Веселин Денков - На грани жизни

• Название: На грани жизни
• Автор: Веселин Денков
• Издательство: Знание
• Жанр: Биология
• Год: 1988
• ISBN: 5-07-000012-8

Анабиоз — это явление временного прекращения жизнедеятельности у живых организмов, использующих его как средство приспособиться и выжить в неблагоприятных условиях.

Автор книги описывает зимнюю и летнюю спячку у различных групп животных, а также физиологические изменения и регулирующие их механизмы, рассматривает возможности использования этих явлений в медицине.

Книга адресована широкой читательской аудитории.

---

Мышевидная соня зимует в выкопанной ею норке в земле, а лесная соня — не только в дуплах, но и в трещинах скал. Другие зимоспящие животные, например летучие мыши, проводят период гибернации чаще всего в пещерах, на необитаемых чердаках и в помещениях; они засыпают многочисленными колониями, повиснув головой вниз. Третьи, например суслики, сурки и другие, предварительно выкапывают в земле норы, где и проводят период зимней спячки. Бурундук тоже выкапывает норы из двух камер (одна из них служит складом, а другая — жильем). Сурок выкапывает норы с пятью-шестью выходами, которые перед зимней спячкой заделывает изнутри землей.

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 — один из немногих животных, которые месяцами не прерывают свою зимнюю спячку, если их спокойствие не будет нарушено сильными внешними раздражителями[8].

Среди грызунов, распространенных в наших географических широтах, существует несколько видов, впадающих в зимнюю спячку, — обыкновенный хомяк, суслик, соня-полчок (Glis glis), садовая соня (Elomys quercinus), орешниковая соня (Muscardinus avellanarius) и мышевидная соня (Myomimus personatus). Эти 4 вида сонь не запасаются дополнительной пищей потому, что периоды их спячки длятся очень долго, а расход энергии ничтожен.

В то время как соня-полчок, садовая и мышевидная сони проводят зимнюю спячку в одиночестве в своем зимнем убежище, в гнезде орешниковой сони иногда можно обнаружить несколько впавших в состояние гибернации экземпляров.

Обыкновенный хомяк (Cricetus cricetus) принадлежит к числу животных, которые часто пробуждаются и потому нуждаются в большом количестве энергии. Накопленного осенью жира, иногда достигающего 40 % их веса, оказывается недостаточно. Вот почему хомяк вынужден запасаться продуктами питания, количество которых достигает 5 — 10 кг. Всякий раз, когда он просыпается, он уничтожает часть из этих запасов и таким образом поддерживает свои энергетические резервы. Хомяк живет в норе, выкопанной в земле. Каждую осень животное достраивает свое убежище на глубине до 2 м. Собирая листья и стебли растений, он готовит себе теплое гнездо. Прежде чем впасть в зимнюю спячку, он закупоривает землей все выходы из своего убежища. Таким образом он не только изолируется от холода, но и защищается от своих врагов — хорьков и горностаев.

В зимнюю спячку впадает и его родственник — сирийский золотистый хомяк (Mesocricetus auratus). Вот уже несколько десятилетий его искусственно разводят и используют как лабораторное животное. В лабораторных условиях при постоянной температуре 20–22 °C золотистый хомяк почти потерял свою способность впадать в состояние зимней спячки, тогда как в природе он пребывает в состоянии гибернации почти всю зиму. Однако наши наблюдения показывают, что в лабораторных условиях при понижении температуры до 9 °C и уменьшении светового дня он впадает в зимнюю спячку даже при наличии пищи в клетке.

В результате наших наблюдений над сусликами, пойманными в природе и содержащимися в виварии, установлено более позднее наступление зимней спячки (к концу ноября) и более раннее пробуждение — еще в середине февраля (в природе суслики находятся в состоянии гибернации от сентября до середины марта). Причиной этого является значительно более высокая температура (12–16 °C) в помещениях по сравнению с температурой в природных условиях. Но помещенные в холодильник, где температура 6–9 °C, суслики засыпали беспробудно, впадали в полное оцепенение до момента, когда их извлекали из камеры и переносили в помещение с более высокой температурой (даже до конца апреля). Просыпались они сильно истощенными, так как все накопленные энергетические запасы были израсходованы. У сусликов, содержащихся в течение второго и третьего года жизни в лабораторных условиях при постоянной температуре 20–22 °C, мы наблюдали, что некоторые из них не впадали в зимнюю спячку, а остальные впадали, но ее продолжительность была значительно сокращена. Это объясняется изменением условий (постоянная температура и обеспеченность пищей), благодаря чему постепенно начинают изменяться и наследственно приобретенные поведенческие реакции.

