Спячка

Спячка

Стать охотником — это значит прийти в природу и оставаться ее частью надолго, а то и навсегда. А, следовательно, знать ритмы и сезоны, понимать повадки и закономерности, уметь быть вежливым, но настойчивым там, где царят законы леса.


Ведь это право — вскинуть ружье и сделать выстрел — нужно, по-моему, еще заслужить. И наши знания о мире природы — это тот фундамент, на котором строится наше умение быть настоящими охотниками.


Понимание важнейших природных сезонных процессов — одна из тех тем, в которых не только нужно, но и интересно разбираться. Ведь под толщиной снега, в глубоких норах, происходят удивительные процессы. Предлагаю вместе погрузиться в мир спячки животных и узнать: почему одни из них уходят в зимний сон, а другие не обладают этим свойством; чем отличаются истинная спячка и зимний сон; какие физиологические процессы происходят в организме в это время и что позволяет комфортно выйти весной из укрытия.

2.jpg

Белки любят спать на мягкой подстилке, поэтому заранее готовят убежище к зиме

Что такое спячка

В общих чертах спячка представляет собой временное состояние торможения физиологических процессов с целью безопасного переживания неблагоприятного периода. Обычно спячка происходит во время зимнего сезона во время отсутствия кормовой базы и в условиях низких температур, либо летом, когда наблюдается сильная засуха, повлекшая за собой отсутствие корма. Выживание в течение всего времени сна происходит за счет очень экономного и дифференцированного использования энергии, запасы которой были накоплены ранее.


Чаще всего феномен спячки не наблюдается среди животных тропиков, где запасы пищи довольно стабильны, а также в тундровой зоне, где, наоборот, неблагоприятный период слишком длительный, а приспособлением обитателей к жизни в суровых условиях в данном случае является их способность к миграциям в более благоприятные районы.

3.jpg

Спячка ежей самая что ни на есть настоящая и глубокая

Какая может быть спячка

Расхожее мнение, что «медведь ложится в спячку», не совсем корректно. То, что происходит с медведем и рядом других животных, правильно называть зимним сном (по-другому — гибернация). Это явление распространено значительно шире, и различают несколько его разновидностей:


Зимний сон (факультативная спячка). Он характеризуется довольно легким оцепенением, которое несложно прервать. Что происходит во время зимнего сна: глубина и интенсивность дыхания снижается примерно на треть, обмен веществ замедляется на 50–70%, а температура тела падает на 3–7 °С. Если животное потревожить, то оно легко проснется. Зимний сон свойственен бурому медведю, барсуку, енотовидной собаке, еноту-полоскуну. К гибернации можно отнести и временную зимнюю дремоту во время сильных заморозков, например, у белки, соболя, лесной куницы, норки. Они могут спать и по несколько суток не покидать свои убежища во время непогоды.


Настоящая прерываемая спячка — это состояние, когда животное находится в довольно глубоком оцепенении, однако способно к пробуждению и короткому бодрствованию. В основном этот тип свойственен летучим мышам, бурундукам и хомякам. Если во время сна наступает оттепель, то зверьки могут проснуться и даже немного подкормиться запасами. А так во время сна более чем на 50% уменьшаются кровообращение и интенсивность дыхания, температура тела ощутимо падает, и животное не реагирует на звуки и прикосновения.


Настоящая спячка — это уже состояние глубокого оцепенения, которое длится без перерыва весь неблагоприятный период. Во время спячки мышцы полностью расслаблены, нервная система заторможена. Животное не просыпается ни при каких раздражителях, даже громкие звуки или боль не могут их разбудить. Температура тела снижается до 1–5 °С и ниже. В таком состоянии могут находиться ежи, сурки, суслики, сони, тушканчики.

4.jpg

Суслики выстилают спальную камеру своей норы мягкой травой

Подготовка к спячке

Трансформация. В это время меняется поведение животного и начинают трансформироваться процессы метаболизма. Зверь принимается усилено кормиться, накапливая резервные энергетические вещества. При этом жир имеет тенденцию накапливаться в полости тела и подкожной клетчатке, аскорбиновая кислота — в тканях, а гликоген и витамин Е копятся в печени. Животные активно перемещаются в поисках угодий, богатых кормами. Запасенный энергетический материал впоследствии используется на поддержание обмена веществ, который пусть и замедлился, но не остановился.


Заготовка запасов. Другое характерное поведение животных — заготовка запасов на зиму. Понятно, что этим занимаются только те, кому свойственен зимний сон или прерываемая спячка. Именно они могут просыпаться зимой, чтобы подкормиться из сделанных запасов.

