что такое спячка у животных
Беседа в подготовительной группе «Животные, которые впадают в спячку»
Талай
Беседа в подготовительной группе «Животные, которые впадают в спячку»
Беседа в подготовительной группе на тему: «Животные, которые впадают в спячку»
Зимняя спячка – очень интересный и сложный процесс, заслуживающий нашего внимания и наблюдений. В зимнюю спячку впадают животные, проживающие, в своем большинстве, в умеренном климате (теплое лето и холодная зима). Для многих животных спячка является единственным способом выживания во время морозной зимы, так как в это время им очень сложно добыть себе питание.
Во время зимней спячки (или гибернации) у животного замедляются процессы жизнедеятельности и обмена веществ, а также пульс и частота дыхания. Животное начинает готовиться к спячке за несколько месяцев до начала холодов. Перед спячкой он накапливает жир для того, чтобы пережить этот сложный период.
Существует также оцепенение и анабиоз, характеризующиеся более крепким сном и еще большим замедлением внутренних процессов.
На первом месте в этом рейтинге стоит, конечно же, всем известный медведь. Однако, оказывается, только три вида медведей впадают в спячку (бурый, черный и гималайский). Остальные же медведи (в том числе, белые) в спячку не впадают.
Сон медведя не такой крепкий, как у других животных, впадающих в спячку. Медведь спит чутко и поверхностно. Температура тела практически не понижается, и все внутренние процессы работают в привычном ритме. Однако, будить медведя в спячке крайне не рекомендуется. Разбуженный медведь очень агрессивен, зол и опасен. Часто медведь просто шатается по лесу, расходуя свою накопленную до зимы энергию и теряя свои жировые запасы. Такие медведи называются «шатунами».
За время спячки медведь может потерять до половины собственного веса.
Ежи не делают запасов на зиму, так как питаются, преимущественно, насекомыми. Поэтому им приходится запасаться жиром в летний сезон, а зимой спать. К зиме (в октябре) ежи жиреют и впадают в спячку, находя себе убежище в густых кустах, углублениях почвы, засыпанных опавшей листвой, среди лесного хвороста. Просыпается еж только с прекращением заморозков.
Суслики относятся к животным, которые очень долго могут пребывать в спячке, до 9 месяцев в году. После пробуждения, у них наступает чаще всего непродолжительный период бурной активности.
Не все летучие мыши впадают в спячку. Это напрямую зависит от климата и среды обитания. Если температура в районе обитания рукокрылых падает зимой ниже нуля, они либо впадают в спячку в пещерах или других защищенных местах, либо мигрируют в более теплые места. Спячка напоминает глубокий сон, при котором сердцебиение едва заметно, а дыхание замедляется до одного вдоха-выдоха за 5 мин. У активного зверька температура тела составляет 37-40° C, во время спячки же она опускается до 5°C.
Все сурки, независимо от вида, впадают в зимнюю спячку.
Исследования показали, что сурки предпочитают растения, богатые полиненасыщенными жирными кислотами, более высокая концентрация которых в жировой ткани спящих животных помогает им переносить во время зимней спячки более низкие температуры. К концу лета сурки накапливают до 800-1200 г жира, что составляет до 20-25 % их веса. Во время спячки жизненные процессы у сурков почти замирают: температура тела падает с 36-38 до 4,6-7,6 °C, дыхание замедляется до 2-3 вдохов в минуту вместо нормальных 20-24, а сердцебиение — до 3-15 ударов в минуту вместо 88-140. Зимой сурки не питаются и почти не двигаются, существуя за счет запасов накопленного жира. Однако, поскольку расходы энергии во время спячки низкие, весной сурки нередко просыпаются достаточно упитанными, с запасом 100-200 г жира.
На зиму барсуки погружаются в сон. Так же, как у медведей, он почти не сопровождается понижением температуры тела и замедлением основных жизненных функций. К осени барсук накапливает значительные запасы подкожного жира, так что вес его увеличивается чуть ли не вдвое. Ко времени залегания нора его уже вычищена, гнездовая камера наполнена свежей подстилкой, входные отверстия барсук, залезая последний раз в нору, забивает землей и листьями. Если на зиму в одном общем «барсучнике» залегает несколько зверей, то каждый спит в отдельной гнездовой камере. Звери перестают появляться на поверхности после выпадения первого снега. Весной они пробуждаются с началом активного снеготаяния, когда среднесуточная температура переходит нулевую отметку.
