Подобная регуляция температуры тела во время оцепенения была обнаружена и у пурпурной колибри, которая, как и другие колибри, легко впадает в торпидное состояние. в состоянии оцепенения температура тела этого вида колибри обычно близка к температуре воздуха, но, если последняя падает ниже 18 °C, 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. 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 млекопитающе впадают в зимнюю спячку?
Как у тех животных, о которых мы рассказывали 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 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 состоит 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 — один из немногих животных, которые месяцами не прерывают свою зимнюю спячку, если их спокойствие не будет нарушено сильными внешними раздражителями.
У медведей существует подготовка к голоданию. 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. Так же для хорошей качественной спячки они усиленно поедают грибы боровики.
В природе летом этот 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 и 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 его 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, особенно тогда, когда бурый медведь не накопит 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. Канадский медведь входит в спячку с мясной плотью, которая вызывает отвращение у мясоедов. Когда же он выходит из спячки, его мясо свежее и считается большим деликатесом у народов Севера. Канадские биологи описывают кишечник медведя, который только приступил к зимовке и мясо которого при вскрытии после источает такое зловоние, что оно «непереносимо», а мясо «тошнотворное, сомнительное и непригодное к еде». к весне медвежья плоть претерпевает такое чудесное изменение, что становится «самой желанной из всей северной пищи». к этому времени в его пищеварительном тракте 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 свежести медвежьей плотью — и все без работы кишечника медведя четыре-пять 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 мы вынуждены признать тот факт, что его не отравляет никакая реабсорбция отходов из толстого кишечника.
Обнаружена система, которая защищает кости впадающего в спячку медведя.
Исследование бурых медведей обнаружило существование системы, которая защищает кости этих животных в течение длительного периода спячки. в то же время, это исследование является источником вдохновения для новых методов лечения людей, которые страдают от потери костных клеток из-за физического бездействия. Ученые под руководством Сета Донахью из Технического университета в Хоутоне, штат Мичиган, изучали развитие костей у вида Ursus americanus (американский бурый медведь), у которых не наблюдалось костной потери в период зимней спячки, продолжительностью от пяти до семи месяцев. Исследователи сосредоточились на экспрессии пяти генов, имеющих отношение к метаболизму костей медведя. Донахью и его коллеги обнаружили, что образование костей остается равномерным и может даже достичь пика, когда медведи снова начинают быть активными. Изучение также показывает, что у медведей не наблюдается ослабевание и утончение костей, возникающее обычно со старением.
Ученые обнаружили, что кальций, присутствующий в телах медведей и составляющий основной компонент костей, подвергался эффективному циклу, благодаря которому кости защищены. Задача Донахью и его команды — развивать новые методы лечения костей у людей, сравнивая структуру гормонов, которые связаны с образованием костей у людей и медведей.
Исключительно эффективная система не впервые наблюдается у медведей, впадающих в спячку. в одном из исследований, опубликованных в журнале Nature в 2001 году, изучения медведей того же вида показал, что у них было меньше потери мышечной силы в период спячки по сравнению с другими существами. Ученые, которые изучали медведей более 4 лет, подсчитали, что в конце пятимесячной спячки медведи теряют всего лишь 23 % мышечной силы и около 10–15 % протеинов. в отличие от них, люди которые проводят такое же количество времени в постели, потеряли бы 85 % мышечной силы и 90 % протеинов.
