Страница 7 из 11
Есть ли птицы, впадающие в зимнюю спячку?
Итак, мы выяснили, что большинство животных с непостоянной температурой тела, которая зависит от окружающей среды, впадают в состояние зимней спячки. Но удивительно, что и многие животные с постоянной температурой тела, например птицы, тоже могут впадать в зимнюю спячку во время неблагоприятных сезонов года. Известно, что большая часть птиц избегает неблагоприятных зимних условий путем перелетов. Однако стало ясно, что некоторые виды птиц могут впадать в состояние спячки в неблагоприятные сезоны года. Есть наблюдения, что некоторые виды ласточек (деревенская и скалистая) зимой впадают в зимнюю спячку. Состояние кратковременного оцепенения, которое ученые называют торпидностью, наблюдалось у только что вылупившихся птенцов черного стрижа, которые впадают в это состояние, когда родители покидают их на несколько дней при неблагоприятных условиях (например, во время приближающегося циклона). В состоянии оцепенения температура тела этих птенцов падала с 39 до 20 °C и даже ниже, пульс и дыхание замедлялись, и в подобном состоянии они выдерживали 7–12 дней. Появившись снова, родители отогревали их своими телами, и птенцы возвращались к жизни. В благоприятное время года молодые стрижи вылетали из гнезда через 33–35 дней, а в неблагоприятные, когда они впадали в состояние оцепенения, им были необходимы 40–50 дней.
Издавна известно, что в подобное торпидное состояние впадают и птенцы некоторых видов колибри, если мать, улетев за пищей, задержится более чем на десяток минут (у колибри только самки выкармливают потомство). Вновь согретые материнским теплом, они возвращаются к жизни. Установлено, что взрослые колибри нескольких видов, обитающие на Северном Американском континенте, также способны впадать в состояние оцепенения в особенно холодные ночи, когда температура их тела понижается до 8,8 °C. Доказано, что вес различных видов колибри колеблется от 1,7 до 19,1 г, а потребность в кислороде у мелких экземпляров в состоянии покоя – 11–16 мл на 1 г веса за час, во время полета – 70–85 мл, а в состоянии оцепенения – только 0,17 мл. Расход энергии у колибри высокий, и существует опасность, что колибри с температурой тела 44 °C не смогут выдержать без пищи тот период, когда они спят, так как им не хватит энергетических запасов, организм при чрезмерном охлаждении от истощения ночью лишится возможности снова согреться в начале своей активной фазы. Между тем, как известно, ночи на южно- и центральноамериканских высоких плато, где обитают колибри, холодные. Вот почему организм этих птиц обладает защитным механизмом: ночью впадают в торпидное состояние, причем температура тела колибри сравнивается с температурой окружающей среды; таким образом они не отдают свое тепло и сохраняют энергию, которая не расходуется для образования тепла в организме. В этом случае действует закон голландского физиолога Ван Гофа, отражающий связь между скоростью реакций химических процессов и температурой (если температура тела понизится на 10 °C, процессы обмена начнут протекать медленнее почти в три раза). Так что если температура тела колибри понизится с 44 до 34 °C, это приведет к трехкратному сокращению обмена веществ и, соответственно, к значительному сохранению энергии.
Подобная регуляция температуры тела во время оцепенения была обнаружена и у пурпурных колибри, которые, как и другие колибри, легко впадают в торпидное состояние. В состоянии оцепенения температура тела этого вида колибри обычно близка к температуре воздуха, но если последняя падает ниже 18 °C, то температура тела птицы больше не понижается и остается на уровне 18–20 °C.
Оцепенение, в которое впадают некоторые виды птиц, значительно отличается от зимней спячки, свойственной многим млекопитающим. Прежде всего, организм птиц не только не накапливает энергетических запасов в виде жира, но, наоборот, расходует значительную их часть. В то время как млекопитающие впадают в зимнюю спячку, заметно прибавив в весе, птицы перед оцепенением сильно худеют. Вот почему явление оцепенения у птиц, как считает советский биолог Р. Л. Потапов, должно называться не зимней спячкой, а гипотермией.
До сих пор механизм гипотермии у птиц до конца не изучен. Интересно, что все птицы, способные впадать в состояние оцепенения, в систематическом отношении являются между собой близкими родственниками и обладают общими физиолого-экологическими особенностями. Впадение этих птиц в состояние оцепенения при неблагоприятных условиях жизни представляет собой приспособительную физиологическую реакцию, закрепившуюся в процессе эволюции.
Какие млекопитающие впадают в зимнюю спячку?
