Отвечает Ксения Кондрашева,
кандидат биологических наук:
Они готовятся заранее
Медведи готовятся к спячке основательно, уже с конца лета — когда световой день начинает сокращаться, а корма еще много. Процесс можно сравнить с откормом свиньи: в день мишка потребляет до 20 000 ккал, нагуливая за сезон до 15 см жира. Кроме обычного жира — белого — есть еще бурый, в котором преобладают ненасыщенные жирные кислоты. Жиры помогут пережить длинный период без пищи.
Чисто технически впадение в спячку выглядит так:
— токоферол, который накапливается в жировой ткани и в печени, тормозит уровень обмена веществ;
— в мозге повышается уровень серотонина, который, обладая мощным сосудосуживающим действием, резко подавляет деятельность ЦНС, эндокринных и других органов, замедляет теплообразование, что приводит к понижению температуры тела и также снижению обмена веществ;
— в берлоге, куда забирается медведь перед спячкой, снижается содержание кислорода, повышается концентрация углекислого газа и понижается температура окружающей среды. И каждая из этих причин также способствует впадению животного в спячку.
Они впадают в оцепенение, но не в анабиоз
zivot.cas.sk
Во время спячки в организме медведя происходят серьезные изменения: из-за снижения температуры тела повышается концентрация углекислоты в крови, а увеличение кислотности крови в сочетании с другими факторами вызывает замедление дыхания и частоты сердцебиений. Под влиянием гипоксии (недостатка кислорода. — Прим. ред) и гипотермии (охлаждения. — Прим. ред.) происходит полное мышечное расслабление и легкое оцепенение.
Такое состояние пониженной функциональной активности живых организмов, обусловленное факторами внешней среды, называется гипобиозом (и это не то же самое, что анабиоз; анабиоз — приостановка жизнедеятельности организма с последующим восстановлением при благоприятных условиях — Прим. ред.).
Частота дыхания и сердцебиений у медведя в спячке уменьшается в четыре-пять раз, температура тела снижается на 2-7 °С, а общий уровень метаболизма — на 50-70%. За счет запасов жира крупные медведи могут существовать в состоянии сна на протяжении нескольких месяцев. Все это время они поддерживают постоянную высокую температуру тела и основные физиологические процессы, сохраняют активность большинства тканей (на них заживают полученные до спячки раны и появляется новая шерсть там, где волосяной покров был поврежден) и органов, а также постоянство внутренней среды.
Они не едят и не мочатся
Погруженный в спячку медведь для поддержания жизни обходится очень малым количеством энергии. Вместо того чтобы получать ее с пищей, он медленно сжигает накопленный за лето жир. При полном сгорании жира образуются углекислый газ и вода. Во время спячки медведь не мочится, то есть практически не теряет воду. Поэтому даже без воды животное способно сносно поддерживать свой водный баланс за счет сжигания жира. Потери в массе тела медведя за весь период спячки составляют от 15 до 25%.
Они такие не одни
Так же как медведи, зимой в длительный сон впадают барсук, енотовидная собака и енот-полоскун. А вот сурки, суслики, ежи, летучие мыши, некоторые земноводные и пресмыкающиеся погружаются в глубокую спячку: у них температура тела может понижаться до минусовых значений, а сердце бьется всего один-два раза в минуту.
Спячка – период замедления жизненных процессов и метаболизма у гомойотермных животных в периоды малодоступности пищи, когда невозможно сохранять активность и высокий уровень метаболизма. Характеризуется снижением температуры тела, замедлением дыхания и сердцебиения, торможением нервной деятельности (т. н. «глубокий сон») и других физиологических процессов.
Спячка может продолжаться от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от вида, внешней температуры и других условий среды. В ходе спячки бывают периоды, когда температура тела восстанавливается до обычных значений. В течение спячки организм животного питается благодаря запасам питательных веществ, накопленных накануне (жира и др.).
Животное, которое традиционно считают способным ко впадению в спячку, – это медведь. Но степень замедления метаболических процессов у медведя зимой намного меньше, чем у грызунов, насекомоядных и других животных, – поэтому обычно биологи считают, что это нельзя называть спячкой в настоящем биологическом смысле. Также у медведя при спячке температура тела снижается не очень сильно (от 37° до примерно 31°C), и легко и быстро восстанавливается; в то время как у земляных белок (род Xerus) температура тела в спячке может снижаться до −2°C . Процесс, похожий на спячку, известен у нескольких видов рептилий, но пока неизвестно, является ли он настоящей спячкой.