Австралийская ехидна плохо приспособлена не только к холоду, но и к жаре, поскольку у неё нет потовых желез, а температура тела очень низкая — 30-32 °C. При жаркой или холодной погоде она становится вялой; при сильном похолодании впадает в спячку продолжительностью до 4 месяцев. Запасы подкожного жира позволяют ей при необходимости голодать месяц и более.
С началом осенних ночных заморозков тушканчики впадают в спячку в глубоких норах с несколькими зимовочными камерами, запасов на зиму они не делают.
Холоднокровные позвоночные животные: земноводные (лягушки, тритоны, пресмыкающиеся (ящерицы, змеи, и рыбы при наступлении холодов, впадают в анабиоз (или оцепенение, при котором все внутренние процессы замедляются настолько, что иногда животное можно принять за мертвое. Зимнее оцепенение наступает у них при понижении температуры окружающей среды. Животные прячутся в укромных местах (в норах, под корягами) и впадают в оцепенение до наступления весны.
Другой вид оцепенения – «летнее оцепенение». В него впадают животные – жители жарких стран, при выгорании растительности. Например, степные черепахи при летнем оцепенении «высыхают», то есть, теряют очень много воды. В зимнюю же спячку впадают следующие виды черепах: средиземноморская, среднеазиатская, черепаха Германа и зубчатая черепаха.
Большое количество насекомых тоже впадает в спячку или анабиоз. У насекомых этот процесс носит название «диапауза». Перед началом холодов они находят себе укромные места, прячутся в землю, под кору деревьев, забиваются в углы и трещины и впадают в глубокий сон. Например, пауки, жуки и бабочки прячутся на зиму под корой деревьев или пней, пчелы зимуют в дуплах.
Как бы то ни было, с началом весны и приходом тепла, все эти животные оживают, пробуждаются от крепкого сна, покидают свои теплые зимние убежища для того, чтобы начать новый цикл своей жизни.
Беседа в подготовительной группе «Яблочный спас» Беседа в подготовительной группе «Яблочный спас» Программное содержание: Познакомить детей с традиционным праздником «Яблочный спас». Воспитывать.
СПЯЧКА
Полезное
Смотреть что такое «СПЯЧКА» в других словарях:
СПЯЧКА — СПЯЧКА, спячки, мн. нет, жен. 1. У животных состояние оцепенения, напоминающее сон, при котором все жизненные процессы протекают замедленно. Зимняя спячка. Летняя спячка. 2. перен. Бездеятельность, полное отсутствие активности в работе (разг.… … Толковый словарь Ушакова
спячка — проводить какое л.. время в спячке. Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. спячка гибернация, сопор, летаргический сон, летаргия Словарь русских синонимов … Словарь синонимов
СПЯЧКА — СПЯЧКА, состояние пониженной жизнедеятельности, в котором периодически пребывают некоторые животные (грызуны, летучие мыши и др.). Обычно наступает в неблагоприятный для животных период (например, сезонная спячка зимняя или летняя). Во время… … Современная энциклопедия
Спячка — (иноск.) полное бездѣйствіе, застой въ дѣлахъ (какъ спячка, недугъ) непробудный сонъ. Ср. Царство торжествующаго коварства, тщеславія, самодовольства, безпробудной нравственной спячки. П. Боборыкинъ. Распадъ. 3 … Большой толково-фразеологический словарь Михельсона (оригинальная орфография)
СПЯЧКА — состояние пониженной жизнедеятельности, наступающее у гомойотермных животных в периоды, когда пища становится малодоступной и сохранение высокой активности и интенсивного обмена веществ невозможно. Перед впадением в С. животные накапливают в… … Биологический энциклопедический словарь
Спячка — СПЯЧКА, состояние пониженной жизнедеятельности, в котором периодически пребывают некоторые животные (грызуны, летучие мыши и др.). Обычно наступает в неблагоприятный для животных период (например, сезонная спячка зимняя или летняя). Во время… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
СПЯЧКА — в физиологии состояние, в котором периодически пребывают некоторые животные (грызуны, летучие мыши и др.). В период спячки замедляются процессы жизнедеятельности, прежде всего обмен веществ, что облегчает переживание неблагоприятных сезонных… … Большой Энциклопедический словарь
СПЯЧКА — СПЯЧКА, состояние временного бездействия или замедления МЕТАБОЛИЗМА. Животные впадают в спячку в зимнее время, когда сокращаются пищевые ресурсы; семена растений в состоянии спячки прекращают расти и развиваться. Организм выходит из этого… … Научно-технический энциклопедический словарь
СПЯЧКА — СПЯЧКА, и, жен. У нек рых животных (медведей, сурков, барсуков, летучих мышей, енотовидных собак и других): физиологическое состояние, сходное с длительным сном. Зимняя с. Залечь в спячку. | прил. спячечный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И … Толковый словарь Ожегова
Спячка — подобное сну состояние, в которое впадают многие животные взимнее время в умеренном и холодном климатах и в летнее в тропическом.С. характеризуется общим понижением жизнедеятельности организма, чтопозволяет, в случаях наиболее глубокого сна,… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
Спячка животных
Тепло, обилие кормов, полноводные реки и озера – все это обеспечивает жизнь большинству представителей фауны. Но во многих уголках планеты на смену идеальным условиям приходят неблагоприятные в виде продолжительных морозов, засухи и т.д. Переждать трудный период без потерь животным помогают такие состояния, как спячка и оцепенение, подразумевающие временное прекращение обычной жизнедеятельности.