5.jpg

Требования к характеристикам будущего убежища для сна довольно высокие

Убежища. Очень важным этапом на пути подготовки к спячке является поиск, выбор и подготовка убежища. Тут надо соблюсти несколько условий: жилище должно хорошо защищать от неблагоприятных условий окружающей среды, температура в нем не должна опускаться ниже 0 °С, но оно не должно быть и слишком теплым, так как при высокой температуре расходование резервных материалов происходит гораздо быстрее, чем в холоде. Например, норы, устраиваемые грызунами (сусликами, сурками, хомяками), имеют сложную конфигурацию, включающую спасательную камеру на случай затопления или специальные водоотводные каналы. Кроме того, вход в нору грызуны закрывают земляной пробкой во избежание проникновения хищников. Ошибки при выборе убежища или его обустройства зачастую приводят к гибели животных.


Вообще механизм спячки всегда приспосабливается к конкретным условиям окружающей местности и связан с факторами двух порядков:


– экзогенных, включающих внешние факторы: длину светового дня, наличие кормовой базы, температуру;


– эндогенных, таких как упитанность, пол, возраст, особенности терморегуляции и обмена веществ, состояние нервной системы. Жир, который животные накапливают перед спячкой, имеет несколько иные физико-химический свойства. Он обладает низкой температурой замерзания, иначе он не мог бы давать энергию при сильных холодах. Помимо этого, жир играет роль антисептика, защищая организм во время спячки. А особый бурый жир отвечает не за выделение энергии для обменных процессов в течение сна, а за быстрое образование тепла, которое нужно в период пробуждения, когда температура тела должна повыситься, то есть именно он расходуется в период выхода животных из состояния спячки.


Интересный факт, доказывающий, что существует гуморальная (через жидкости организма) природа спячки, когда переливание сыворотки крови от спящего животного к бодрствующему вызывает сон последнего.

6.jpg

У некоторых млекопитающих способность уходить в спячку превратилась в наследственно закрепленное явление, при котором даже при отсутствии неблагоприятных явлений животное все равно уходит в спячку

Что происходит в организме животного во время спячки?

Животных, которые способны впадать в спячку, называют гетеротермными. Гетеротермность — это адаптация организма к длительному голоданию, которое бы привело к гибели при обычном состоянии. Например, еж остается без корма зимой примерно на 250 дней, а в случае бодрствования он бы погиб через 25–30 дней. Байбак за один день спячки теряет 0,1% веса, а за день голодания летом — 4% в сутки.


Показатели сердцебиения тоже удивительны: у летучих мышей они падают с 420 до 14 ударов в минуту, у сурка — со 130 сокращений до 5–10 в минуту.


Газообмен

Он тоже терпит изменения: потребление кислорода и выделение углекислого газа падают в десятки раз. Так, ежи, опущенные в воду во время спячки, ощущают нехватку воздуха спустя полчаса, в то время как бодрствующий еж начинает задыхаться через 2–3 минуты после погружения в воду.

7.jpg

И зимняя спячка, и летняя являются рефлекторной реакцией на изменения, происходящие в окружающей среде. Эта реакция вырабатывалась у животных эволюционным путем и закреплялась многими поколениями, чтобы дать им возможность пережить неблагоприятные условия

Энергообмен

Энергетический обмен во время спячки происходит за счет жирового обмена, а не углеводного, как при обычном состоянии. Так, у байбака жировые запасы в июне составляют 1–15 грамм, в июле — 250–300, а в августе — 700–800, что составляет почти 25% от массы тела.


Жир начинает откладываться на внутренних органах, образуя жировые капсулы, далее он локализуется в подкожной клетчатке, достигая, к примеру, у сурка, толщины в несколько сантиметров. Еще у млекопитающих, залегающих в спячку, есть своеобразное депо жира — «железа спячки», она располагается в грудной части вдоль позвоночника и представляет собой губчатую массу, заполняемую жиром по мере приближения холодного сезона.


Жир не весь расходуется во время зимнего сна, из спячки животные выходят, имея некоторый его запас для того, чтобы комфортно перейти на активное питание. Ну и, кроме того, весной довольно трудно найти достаточное количество пищи, поэтому животные какое-то время могут продержаться на запасах. Например, бурый медведь может проснуться и выйти из убежища раньше наступления фенологической весны, если им было накоплено недостаточное количество жира с осени.


