Зимняя спячка: неизвестные факты о природном феномене
Что такое гибернация?
Все слышали о медведях, спящих зимой в своей берлоге. Но на самом деле косолапые и другие зимующие виды в холодное время года вовсе не спят. Гибернация (так по-научному называется зимняя спячка) — это расширенная форма оцепенения, состояние, при котором метаболизм понижен до менее 5 % от нормы.
«Большинство физиологических функций в таком состоянии чрезвычайно замедлены или полностью прекращены», — говорит Марина Бланко из Центра лемуров в Дареме, Северная Каролина, которая изучает карликовых мадагаскарских лемуров (Cheirogaleus spp.), единственных приматов, которые впадают в спячку по регулярному графику.
Например, когда лемуры находятся в спячке, у них снижается частота сердечных сокращений с 300 ударов в минуту до 6. И вместо того чтобы дышать каждую секунду, они могут провести до 10 минут, не сделав ни одного вдоха. Их мозговая деятельность становится незаметной, что сильно отличается от сна, когда мозг все еще выполняет бессознательные функции.
Почему животные впадают в спячку?
«Проще говоря, гибернация — это способ экономии энергии», — объясняет Келли Дрю, нейрофармаколог из Университета Аляски в Фэрбенксе, которая изучает химию мозга зимующих арктических сусликов (лат. Spermophilus parryii).
Хотя спячка чаще всего рассматривается как сезонное поведение, она может быть связана с метеоявлениями. Например, существуют тропические виды, которые могут включать «спящий режим», чтобы пережить жару. Но температура не единственный возможный фактор. Некоторые виды впадают в спячку в ответ на нехватку пищи. Например, австралийская ехидна может это сделать после пожаров и оставаться в таком состоянии, пока пищевые ресурсы не восстановятся.
Недавние исследования также выявили третью причину. Это защита. «Когда вы впадаете в спячку, вы не чувствуете запаха, не создаете шума, не совершаете никаких движений, поэтому хищнику очень трудно вас обнаружить», — говорит Томас Руф, профессор физиологии в Университете ветеринарной медицины в Вене. Его работа показала, что смертность мелких млекопитающих в пять раз выше во время активного периода, чем во время спячки.
Что происходит с животным в зимней спячке?
Чтобы замедлить метаболизм, животные охлаждают свои тела в среднем на 5–10 °С, а арктические суслики — даже ниже точки замерзания. Исследования показали, что охлаждение, вероятно, регулируется уровнями аденозина в мозге.
Однако виды пребывают в своем коматозном состоянии не весь период спячки. Около 80 % их энергии тратится на периодические пробуждения и согревания. «Почему так происходит — одна из величайших загадок природы», — говорит Руф. Некоторые ученые полагают, что таким образом они поддерживают свою иммунную систему для борьбы с болезнями.
К сожалению, эти пробуждения в условиях изменения климата становятся угрозой для существования видов. Из-за возрастания температуры окружающей среды животные в периоды пробуждения остаются активными дольше обычного, истощая запасы энергии.
Какие животные впадают в спячку?
Одна птица и множество амфибий, рептилий и насекомых демонстрируют состояния, подобные гибернации. Также есть одна рыба, которая зимой замедляет свой метаболизм, становясь в 20 раз менее активной, — это антарктическая треска.
И, конечно же, млекопитающие. В то время как медведи могут быть первыми, кто приходит на ум, они — исключительный случай. Большинство впадающих в спячку млекопитающих намного мельче — их средний вес всего 70 грамм. Это связано с тем, что маленькие тела имеют высокое отношение площади поверхности к объему, что делает их более подверженными потере тепла. Чтобы сохранить тепло в холодную погоду, они нуждаются в сезонной экономии энергии куда больше, чем крупные животные.
Кто находится в спячке дольше всех?
Очевидным кандидатом на приз за самую долгую спячку будет соня-полчок (лат. Glis glis). Эти грызуны могут оставаться бездействующими более 11 месяцев. Чтобы выдержать такую «паузу», они должны удвоить или даже утроить свой вес тела, пока активны.
Еще одна претендентка на победу — большая коричневая летучая мышь (лат. Eptesicus fuscus), которая в рамках эксперимента «зимовала» в холодильнике в течение 344 дней. Правда, такой рекорд стоил ей жизни.