Что такое спячка у животных
Спячкой называют особый вид адаптации, с помощью которого организм живого существа полностью прекращает двигательную и умственную активность и замедляет обмен веществ. При этом терморегуляция работает на максимальную экономию энергии, снижая температуру тела. Это позволяет многим зверям, птицам, рыбам и прочим представителям животного мира пережить неблагоприятный период, сохранив при этом жизнь.
Длительность спячки составляет от нескольких суток до нескольких месяцев. Это зависит от вида животного, температуры воздуха и прочих условий среды. Находящееся в таком состоянии тело может периодически восстанавливать свою температуру до обычных показателей. В период спячки организм продолжает существовать, экономно расходуя запасы веществ, накопленные во время изобилия пищи.
Почему животные впадают в спячку
Когда корм и воду добыть невозможно, интенсивный метаболизм и чрезмерная трата калорий могут стать причиной истощения и последующей гибели животного. Поэтому впадение в состояние спячки является своеобразной защитой, позволяющей переждать неблагоприятные пищевые и климатические условия.
Как животные узнают о необходимости готовиться к спячке
Основными сигналами о подготовке к зимней спячке считаются уменьшение длительности дня и постепенное снижение температуры воздуха. Поводом для впадения в летнее оцепенение служит значительное повышение температуры с отсутствием влаги. Животное в ответ на эти изменения начинает искать укромное место, где бы ему было комфортно отдыхать. Это явление получило название фотопериодизм.
Как животные обходятся без еды во время спячки
Во время спячки происходит замедление всех химических процессов в организме животного, из-за чего содержащиеся в жире запасенные вещества расходуются крайне экономно. Поэтому потребность в пище и воде отпадает.
Виды спячек
По регулярности наступления все спячки делятся на три вида:
Какие животные впадают в спячку
Список животных, которые впадают в спячку зимой, огромен, поэтому остановимся на самых известных. Первыми на ум приходят медведи. Но, оказывается, что лишь бурые, черные и гималайские медведи залегают в берлогу на период холодов. Прочие их виды, в том числе и белые, свое бодрствование не прерывают. В отличие от многих других животных у медведей наступление периода спячки не подразумевает глубокого вхождения в состояние анабиоза. Температура их тела если и уменьшается, то незначительно.
После зимней спячки медведи теряют до 50% первоначального веса. Этих животных можно легко разбудить, но лучше этого не делать. «Шатун» будет бродить по лесу, быстро расходуя запасы питательных веществ, и в итоге погибнет от голода. К тому же такие медведи очень агрессивны и опасны.
Зимний сон барсуков также не подразумевает впадения в оцепенение с понижением температуры тела и замедлением всех процессов в организме. За лето зверек накапливает большие запасы подкожного жира, при этом его вес увеличивается на целых 40-45%! После первого снегопада он залегает либо в собственной норе, либо в отдельной камере барсучьего «общежития». Пробуждение наступает в период активного таяния снегов.
Ежи в начале осени быстро прибавляют в весе и уже к концу октября устраиваются на зимовку в обильно засыпанных листвой ямах, кучах веток, густых кустах. Выходят из спячки лишь с наступлением тепла.