Несколько десятков лет считалось, что гигантская акула в зимний период, опускаясь до придонных горизонтов северных районов океана, впадает в спячку. Но исследования, проведенные в 2003 году Дэвидом Симсом, это опровергли, показав, что акулы в это время активно передвигаются в поисках мест с наибольшим количеством планктона.
Причины спячки
Медведи относится к животным с крупными габаритами. Чтобы прокормиться, им требуется немало пищи. Эти хищники всеядны, однако кто-то предпочитает пищу животную, кто-то – растительную. В холодное время года добыть вторую становится затруднительно, а продержаться долгое время только на поедании прочей живности для медведей – сложно. Отсутствие возможности нормально питаться, и приводит к тому, что они впадают в спячку.
Белые медведи, не имея проблем с пропитанием круглый год, потому как их рацион составляет мясо тюленей и рыба, именно по этой причине не нуждаются в длительном сне. Тем более что зимой на них проще охотиться по крепкому льду. Но и белые медведи спят. На ходу и более чутко и непродолжительно, в весенне-зимний период. Бурые же их родичи из-за нехватки пропитания и впадают в спячку. Сон обеспечивает экономию кислорода в берлоге, а также расход полезных веществ, которые животные накапливают в период активности. Что мешает им запастись вдоволь желудями, кореньями, орехами и прочей пищей, неизвестно. Перемещаться в теплые края для медведей также сложно: они ведут оседлый образ, совершая кочевки лишь при необходимости поиска новых мест для пропитания. Вот все вместе и вынуждает искать иной способ выживания в холодную и голодную пору.
Подготовка
Медведи готовятся к спячке основательно, уже с конца лета – когда световой день начинает сокращаться, а корма еще много. Процесс можно сравнить с откормом свиньи: в день мишка потребляет до 20 000 ккал, нагуливая за сезон до 15 см жира. Кроме обычного жира – белого – есть еще бурый, в котором преобладают ненасыщенные жирные кислоты. Жиры помогут пережить длинный период без пищи.
Чисто технически впадение в спячку выглядит так:
- токоферол, который накапливается в жировой ткани и в печени, тормозит уровень обмена веществ;
- в мозге повышается уровень серотонина, который, обладая мощным сосудосуживающим действием, резко подавляет деятельность ЦНС, эндокринных и других органов, замедляет теплообразование, что приводит к понижению температуры тела и также снижению обмена веществ;
- в берлоге, куда забирается медведь перед спячкой, снижается содержание кислорода, повышается концентрация углекислого газа и понижается температура окружающей среды. И каждая из этих причин также способствует впадению животного в спячку.
Что ест медведь перед спячкой?
Перед залеганием в берлогу хозяину тайги необходимо накопить питательные вещества. Медведь – всеядное животное, но большую часть его рациона в Кузнецком Алатау, как и во многих других местах, составляют корма растительного происхождения: ягоды, травянистые растения, желуди, орехи.
Кедровые шишки – одно из любимейших лакомств медведей и один из лучших нажировочных кормов. Молодые звери могут залезать за ними на деревья и обламывать ветки. Но в основном собирают упавшие шишки с земли. Чтобы добраться до орехов, медведь собирает шишки в кучу и раздавливает их лапами, откуда потом, лежа на земле, выбирает языком орешки вместе со скорлупой. Скорлупа частично выбрасывается во время трапезы, а частично съедается.
Часто внимание мишек привлекают запасы орехов, сделанные бурундуками. Раскапывая норы зверьков, медведи добираются до орехов и поедают их, зачастую вместе с хозяином. Не упускают возможности полакомиться личинками муравьёв, яйцами птиц или рыбой, добывают также мелких грызунов и копытных зверей. Бурый медведь редко сам убивает диких копытных, в основном он пожирает их в виде падали или отбирает добычу других хищников (волка, рыси, росомахи).
Известны факты поедания хищником таких видов диких копытных, как лось, марал, косуля. Добычу или найденную падаль он заваливает хворостом и держится неподалеку, пока не доест тушу полностью. Если зверь не очень голоден, он часто выжидает несколько дней, пока мясо не станет более мягким.