Как у тех животных, о которых рассказывалось до сих пор, так и у млекопитающих зимняя спячка – это биологическое приспособление для переживания неблагоприятного сезона года. Несмотря на то что животные с постоянной температурой тела обычно нормально переносят условия холодного климата, недостаток подходящей пищи зимой стал причиной приобретения и постепенного закрепления в процессе эволюции некоторыми из них этого своеобразного инстинкта – проведения неблагоприятного зимнего сезона в неактивном состоянии зимней спячки. Прежде считали, что зимняя спячка и оцепенение возникают в результате несовершенства терморегуляционной системы млекопитающих в условиях похолодания, что таким способом выражается определенная «примитивность» в организации и дефекты механизмов физиологического контроля. В последнее время тщательные исследования многих ученых из различных стран показали, что зимнюю спячку не следует объяснять недостаточностью терморегуляции, наоборот, это превосходно отрегулированное физиологическое состояние. Зимней спячке млекопитающих предшествует определенная физиологическая подготовка организма. Она заключается прежде всего в накоплении запасов жира, главным образом под кожей, в полостях тела, на всей протяженности кишок, в грудной области (бурая жировая ткань). У некоторых спящих зимой млекопитающих подкожный жир достигает 25 % общей массы тела. Например, все виды сусликов еще в начале осени толстеют и усиленно синтезируют углеводы, увеличивая вес своего тела втрое по сравнению с весенне-летним весом. У сурка вес подкожного и внутреннего жира в июне составляет 10–15 г, в июле – 250–300 г, а в конце августа – 750–800 г. Барсук накапливает до нескольких килограммов жира. Большие запасы подкожного жира накапливают и представители семейства сонь: садовые, лесные, мышевидные и орешниковые. Из насекомоядных млекопитающих еж, готовясь к зимней спячке, собирает в укромном месте мох, листья, сено и устраивает себе гнездо. Но поселяется в своем новом доме лишь тогда, когда температура долгое время удерживается ниже 10 °C. Перед этим он обильно питается, чтобы накопить энергию в виде жира. Еж – одно из немногих животных, которые месяцами не прерывают свою зимнюю спячку, если их спокойствие не будет нарушено сильными внешними раздражителями.
Существует подготовка к голоданию и у медведей. Прежде чем залечь в спячку, медведи усиленно едят разнообразные травы и коренья, которые не только очищают их желудочно-кишечный тракт, но и, оставаясь всю зиму в кишечнике и подвергаясь переработке микрофлорой, поставляют в организм микроэлементы и биологически активные вещества. Такая травяная пробка позволяет медведю после окончания спячки безболезненно опорожнить кишечник. В народе медвежью пробку высоко ценят и используют в качестве целительного средства. Также для хорошей, качественной спячки они усиленно поедают грибы-боровики.
В природе летом бурый медведь накапливает толстый слой подкожного жира и непосредственно перед наступлением зимы устраивается в своей берлоге для зимней спячки. Обычно берлога покрывается снегом, так что внутри значительно теплее, чем снаружи. Во время гибернации накопленные жировые запасы используются организмом медведя как источник питательных веществ, а также предохраняют животное от замерзания. Температура его тела падает, ритм ударов сердца и дыхание сильно замедляются. Заметно понижается и обмен веществ, в связи с чем уменьшается и расход питательных веществ. Известно, что иногда в теплые зимние дни или в случае опасности медведь просыпается и даже выходит из берлоги, а затем снова засыпает в той же берлоге или в другом месте. Но обычно возвращение к нормальной жизнедеятельности происходит весной, когда становится теплее и температура его тела повышается. Более продолжительное время, обычно до конца апреля, в своих берлогах задерживаются только самки, которые рождают там детенышей. В природе, если зимы довольно теплые, и особенно тогда, когда бурый медведь не накопил достаточного количества подкожного жира, он может не впасть в зимнюю спячку. В некоторых современных зоопарках, в которых медведей содержат в специальных помещениях с климатическим оборудованием, обеспечивающим постоянную температуру 20–25 °C, они вообще не засыпают. Бурый канадский медведь гризли входит в спячку с мясной плотью, которая вызывает отвращение у мясоедов. Когда же он выходит из спячки, его мясо становится свежим и считается большим деликатесом у народов Севера. К весне медвежья плоть претерпевает такие чудесные изменения, что становится «самой желанной из всей северной пищи». К этому времени в его пищеварительном тракте остается очень мало отходов, а «кишечник без запаха и вполне стерильный. Нельзя найти никакой обычной флоры или бацилл». Эту полную стерилизацию и освобождение от запахов пищеварительного тракта наряду с обретением медвежьей плотью свежести – и все это во время отсутствия работы кишечника медведя в течение четырех-пяти месяцев, а в некоторых случаях и дольше, – нелегко будет объяснить тем, кто говорит про очень сильное самоотравление при сухом голодании. Поскольку находящийся в спячке медведь никогда не страдает от самоотравления в период самого длительного сна, то надо признать тот факт, что его не отравляет никакая реабсорбция отходов из толстого кишечника.