Австралийская ехидна не способна вести активную жизнь в морозы из-за низкой температуры тела (30-32˚С), а жару она не переносит из-за отсутствия потовых желез. При значительных отклонениях в ту или иную сторону зверек становится вялым, и если погода не налаживается, то он впадает в спячку, максимальная продолжительность которой благодаря запасам жира может составлять 4 месяца.
Коала и утконос также засыпают не «по календарю». Они могут несколько раз за зиму «отключиться» на 1-2 недели, а с приходом тепла легко проснуться и вернуться к обычной жизни.
Спячка и оцепенение свойственны летучим мышам, но не всем и не всегда. Это зависит от вида животных и климатических условий. Так, если в зимнее время температура в месте их обитания опускается ниже нулевой отметки, то зверьки или улетают в более теплые регионы, или же ищут убежища для отдыха в пещерах и прочих защищенных местах. Их сон – это состояние с замедленным сердцебиением и дыханием, а температура тела при этом опускается с 38˚С до 5˚С. Плавность входа в такое оцепенение и выхода из него обеспечивают суточные спячки, при которых температура тела опускается до 15˚С, а интенсивность метаболизма составляет около 1/3 уровня основного обмена. Иногда зверьку бывает достаточно одного дня, чтобы переждать мороз. И тогда суточный отдых так и не переходит в глубокое оцепенение.
Сурки, где бы они не обитали, и к какому бы виду не относились, впадают в гибернацию все без исключения. Эти зверьки в основном питаются растениями, содержащими в большом количестве полиненасыщенные жирные кислоты. Именно их высокий процент в зимних запасах помогает суркам выживать в условиях сильных морозов. К концу августа грызуны накапливают около килограмма жира, что составляет до четверти их массы. Согласно усредненным показателям для всех видов сурков, в период зимней спячки температура их тела опускается с 37˚С до 6˚С, частота дыхания сокращается с 22 вдохов в минуту до 2, а количество сердечных сокращений в минуту – с 95 до 8 раз. Благодаря столь экономному режиму сна эти звери просыпаются весной с некоторым запасом жира (около 200г).
Суслики интересны тем, что их зимний отдых длится крайне долго – до 9 месяцев. Поэтому короткий период бодрствования они проводят очень активно, ведь за 3-4 месяца им нужно все успеть.
Суточная спячка – обычное явление для мелких зверьков Австралии и для многих птиц, независимо от места их обитания. Так, у голубей, козодоев, стрижей, колибри, ласточек и многих других видов наблюдается понижение температуры тела примерно на 5˚С, а активность жизненных процессов замедляется совсем ненамного.
Холоднокровные позвоночные с наступлением холодов впадают в оцепенение, характеризующееся настолько сильным замедлением всех процессов, что человек, найдя такое животное, посчитает его мертвым. Ящерицам, рыбам, лягушкам, черепахам и пресмыкающимся зимним домом служат норы и укромные места под корягами, находящиеся в водоемах. В состоянии анабиоза животные пребывают до весны.
Их сородичей из жарких стран в условиях засухи спасает летняя спячка. К примеру, если степной черепахе нечего пить, да и трава, служащая основной пищей, вся выгорает, то животное тоже «высыхает» – оно, расходуя последнюю влагу, входит в состояние анабиоза до первого существенного дождя.
Насекомые в своем большинстве переносят зиму в состоянии так называемой «диапаузы». В последние теплые дни они отыскивают подходящие щели в древесине и коре, забиваются в дупла и земляные норы, где и впадают в забытье. К примеру, мухи часто зимуют в сараях, поэтому, когда хозяин заносит связку дров в теплый дом, то насекомые раньше времени просыпаются, досаждая людям.
Спячка животных – это состояние, позволяющее спасти им жизнь в неблагоприятных условиях. Но состояние временного оцепенения имеет и свои минусы:
Перечисленные печальные последствия скорее можно отнести к издержкам, чем к недостаткам, ведь в целом такое явление как спячка способствует сохранению множества видов животных, обитающих на нашей планете.
СПЯЧКА
СПЯЧКА, состояние оцепенения, или «глубокого сна», характеризующееся существенным понижением температуры тела, энергозатрат и интенсивности всех физиологических процессов.