Очень важно, насколько урожайным был год на нажировочные корма. Неурожайные годы могут сильно задержать сроки залегания медведей в берлоги, и звери могут продолжить кормиться даже при двадцатиградусных морозах и почти полуметровом снежном покрове, выкапывая шишки из-под снега, стремясь набрать необходимый для зимовки жировой запас. В благоприятные по кормам годы взрослые медведи накапливают слой подкожного сала до 8-12 см, а вес жировых запасов достигает 40% общего веса зверя. Именно этим накопленным за лето и осень жиром и питается организм медведя зимой, переживая с наименьшими лишениями суровый зимний период.
Это звери, не успевшие набрать достаточный жировой запас, отчего они не могут залечь в спячку. Шатуны, как правило, обречены на гибель от голода и морозов или от охотника. Но не всякий медведь, встретившийся зимой в лесу, будет шатуном. Во «внеурочное время» появляются в лесу медведи, чей сон в берлоге потревожен. Нормально упитанный, но вырванный из зимней спячки медведь вынужден искать новое, более спокойное, пристанище для сна. Часто сон животных прерывается беспокойством со стороны человека.
Берлога медведя
Перед тем как отправится к берлоге, медведь старательно запутывает следы: петляет, идет по буреломам и даже идет задом наперед по собственным следам. Для берлог обычно выбирают глухие и надежные места. Часто они расположены по краям непроходимых болот, по берегам лесных озер и рек, в буреломах и на лесосеках. Бурый медведь устраивает свое зимнее жилище в углублениях под вывороченными корнями или стволами деревьев, иногда на куче хвороста или у старой поленницы. Реже для своего дома выбирает пещеру или роет глубокие земляные норы – грунтовые берлоги. Главное условие – жилище должно быть сухим, тихим и изолированным от присутствия нежданных гостей. Одна из примет близости берлоги – крупные проплешины во мху, обгрызенные или обломанные деревья. Ветками зверь утепляет свое убежище, а пластами мха выстилает подстилку. Иногда слой подстилки достигает полуметра. Бывает, что одной и той же берлогой пользуются несколько поколений медведей.
Как спит медведь в берлоге?
В берлоге, в тепле и безопасности, медведи спят всю долгую и холодную зиму. Нередко мишка спит на боку, свернувшись клубком, иногда на спине, реже сидит, опустив голову между лап. Если во время сна зверя потревожить, он легко пробуждается. Нередко медведь сам покидает берлогу при длительных оттепелях, возвращаясь в неё при малейшем похолодании.
Впадающие в спячку животные (например, ежи, бурундуки и др.) цепенеют, температура их тела резко падает, и, хотя жизнедеятельность продолжается, ее признаки почти незаметны. У медведя же температура тела понижается незначительно, всего на 3-5 градусов и колеблется между 29 и 34 градусами. Сердце бьется ритмично, хотя и медленнее, чем обычно, несколько реже становится дыхание. Зверь не мочится и не испражняется. У любого другого животного в этом случае уже через неделю наступило бы смертельное отравление, а у медведей начинается уникальный процесс повторной переработки отходов жизнедеятельности в полезные белки . В прямой кишке образуется плотная пробка, которую некоторые называют «втулок». Хищник теряет ее сразу же, как покинет берлогу. Состоит пробка из крепко спрессованной сухой травы, шерсти самого медведя, муравьев, кусочков смолы и хвои.
Бурые медведи спят поодиночке, и только самки, у которых есть детёныши-сеголетки, укладываются вместе со своими медвежатами. Длительность спячки зависит от погодных условий, здоровья и возраста животного. Но обычно это период со второй половины ноября по первую половину апреля.
Медведи впадают в оцепенение, но не в анабиоз
Во время спячки в организме медведя происходят серьезные изменения: из-за снижения температуры тела повышается концентрация углекислоты в крови, а увеличение кислотности крови в сочетании с другими факторами вызывает замедление дыхания и частоты сердцебиений. Под влиянием гипоксии (недостатка кислорода) и гипотермии (охлаждения) происходит полное мышечное расслабление и легкое оцепенение.
Такое состояние пониженной функциональной активности живых организмов, обусловленное факторами внешней среды, называется гипобиозом (и это не то же самое, что анабиоз; анабиоз – приостановка жизнедеятельности организма с последующим восстановлением при благоприятных условиях).
Частота дыхания и сердцебиений у медведя в спячке уменьшается в четыре-пять раз, температура тела снижается на 2–7 °С, а общий уровень метаболизма – на 50–70%. За счет запасов жира крупные медведи могут существовать в состоянии сна на протяжении нескольких месяцев. Все это время они поддерживают постоянную высокую температуру тела и основные физиологические процессы, сохраняют активность большинства тканей (на них заживают полученные до спячки раны и появляется новая шерсть там, где волосяной покров был поврежден) и органов, а также постоянство внутренней среды.
