Кто из животных впадает в спячку и почему?
2018-04-24
Многие животные регулярно впадают в спячку каждую зиму. При этом температура их тела падает до уровня около 0°С, темп метаболизма, сердечного ритма, дыхание и многие другие функции замедляются, а сам зверь впадает в оцепенение и не реагирует на внешние раздражители. Частота сокращений сердца, составляющая у мелкого грызуна около 600 ударов в минуту, в период спячки снижается до 2-5 ударов в минуту, а дыхательный цикл - от 100-200 вдохов-выдохов в минуту до 1 (не ошибка!!!). Эти животные впадают в глубокий сон, похожий на летаргический, так что иногда трудно определить, жив ли ещё зверек: тельце его холодно как лёд, а мышцы одеревенели.
Такое состояние не всегда сохраняется в течение всего зимнего периода - вследствие неожиданного потепления или похолодания животное может проснуться. Если, например, сильный холод проникает в убежище, животное может замёрзнуть во сне, поэтому при усилении морозов «сони» на время просыпаются и увеличивают скорость метаболических процессов, чтобы поддерживать температуру тела на уровне выше 0°С. Перед тем как впасть в спячку, животные толстеют, накапливая запасы, которые затем будут бережливо расходовать во время зимнего сна.
Например, соня-полчок на всякий случай накапливает в гнезде запасы орехов или другого продовольствия. Проснувшись из-за мороза, он может немедленно пополнить запасы жира. А вот луговой полутушканчик ухитряется до наступления зимы удвоить свой вес. Почти не уступают ему и более крупные животные, такие как кадьяк, или аляскинский бурый медведь - последний накапливает жировые запасы, увеличивая вес тела на 40%. Поздней осенью медведицы кадьяка ежедневно готовы съесть до 30 кг пищи, вдвое больше, чем летом.
Крупные звери, такие как бурые медведи или барсуки, не впадают в настоящий зимний сон. Температура их тела снижается всего на несколько градусов, а пульс и дыхание замедляются совсем немного, разве что чуть более, чем во время нормального глубокого сна. Большая масса тела, густой мех и толстый жировой слой являются защитой от излишней потери тепла. Отдыхающие зимой животные не едят, живут за счет накопленных ранее богатых запасов жира и не просыпаются для отправления необходимых потребностей. У медведя время зимнего отдыха зависит от длительности зимы. Например, в районах с относительно мягким климатом она может длиться немногим больше четырёх месяцев, но животные, обитающие в северных районах Азии и Северной Америки, находятся в своих берлогах не менее полугода.
Зимний сон европейских сусликов длится с сентября по апрель. Большие, вместительные норы, в которых суслики размножаются и зимуют, могут уходить на трёхметровую глубину. Ниже всего находится камера, выстланная сеном, где всё семейство собирается задолго до первых снегопадов. Затем суслики старательно затыкают вход комком земли или пучком сена и впадают в сон. Спящие в семейных группах животные благодаря тесному контакту расходуют намного меньше тепла, чем лежащие отдельно. В течение нескольких дней жизненные функции сусликов уменьшаются до минимума - за минуту сердечная мышца совершает не более пяти сокращений. В горах, где зима тянется долго, суслик использует только собственные запасы жира, и хотя каждые две-три недели просыпается, чтобы вывести из организма отходы жизнедеятельности, пищу не принимает.
Снижение температуры в ходе погружения в зимний сон у многих животных происходит почти мгновенно. В течение десяти часов температура тела суслика может снизиться с 32°С до всего 8°С. После пробуждения температура изменяется ещё быстрее - в течение четырёх часов тело суслика способно нагреться с 4°С до 35°С.
Чтобы возобновить активность, например, летучие мыши должны повысить температуру тела, на что уходит от 5 до 50 минут. Частые беспокойства во время сна означают для них смерть - при каждом пробуждении температура тела возрастает, на что расходуется много энергии, и запасов организма может не хватить до весны.
А еще интересно, что медвежата появляются на свет зимой, в берлоге. Мать просыпается ненадолго и только на время родов. Маленькие, размером не больше крысы малыши инстинктивно находят путь к материнской груди. В отличие от матери, которая будет спать до весны, они остаются активными - всё время едят и быстро растут.
Самой заправской «соней» среди млекопитающих является маленькая лесная мышовка, весящая от 5 до 13 граммов. Зимний сон этой крохи может длиться до восьми месяцев. В сентябре лесная мышовка перемещается из свитого на ветке шаровидного гнезда, где она жила и выращивала потомство, в выкопанную ею же норку. Свернувшись в комочек, обернув хвостик вокруг головы, животное находится в состоянии гибернации до поздней весны. Холодным летом лесная мышовка также впадает в состояние оцепенения и выходит из него только в случае, если организму не хватает питательных веществ. Таким образом, лесные мышовки сохраняют энергию и могут поддерживать постоянную массу тела, употребляя всего треть количества еды, необходимого при активном состоянии.
Многие организмы, чтобы сохранить жизненные функции, впадают в спячку, как только ухудшаются условия окружающей среды. Анабиоз считается жизненно важным способом накопления внутренних сил, надежным убежищем, возможностью пережить неблагоприятные периоды, прекращая активность до улучшения внешних условий.