Животных, способных поддерживать температуру тела за счет внутренней теплопродукции, называют эндотермными – в отличие от эктотермных, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. К эндотермам относятся в первую очередь все теплокровные, т.е. млекопитающие и птицы (теплокровных и холоднокровных животных нередко называют соответственно гомойотермными и пойкилотермными). Впадающих в спячку теплокровных можно определить как гетеротермные эндотермы; гетеротермия означает периодическое изменение температуры, в данном случае – ее падение ниже уровня, соответствующего активному образу жизни.
Спячка может быть сезонной. Наиболее известна зимняя спячка, или гибернация, длящаяся с осени по весну. Однако состояние организма на протяжении всего этого времени не остается неизменным. Эпизоды оцепенения с резким замедлением физиологических процессов и максимальным падением температуры тела чередуются с «отогреваниями», когда внутренняя теплопродукция усиливается, и короткими «передышками» с высокой температурой тела и нормальным энергетическим обменом (нормотермные периоды).
У видов, впадающих в зимнюю спячку, температура тела обычно падает ниже 10 ° С. Минимальная температура 3 ° С зафиксирована у длиннохвостых сусликов, хотя у большинства особей этого вида она не опускается ниже 5 ° С. Интенсивность метаболизма (оцениваемая по потреблению O2 и выделению CO2 в единицу времени) в состоянии оцепенения снижается примерно до 5% от уровня основного обмена и может не достигать даже 1% уровня, свойственного активно ведущей себя особи. Впадающие в зимнюю спячку млекопитающие, как правило, невелики: их масса не превышает 10 кг, а в большинстве случаев составляет от 10 г до 1 кг.
Эстивация
– летняя спячка, связанная с сезонным дефицитом воды. У некоторых сусликов спячка начинается в самое жаркое время года и продолжается всю зиму, так что границу между летней и зимней спячками у них провести трудно. Остается неясным, существуют ли между двумя этими состояниями физиологические различия, если не считать разницу в температуре тела, которая жарким летом, очевидно, будет выше, чем зимой.
Суточная спячка.
Этот тип оцепенения широко распространен не только у млекопитающих, но и у птиц, и может происходить в любое время года. Замедление физиологических процессов при суточной спячке не столь значительно, как при сезонной. Температура тела обычно опускается примерно до 18 ° С, хотя у некоторых видов падает и ниже 10 ° С, а интенсивность метаболизма составляет около трети уровня основного обмена. Оцепенение такого рода длится всегда меньше суток. Виды, впадающие в зимнюю спячку, могут переживать такие же короткие эпизоды оцепенения в начале и в конце периода спячки, однако, судя по всему, физиологический механизм здесь иной, чем при суточной спячке, так как интенсивность метаболизма, как правило, снижается гораздо сильнее. В среднем животные с суточной спячкой мельче тех, у кого она сезонная: масса большинства из них составляет от 5 до 50 г.
Млекопитающие и птицы.
Раньше считалось, что сезонная спячка и оцепенение свойственны лишь небольшому числу млекопитающих и птиц, обитающих в условиях холодного климата. Однако постоянно обнаруживаются все новые гетеротермные виды, причем встречаются они от Арктики до тропиков.
Среди птиц в зимнюю спячку, сходную с наблюдаемой у млекопитающих, впадает американский белогорлый козодой (Phalaenoptilus nuttallii). В периоды оцепенения температура его тела составляет ок. 5 ° С, но каждые несколько суток на короткое время повышается. Суточная спячка у птиц довольно обычна и у дневных видов происходит ночью; к таким видам относятся, например, голуби, козодои, колибри, стрижи, ласточки, нектарницы и манакины. У многих птиц по ночам наблюдается т.н. «ночная гипотермия», т.е. небольшое (более слабое, чем во время суточной спячки) замедление физиологических процессов и снижение температуры тела. Последняя в этом случае падает примерно на 5 ° С, а интенсивность метаболизма бывает чуть ниже уровня основного обмена или даже ему соответствует, что, однако, составляет около половины интенсивности метаболизма отдыхающей днем птицы. Ночная гипотермия отмечена у синиц, вьюрков, воробьев, белоглазок, медососов и многих других мелких пернатых.