Почему медведь сосет лапу?
В народе ходит легенда, согласно которой во время спячки косолапый сосет лапу. Якобы это помогает ему пережить холодную зиму, пока он отсыпается в своем логове. А вот о какой именно лапе идет речь, никто толком сказать не может. Более того, если попробовать найти такую картинку в интернете, то вряд ли у вас что-то получится и это странно, учитывая, что фотокамера есть в любом мобильном телефоне. Так где же правда?
На самом деле все куда проще. Как выяснили ученые, у мишки поверхности лап покрывает очень толстый слой кожи, который позволяет ему передвигаться по каменистой поверхности, совершенно не чувствуя боли. Однако после того, как косолапый впадает в спячку, под старым слоем кожи начинает расти новый слой. Для того, что бы линька происходила как можно быстрее, медведь придвигает к лицу лапу и начинает обкусывать старую кожу. Также считается, что этот процесс может доставлять определенные неудобства зверю, так как подошва начинает сильно зудеть.
Существует и другая, не менее интересная версия, только касается она медвежат, которые сосут лапу, если живут в неволе. С чем это связано? Дело в том, что всю зиму малышу проводят со своей матерью, питаясь ее молоком. Стоит отметить, что соски у нее находятся не по линии живота, как у большинства животных, а в паху и подмышечных впадинах. Медвежонок же на протяжении нескольких месяц ничего не делает, питаясь материнским молоком и держа сосок во рту. В неволе же их принято откармливать из сосочки, как маленьких ребятишек. Но после еды их отпускают, а им, судя по всему, не хватает контакта со своей мамой, вот они и начинают сосать лапу. В природе подобное встречается очень редко.
Особенности спячки
- Поскольку она может длиться до шести месяцев, то у медведя должен быть запас необходимой ему энергии. Где ее взять? На самом деле он откладывается в подкожном жире, который животное набирает во время теплого времени года. Кроме того, когда зверь засыпает, его организм полностью перестраивается. Так, ритм биения сердца заметно уменьшается, кроме того, дышит медведь намного реже. Все это позволяет экономить ему как кислород в берлоге, так и запасы ценных веществ в подкожном жире, которых хватает на долгие месяцы. Кстати, за это время зверь может потерять до половины собственной массы тела!
- Сон косолапого очень чуток, можно сказать, что он дремлет все эти долгие месяцы. Поэтому если недалеко от берлоги пробегает стая волков, которые громко лают, то мишка может запросто проснуться. И ничего хорошего в этом нет, поскольку он оказывается не выспавшимся и в поисках пропитания часто выходят в деревни и разоряет сельские склады.
- В берлогах также рождаются медвежата. В одном помете бывает до пяти особей, причем весят они всего лишь несколько сотен грамм. Они беспомощные, к тому же слепые и первые несколько месяцев сосут молоко матери. Весной, немного окрепнув, они вылазят из логова с мамашей. Все они остаются с ней примерно на протяжении полутора лет. Кстати, оказаться рядом с медведицей, которая вместе с малышами находится на прогулке, не пожелаешь даже врагу, поскольку при любой опасности она готова буквально разорвать своего противника.
Топ-5 животных, впадающих в спячку
Альпийский сурок
«Спит как сурок» – говорят о крепко спящем человеке. Это и верно, и неверно одновременно. Сурок действительно относится к тем животным, которые предпочитают пережидать зиму, погружаясь в сладкие сны. Спячка длится около шести-семи месяцев, в течение которых сурок не ест и не пьет, обходясь исключительно внутренними резервами, накопленными за лето. Сурки зимуют в норах всем семейством: в центре, где будет теплее всего, укладываются спать молодые особи, а вокруг них располагаются взрослые животные. Обычно сурки просыпаются одновременно каждые две недели, чтобы привести себя в порядок, и также синхронно засыпают вновь. Но если становится очень холодно, животные просыпаются вне расписания для того, чтобы теплом своих тел повысить температуру воздуха в норе.