Очень интересно происходит процесс расходования жировой и мышечной ткани у одного из сусликов. На протяжении всей спячки вес тела неизменно снижается, однако за два месяца до окончания спячки мышцы конечностей прекращают дегенерировать и даже увеличивают рост. Исследования выявили активность обменных процессов в мышцах, равную активности в летний период. И благодаря этому зверек выходит из спячки активным, сразу может добывать пищу и спасаться от хищников.

8.jpg

Реакция на внешние раздражители во время спячки

Несмотря на снижение жизнедеятельности, все-таки у многих животных остается способность реагирования на отдельные раздражители. Так, например, переполнение мочевого пузыря или перенасыщение крови углекислым газом вызовет пробуждение, которое может быть коротким или полным. Зачастую оно вызывает гибель животного, так как на прерывание сна расходуется много энергии и, помимо этого, животное попадает в агрессивные условия окружающей среды. А иногда оцепенение во время спячки достигает такого уровня, что влияние факторов практически полностью исключается. Так, у суслика, при сильном ранении или даже ампутации конечностей, сон не прерывается.


Удивительный факт: у некоторых животных спячка обладает четким окологодовым ритмом. Например, лесной сурок, помещенный в такие лабораторные условия, которые являются круглый год комфортными (всегда тепло, светло и много корма), все равно сохраняет на протяжении многих лет ритм зимней спячки, накапливая жир в определенный период и полноценно засыпая.

9.jpg

Сурок выходит из спячки еще с солидным жировым запасом

Выход из спячки

Во многих случаях пробуждение от спячки вызывается стойким повышением температуры окружающей среды. В момент просыпания животное совершает конвульсивные движения, его температура быстро повышается, физиологические процессы возобновляются. Замечено, что виды, у которых после пробуждения из спячки и выхода из убежища, начинается брачный период, более экономно расходуют в спячке энергию и имеют еще ее запас, которого хватает на реализацию брачного поведения.

10.jpg

В природе существует не только зимняя спячка, но и летний сон у животных, обитающих в засушливых регионах

Феномен летней спячки

Настоящая летняя спячка (эстивация) характерна для пустынных и степных животных. Основными стимулами к ее возникновению могут служить высыхание растительности и, соответственно, критичное сокращение кормовой базы и запасов воды.


Скажем, суслики начинают залегать в летнюю спячку, когда содержание влаги в травяном корме становится меньше 7–15%. Животные, делающие норы около арыков, где трава дольше остается свежей, впадают в спячку позднее сусликов, живущих в засушливых районах.


Перед засыпанием зверьки роют норы, где поддерживается баланс влажности и температуры, укладываются в них, принимая позу сна, и впадают в оцепенение. Как и в случае гибернации (зимнего сна), происходит значительное снижение всех физиологических процессов. Также происходит и накопление запасов, которые будут расходоваться на поддержание жизнедеятельности во время сна. Скажем, тот же суслик перед спячкой весит около 100 грамм, а к середине лета его вес может достигнуть уже 500 г.


К отличиям зимнего и летнего сна можно отнести тот факт, что во время эстивации температура тела остается довольно высокой и сильно понижать ее было бы равноценно огромному расходованию энергии. Однако остальные жизненные процессы тоже угнетены: сердцебиение снижается до 2–3 ударов, цикл «вдох-выдох» происходит один раз в три минуты, активность мозга затухает, хотя остается чувствительность к внешним факторам. Поэтому можно сказать, что летняя спячка менее глубокая по сравнению с зимней.

11.jpg

Зачем изучать явление спячки

Помимо того, что феномен спячки очень интересен для изучения биологами, раскрытие всех процессов адаптации и особенностей протекания сна имеет и большое прикладное значение. Многие животные, впадающие в спячку, имеют промысловое значение, и это может помочь в биотехнических мероприятиях. А некоторые представители, наоборот, являются сельскохозяйственными вредителями, и могут быть разработаны меры борьбы с ними на основе хорошего знания их биологии.


Кроме того, изучение спячки очень важно в медицинской сфере, где, например, холодовое оцепенение используется при лечении многих заболеваний. Ведь уже доказано, что во время сна у млекопитающих не происходит развития опасных инфекционных заболеваний, таких как чума, а рост злокачественных опухолей сильно подавляется. Путем погружения в близкое к спячке состояние удавалось избавлять организм и от развития в нем опасных простейших, таких как трипаносомы или спирохеты.


Надеюсь, наше погружение в мир спячки не сопровождалось угнетением физиологических процессов и прошло легко и интересно!

12.jpg
Журнал №8

Добавить комментарий:

Пустое поле
Пустое поле