Среди млекопитающих сезонная спячка известна у многих видов из всех трех подклассов. Она наблюдается у яйцекладущей (однопроходной) ехидны в Австралии и по крайней мере в двух семействах сумчатых – у австралийских поссумов-пигмеев (Burramyidae) и чилийского опоссума (Dromiciops australis, семейство Microbiotheriidae) в Южной Америке. В подклассе плацентарных сезонная спячка известна у представителей отрядов насекомоядных (ежи), рукокрылых (насекомоядные летучие мыши) и грызунов (сони, сурки, бурундуки, суслики). По-видимому, летняя спячка свойственна некоторым мадагаскарским приматам. То, что принято считать зимней спячкой у крупных хищных (медведей, барсуков), на самом деле представляет собой принципиально иное физиологическое состояние и называется зимним сном или зимней анорексией (потерей аппетита). Температура тела в этом случае снижается всего на несколько градусов.
Суточная спячка широко распространена и среди небольших зверьков. Она известна в нескольких семействах сумчатых в Австралии (у хищных сумчатых, мелких поссумов) и Южной Америке (у мышевидных опоссумов). Из плацентарных в нее впадают насекомоядные (землеройки), летучие мыши, крыланы, приматы (мышиные лемуры), хищные (скунс, американский барсук), грызуны (белоногие хомячки, песчанки) и прыгунчиковые.
Пресмыкающиеся и другие животные.
Состояние сезонного оцепенения свойственно не только эндотермным млекопитающим и птицам, но и широко распространено среди эктотермных позвоночных (рыб, земноводных, пресмыкающихся) и беспозвоночных (например, насекомых и улиток). Однако у эктотермов это состояние отличается тем, что животное не способно активно отогреваться за счет внутренней теплопродукции и целиком зависит от внешних источников тепла.
У многих пресмыкающихся и рыб в состоянии сезонного оцепенения (у холоднокровных животных спячкой его называть не принято) не только резко снижается интенсивность обмена веществ; когда возникают гипоксические условия, т.е. в организме уменьшается содержание кислорода, они переключаются на анаэробный метаболизм. У земноводных в состоянии оцепенения, по-видимому, продолжается газообмен, соответствующий крайне слабому аэробному обмену веществ. Большинство эктотермных позвоночных зимует в местах, где они защищены от промерзания. Однако некоторые сухопутные виды (лягушки, черепахи) способны переживать и полное замораживание, тогда как рыбы могут быть окружены льдом, но сами, по-видимому, при этом не промерзают. У видов, устойчивых к замерзанию, в жизненно важных органах снижается содержание воды и возрастает концентрация глюкозы и других веществ, называемых криопротекторами. Эти соединения препятствуют кристаллизации льда, которая увеличивала бы объем клеток, и тем самым защищают от разрушения их мембранные структуры. Многие беспозвоночные, в частности насекомые и обитатели морской литорали, также могут переживать замерзание.
Беспозвоночным свойственны различные формы оцепенения со значительным снижением интенсивности обмена веществ. Некоторые брюхоногие моллюски способны при неизменной температуре снизить его на 90% по сравнению с активным состоянием. В отсутствие кислорода скорость метаболических процессов у рачка артемии составляет всего 0,002% от уровня, соответствующего активному состоянию. Зимнее оцепенение у насекомых индуцируется низкой температурой окружающей среды, а летнее является реакцией на дефицит воды и жару. С другой стороны, возникающая на определенной стадии их жизненного цикла диапауза, т.е. период физиологического покоя и временной остановки развития, обычно не связана со специфическими средовыми факторами, а запрограммирована чисто генетически.
Преимущества и недостатки.
Основное преимущество спячки и других рассмотренных состояний покоя состоит в том, что они позволяют существенно снизить энергозатраты. Даже если учитывать периодические пробуждения, млекопитающее во время зимней спячки тратит менее 15% того количества энергии, которая потребовалась бы ему для поддержания зимой нормальной температуры тела. Масштабы такой экономии, вероятно, лучше всего иллюстрирует тот факт, что многие впавшие в спячку звери в течение 5–7 месяцев существуют исключительно за счет жировых запасов, накопленных перед наступлением неблагоприятного сезона.
К потенциальным недостаткам долгосрочного оцепенения относится возможность гибели от истощения или иссушения организма. Опасность представляет также промерзание при экстремальном похолодании или недостатке энергетических резервов, необходимых для терморегуляции. В период глубокой спячки животные неподвижны, а значит, беззащитны перед хищниками. К отрицательным последствиям сезонной спячки относятся также ослабление иммунитета и атрофия скелетной мускулатуры.