В состояние гибернации впадают почти все виды летучих мышей. Еще в конце лета и начале осени они накапливают много жиров и гликогена. Зимуют они чаще всего колониями от десятка до сотен и тысяч экземпляров. Их зимняя спячка отличается от спячки упомянутых уже видов животных. Летучие мыши не устраивают специальные гнезда, а зимуют в защищенных от холода местах — в пещерах или дуплах, старых штольнях шахт или на чердаках домов. Животные висят на стенах и чердаках головой вниз, плотно прижавшись друг к другу. Боясь отморозить некоторые части тела, например большие уши у некоторых видов, они свертывают их и накрывают крыльями. Другие виды летучих мышей накрывают крыльями все тело, словно пелериной. Воздух между телом и летательными перепонками служит своеобразным изолятором и уменьшает потерю тепла. Установлено, что во время зимней спячки летучие мыши часто просыпаются, чтобы переменить место своего «жительства», если оно окажется влажным, холодным или расположено на сквозняке. Это доказано с помощью маркировки находящихся в состоянии гибернации летучих мышей. Во время зимней спячки летучие мыши не потребляют пищу и живут только за счет накопленных резервов (жиров, достигающих 15–20 % их массы).

Несмотря на то что в природных условиях некоторые виды летучих мышей впадают в зимнюю спячку, а другие — нет, установлено, что их реакция на понижение температуры воздуха одинакова. У видов, сохраняющих нормальную температуру тела при похолодании, наблюдаются изменения, типичные для теплокровных животных. Одновременно с понижением температуры воздуха увеличивается потребление кислорода, что является отражением нарастающих потребностей в энергии для поддержания температуры тела. Но для летучих мышей, впадающих в состояние оцепенения, характерна низкая интенсивность обмена веществ. Например, находящиеся в состоянии оцепенения при 15 °C летучие мыши потребляют в 40 раз меньше кислорода, чем в активном состоянии, и соответствующих запасов жира им может хватить на период времени, в 40 раз больший.

Экономию энергии при переходе в состояние оцепенения анализировал в своих исследованиях американский ученый Тейкер в 1965–1966 гг. Потребление кислорода в период зимней спячки определяется сравнительно легко, но нужно иметь в виду и количество энергии, необходимой для того, чтобы тело согрелось при выходе из этого состояния. Ученый исследовал калифорнийского мешетчатого прыгуна (Perognathus californicus) и установил, что при кратковременном оцепенении расход энергии на то, чтобы согреться, составляет значительную часть общих расходов энергии.

Прыгун весит около 20 г. Для него характерно то, что он легко впадает в состояние оцепенения при температуре окружающей среды от 15 до 32 °C. Если температура понижается ниже 15 °C, нормальное состояние оцепенения нарушается, и животное не может выйти из него самостоятельно. Другими словами, при охлаждении ниже 15 °C прыгун не способен выработать такое количество тепла в своем организме, чтобы началось его согревание. Тейкер установил, что прыгун легко впадает в состояние оцепенения и при ограничении нормы питания. При постепенном уменьшении количества пищи периоды оцепенения у него становятся все более продолжительными. Благодаря этому вес прыгуна не уменьшается даже в том случае, если количество пищи сократить в 3 раза по сравнению с тем, которое он потребляет в нормальных условиях, находясь в активном состоянии. Тейкер направил усилия на то, чтобы установить, с чего начинается процесс оцепенения. Имевшиеся у него данные по производству и расходу тепла на всех стадиях оцепенения позволили ученому ответить на этот вопрос. Оказалось, что переход к такому состоянию происходит в результате того, что при понижении температуры воздуха ниже критической отметки (около 32,5 °C) прекращается терморегуляторное поддержание уровня обмена веществ. При более низкой температуре понижение обмена приводило к понижению температуры тела. Другими словами, не было необходимости в особом механизме, который повышал бы расход тепла. Раз температура тела начинала понижаться, замедлялся обмен веществ, и животное впадало в состояние оцепенения, при котором выделение тепла в теле, как и температура тела, продолжало понижаться. Пробуждение прыгуна происходило при температуре выше 15 °C, причем потребление кислорода увеличивалось в 10–15 раз. Пробуждение являлось активным процессом, требовавшим значительного расхода энергии в течение сравнительно длительного периода, пока температура тела не достигала нормального уровня. Понижение температуры продолжалось около 2 ч, и общее потребление кислорода за это время составляло 0,7 мл на 1 г веса тела. Для согревания до нормальной температуры тела были необходимы 0,9 ч при потреблении кислорода 5,8 мл на 1 г веса тела. Таким образом, при переходе в состояние оцепенения, а затем при непосредственном выходе из этого состояния потреблялось 6,5 мл кислорода на 1 г веса тела в течение 2,9 ч. В то же время для поддержания нормальной температуры тела в течение 2,9 ч при температуре воздуха 15 °C прыгун потреблял бы 11,9 мл кислорода на 1 г веса тела. Следовательно, благодаря оцепенению этот грызун израсходовал 65 % той энергии, которая необходима для поддержания его нормальной температуры тела за тот же отрезок времени. Тейкер установил, что более длительные периоды оцепенения, например в течение 10 ч, дают еще большую экономию энергии. В конечном итоге он показал, что самый большой расход энергии связан с периодом пробуждения. При десятичасовом цикле на этот период приходилось 75 % всего расхода энергии.