Лето на юге Субарктики более теплое и продолжительное, чем в арктических тундрах. До 150 дней в году держится среднесуточная температура выше 0°, около 5 месяцев длится бесснежный период, 4 месяца и более бывают свободны ото льда тундровые реки и озера. Как и на севере Субарктики, настоящей полярной ночи в этих районах не бывает, короче с период зимних сумерек.

Четверть площади подзоны занимают озера и болота, около трети — моховые и лишайниковые тундры. Растительный покров здесь наиболее пышный и типичный для зоны. Местами развиваются заросли кустарников-ивняков и карликовых березок, яркими красками цветущих трав радуют глаз луга.

Важно и то обстоятельство, что круглосуточное солнечное освещение позволяет большинству животных значительно увеличивать свой «рабочий день». Но для того чтобы воспользоваться дарами арктической природы, нужно иметь возможность вовремя, с наступлением сурового голодного периода, покинуть эту страну, а весной быстро сюда вериться. Такими качествами как раз и обладают птицы, способные с большой скоростью преодолевать громадные пространства.

В пределах Арктики и Субарктики обитают и размножаются свыше 90 видов птиц. В то же время здесь могут быть встречены не более 20 видов наземных млекопитающих. Земноводные и пресмыкающиеся в этих районах вовсе отсутствуют.