Зимняя спячка – что это?

Общеизвестной особенностью поведения многих теплокровных животных, обитающих в холодном климате, является состояние зимней спячки. Научное название этого явления – гибернация, причем она может наблюдаться при любой температуре, в том числе и в жарком климате. Так что же происходит с живым организмом в это время?

Основные признаки спячки

Общим для всех видов гибернации является:

• резкое замедление метаболизма;
• бессознательное состояние;
• замедление дыхания.

При этом температура тела не бывает ниже, чем температура окружающей среды. Земноводные могут «промерзать» насквозь, затем оттаивать без малейшего вреда для себя. Это связано с наличием в их крови особых веществ -«антифризов», который не дает содержащейся в их тканях воде превратиться в лед.

Теплокровные животные зимуют в укрытиях, и сохраняют достаточно высокую температуру тела. На протяжении периода спячки происходит уменьшение мышечной массы животного, но лишь до определенного предела. Ввиду низкой скорости обменных процессов организм практически не стареет.

Что является причинами спячки?

Вопреки распространенному мнению, животные залегают в спячку не от холода, а от недостатка еды. Установлено, что при проведении регулярных подкормок гибернация наступает позднее обычного либо вообще отсутствует. Иногда причиной спячки может стать дефицит всего лишь одной составляющей корма. В жарком гибернация обычно наступает при недостатке воды.

И, наконец, самая неожиданная причина впадания в спячку — непредсказуемость ситуации, точнее, систематическое нарушение привычного ритма жизни. Ученые экспериментально доказали, что если лабораторных животных кормить в неопределенное время, то они чаще впадают в состояние гибернации и находятся в нем дольше, чем их сородичи, которых кормили регулярно, даже и с меньшим объемом пищи.

Глубинные механизмы гибернации

Установлено, что в состоянии спячки активность метаболизма регулярно повышается. У беременных самок медведей температура тела и активность обменных процессов снижаются лишь после родов. Иногда животное периодически (примерно раз в неделю) просыпается и выходит из укрытия, чтобы поесть.

Даже если состояния бодрствования при спячке не наступает, активность обменных процессов все равно периодически повышается, и за эти периоды расходуется около 70% всей энергии, которая затрачивается за период гибернации. Кроме того, связанное со спячкой снижение мышечной массы происходит лишь до определенного момента, затем мышцы начинают расти, хотя общая масса животного по-прежнему падает. Чем же это обусловлены эти процессы?

Периодичность изменения активности процессов метаболизма при спячке животных напоминает смену фаз сна и бодрствования в обычном состоянии. Иными словами, состояние гибернации связано с замедлением биологических «часов», что, в свою очередь, обусловлено торможением активности соответствующих генов. Независимые исследования, проведенные университетом Луи Пастера, Йелького университета, подтвердили, что при зимней спячке синтез мелатонина происходит так же, как и при глубоком сне. Кроме того, было доказано, что термогенин (белковое соединение, синтез которого связан с бурой жировой тканью) способен поддерживать температуру тела, а в особенности мозга, выше, чем у окружающей среды. Этот белок вырабатывается у детенышей практически всех млекопитающих, в том числе у человека. А вот у взрослых особей способностью вырабатывать термогенин обладают только те виды, которые впадают в спячку. К примеру, у волков он не вырабатывается – в зимнее время они расходуют всю свою энергию на поиск добычи, а не на обогрев неподвижного тела.

Как видим, поддержание «биологических часов» на протяжении периода спячки является весьма сложными энергоемким процессом. К тому же на него расходуется значительное количество энергии, поэтому животное, не накопившее к началу неблагоприятного периода достаточных энергетических запасов, скорее всего, погибнет.

Как животные выходят из спячки?

Таким образом, назначение гибернации – это защита организма от стрессовых состояний, и является благом для него. Но за всякое благо нужно расплачиваться. Расплачиваются за него и животные, поскольку выход их из спячки является чрезвычайно сложным и болезненным процессом.

Из рассказов охотников известно, как долго и мучительно выходят из спячки медведи (а у некоторых видов она может продолжаться до полугода). Даже механическое освобождение кишечника требует от ослабевшего зверя огромных усилий. Его метаболизм возвращается к норме не раньше, чем через три недели, хотя за время зимнего сна мышцы практически не атрофируются.

Еще более сложные изменения происходят во время спячки в мозгу животных. Редкое дыхание и недостаток кислорода приводят к нарушению нейронных связей. Установлено, что пробудившиеся от зимнего сна суслики плохо ориентируются в знакомой им местности, не узнают своих сородичей, у них ухудшается кратковременная память. Впрочем, эти процессы являются обратимыми – через некоторое время животные приходят в норму. Для сильных и здоровых особей это происходит быстро, и у них гораздо меньше шансов стать добычей хищников, чем у тех, кто вышел из спячки ослабленным. Таким образом, можно утверждать, что процесс гибернации является еще и мощным эволюционным механизмом, способствующим стойкости вида.