Для всех «сонь» зима является тяжёлым испытанием. За зиму животные теряют от нескольких процентов до половины веса тела, так что ослабленные или недостаточно откормившиеся особи могут и не проснуться. А многие членистоногие, например, регулируют свой жизненный цикл так, чтобы неблагоприятное время года проводить на стадии яйца или личинки (куколки).
Среда, в которой животные обитают, подвержена постоянным изменениям. Все происходит с завидной периодичностью, поэтому можно спрогнозировать сезонные перепады температуры, влажности. Многое зависит от географического положения конкретной местности. В морях и больших водоёмах условия среды более постоянны, чем на суше. А мелкие водоёмы и лужи подвержены таким явлениям, как полное замерзание или высыхание.
Сезонная изменчивость климата в тропической полосе несравнимо меньше, чем в умеренной полосе или в полярной. Большинство животных, обитающих в пустынях или в тропиках с резко ограниченным периодом осадков, регулярно впадают в состояние летнего оцепенения, которое биологи называют эстивацией.
Лягушки-чесночницы, зарывшись на глубину нескольких сантиметров, проводят под землёй до 10 месяцев, а при необходимости - до двух лет. Просыпаются и выходят на поверхность они только тогда, когда почва пропитается дождевой водой, и образуются лужи, в которых будут развиваться водоросли и размножаться мелкие ракообразные. В течение нескольких часов лягушки образуют пары и откладывают в воду икру. Спустя всего один день лужа наполнится головастиками, которые питаются водорослями, ракообразными, а также меньшими головастиками. В это время их родители торопливо насыщаются, чтобы накопить запасы, необходимые для выживания во время многомесячной засухи. Когда лягушки окажутся под землёй, внешний слой их кожи затвердеет, создавая водонепроницаемую изолирующую оболочку, которая замедляет процесс высыхания тела.
Временное замедление процессов развития биологи называют диапаузой. Диапауза может быть вызвана внешними факторами, например, засухой или отсутствием питания. Рекорд по продолжительности диапаузы принадлежит ночным бабочкам из семейства Prodoxidae, обитающим на растущих в Центральной Америке юкках - период сна у них может длиться около 30 лет.
Вот и получается, что циклические изменения для всех живых существ – это большое испытание.
Известно, что одним из решающих факторов, определяющих жизнь животного, является температура, поскольку каждый организм содержит воду, при низких температурах превращающуюся в остроконечные кристаллики льда, которые непоправимо разрушают клетки организма.
Чтобы уберечься от замерзания, многие земноводные, моллюски, рыбы и пресмыкающиеся используют явление переохлаждения, предотвращающее возникновение смертоносного льда внутри клетки и снижающее точку замерзания жидкости внутри тела.
Типичное явление переохлаждения в природе можно наблюдать во время охлаждения воды. Остающаяся неподвижной, она может быть охлаждена до температуры ниже 0°С. Однако если переохлаждённую жидкость привести в движение каким-нибудь предметом или веществом, тотчас же начнётся процесс кристаллизации. И самое главное, основным веществом, защищающим организм животного от опасного замерзания, является глицерин. В теле некоторых зимующих насекомых он может составлять 20% от массы его тела.
У холоднокровных (рыб, земноводных, пресмыкающиеся) нет внутреннего механизма, позволяющего поддерживать постоянную температуру тела - вырабатываемое ими тепло непродуктивно уходит в окружающую среду, а температура тела близка к температуре окружающей среды. При непродолжительном снижении температуры воздуха они еще умеют регулировать температуру своего тела, однако такой компенсации недостаточно для активного образа жизни в течение долгой зимы.
В преддверии сезонных изменений все холоднокровные начинают поиск соответствующего пристанища, ведь надежное укрытие их убережет от хищников, защитит тело от мороза и обезвоживания. Многие виды, например, насекомых и земноводных, на зиму прячутся в лесной подстилке, где при толстом снежном покрове температура редко опускается ниже -5°С, даже если температура наружного воздуха достигает -30°С.
Жабы находят ещё лучшее убежище – норы, закапываясь под землю при помощи своих сильных лап. Подобное укрытие может достигать более чем метровой глубины, и зимой температура там не будет падать ниже нуля градусов.
Некоторые животные, такие как саламандры или мокрицы, используют в качестве «зимних квартир» вырытые грызунами норы или естественные углубления под стволами упавших деревьев.
Исключением среди холоднокровных животных является медоносная пчела. Ее колонии умеют поддерживать внутри гнезда температуру около 35°С даже в том случае, если снаружи она падает значительно ниже 0°С. Разгадкой является социальное поведение, наблюдаемое у пчёл. Образование колоний и терморегуляция позволяют им выдержать даже морозные зимы, не впадая в спячку. Пчёлы, питаясь накопленным за лето мёдом, приводят свои мышцы в движение, похожее на дрожь; при этом выделяется большое количество тепла.
Природой задумано, что животные должны знать, когда размножаться, когда мигрировать, когда впадать в зимний сон и когда просыпаться. Собранные биологами данные доказывают, что основным сигналом для поведения является длительность светового дня. Обычно существует определённая критическая долгота (минимальная или максимальная), необходимая для реакции животного. Дополнительным сигналом могут послужить заметные изменения температуры окружающей среды или - в случае так называемого летнего сна - окончание периода засухи.