Регулирующие факторы.
Наступление зимней спячки у многих видов определяется сезонным изменением фотопериода, т.е. соотношения светлого и темного времени суток. Сокращение долготы дня индуцирует уменьшение размеров органов размножения у животных и начало их подготовки к гибернации. Однако не всем видам свойствен фотопериодизм. Например, у многих сусликов наблюдается четкий цирканнуальный (окологодичный) биоритм, определяющий сезон спячки в общем независимо от фотопериода. Для ряда видов, живущих в местообитаниях с непредсказуемыми колебаниями средовых факторов, характерна нерегулярная спячка. Они способны впадать в продолжительное оцепенение в любое время года, когда условия становятся неблагоприятными для активной жизнедеятельности.
Подготовка.
В период подготовки к спячке важной особенностью животных становится накопление жира и/или запасание корма. Одной из форм подготовки служит также усиленное потребление жирных кислот, которые повышают устойчивость организма к длительному оцепенению. Крайне важен выбор подходящего для спячки убежища. Им часто служат норы, пещеры или горные выработки, в которых животное защищено не только от хищников, но и от экстремальных температур. В большинстве зимних убежищ температура всегда хотя бы на несколько градусов выше нуля, даже если снаружи стоят сильные морозы.
У многих видов впадению в сезонную спячку предшествуют короткие эпизоды оцепенения с сохранением относительно высокой температуры тела. Однако такая «разминка» наблюдается далеко не всегда. Тем не менее температура тела и интенсивность метаболизма, по-видимому, достигают минимума только в середине сезона спячки, когда периоды глубокого оцепенения особенно продолжительны.
Физиологические изменения.
Во время оцепенения происходит не только снижение температуры тела и интенсивности метаболизма. Значительно сокращается частота сердечных сокращений – до 5–10 ударов в минуту. Хотя минутный сердечный выброс может уменьшиться на 98%, кровяное давление падает всего на 20–40%, поскольку со снижением температуры увеличивается вязкость крови. Более того, кровоснабжение сердца и т.н.«бурого жира», служащего источником энергии, даже улучшается. Дыхание у многих видов в состоянии спячки не равномерное, а состоит из чередующихся периодов полипноэ (учащенного поверхностного дыхания) и апноэ (отсутствия дыхания), которое может длиться более часа; в результате резко снижается поступление кислорода в организм.
Хотя во время оцепенения температура тела теплокровных животных может колебаться в зависимости от окружающих условий, как у эктотермных видов, терморегуляция у них не прекращается. Существует определенный температурный порог, ниже которого организм остывать не должен.
Периодические пробуждения.
Большая часть энергии во время зимней спячки расходуется на периодические пробуждения. Причины его прерывания понятны не до конца, и по этому поводу существует несколько гипотез. Согласно одной из них, во время оцепенения каким-то образом нарушается физиологический баланс, и нормотермные периоды необходимы для его корректировки. Вероятно, это связано с истощением запасов некоторых питательных веществ (например, глюкозы), которые должны ресинтезироваться, с накоплением вредных соединений, требующих экскреции, или с обезвоживанием организма, т.е. необходимостью увеличить содержание в нем воды. Согласно другим гипотезам, эпизоды оцепенения контролируются биологическими часами, и животные пробуждаются в соответствии с удлиненным циркадианным (околосуточным) ритмом для периодической проверки окружающих условий, или же они вынуждены просыпаться, чтобы сохранить способность к продолжению спячки, поскольку при низкой температуре тела развивается своего рода «сонная задолженность» организма, ликвидируемая в нормотермном состоянии.
Причины периодического выхода из оцепенения неизвестны, но установлено, что находящиеся в нем животные становятся чувствительнее к внешним раздражителям при повышении температуры и к концу периода глубокого оцепенения. Тепло для отогревания может генерироваться за счет мышечной дрожи или усиленного окисления бурого жира. Скорость повышения температуры зависит от массы тела животного: у мелких видов (массой менее 10 г) ее максимум составляет более 1 ° С/мин, тогда как у крупных (тяжелее 5 кг) не превышает 0,1 ° С/мин. В то же время максимальная скорость отогревания не сохраняется на протяжении всего процесса пробуждения, который длится у мелких животных обычно менее 1 ч, а у крупных – несколько часов.