Серый мышиный лемур
Расположенный в тропиках Мадагаскар трудно заподозрить в столь суровом климате, чтобы животные были вынуждены впадать в спячку. Тем не менее серый мышиный лемур настолько нежен, что прибегает к этому механизму адаптации, совершенно нетипичному для приматов, на время относительно холодной и сухой мадагаскарской зимы. Эти животные предпочитают добывать пищу в одиночку, а вот отдыхать – в компании себе подобных. Интересно, что для спячки в группы собираются только самки, а вот самцы зимуют в гордом одиночестве.
Американский белогорлый козодой
Белогорлого козодоя еще называют «спящим», поскольку это единственная птица, которая способна впадать в настоящую зимнюю спячку. Козодои встречаются на всей территории Северной Америки, от Британской Колумбии на севере до центральной Мексики на юге, куда мигрируют на зиму. Так поступает большинство белогорлых козодоев, а вот популяции в штатах Калифорния и Нью-Мексико предпочитают пережидать холода в спячке, забившись в углубления между камнями.
Лесной еж
Обыкновенные лесные ежи впадают в спячку только в местах с суровым климатом. При этом если у самок продолжительность спячки зависит от температуры воздуха и наличия пищи, как и у остальных животных, то самцы больше чувствительны к уровню тестостерона в крови. Снижение уровня этого гормона провоцирует спячку, а повышение – возвращение в активное состояние. При этом у ежей уровень тестостерона привязан к уровню мелатонина, а тот, в свою очередь, зависит от продолжительности светового дня. Впрочем, пока не совсем ясно, как ежи, находясь глубоко под землей, оценивают обстановку на поверхности: световой день, температуру окружающей среды и наличие пищи. Возможно, именно для этого они делают перерывы в спячке.
Американская лесная лягушка
Зимой лесные лягушки, обитающие в Канаде и на севере США, больше похожи на искусно вырезанные из пестрой яшмы фигурки, покрытые ажурным кружевом изо льда и снега. Трудно поверить, что они оживут, стоит только их отогреть. Главная угроза, которую представляет для животных холод, – это то, что жидкость в организме превращается в кристаллы льда, которые разрушают клетки. Теплокровные животные решают проблему, просто поддерживая температуру тела выше 0 °С, а вот холоднокровным пришлось превратиться в настоящие химзаводы по производству криопротекторов. Так, американская лесная лягушка в преддверии зимы не только повышает в крови уровень мочевины, известной своими антифризными свойствами, но и накапливает в печени гликоген. При похолодании гликоген начинает превращаться в глюкозу. Лягушка буквально пропитывается сахарным сиропом, который снижает температуру замерзания (как известно, варенье не замерзает). Благодаря этим ухищрениям лед образуется только вокруг клеток, а не внутри них, что позволяет лесным лягушкам успешно переносить низкие температуры.
Видео
Источники
- https://www.moya-planeta.ru/travel/view/top10_zhivotnyh_vpadajushhih_v_spyachku_17557/
http://www.nexplorer.ru/print/news__11884.htm
https://ru.wikipedia.org/wiki/Спячка
Много загадок хранит в себе природа, много еще неразгаданного и необъяснимого в ней. И все же, с ходом времени, в результате наблюдений и экспериментов человечеству удалось дать ответ на некоторые из них.
Например, почему медведь зимой спит и все ли виды этих животных впадают в спячку? Как в условиях абсолютной бескормицы животному удается сберечь жизнедеятельность организма на прежнем уровне и продолжить активно охотиться после длительного голодания? Почему бурые медведи впадают в зимний сон, а их белые сородичи - нет? На эти и другие вопросы даст ответы данная статья.
Почему медведь зимой спит
Как известно, бурые медведи относятся к достаточно крупным животным. Поэтому, чтобы прокормиться, им необходимо приличное количество пищи. И хотя они всеядны, в зимний период времени растительная часть рациона исчезает, а выжить только благодаря поеданию прочей живности - птиц, мелких млекопитающих, яиц, падали, насекомых, рыбы - достаточно сложно. Да и найти зимой лягушек, муравьев, слизней невозможно, а охотиться на зайцев и кабанов - проблематично, поскольку они попросту убегают от косолапого, который под собственным весом проваливается в снег и не способен быстро двигаться.
Примечание: Именно из-за невозможности полноценно питаться эти хищники впадают в спячку. Под спячкой понимают период замедления процессов жизнедеятельности во время малодоступности пищи, когда животное не может сохранять активность и прежний уровень метаболизма.
Характерными признаками зимней спячки называют: снижение температуры тела, замедление работы дыхательной системы и сердца, торможение нервной деятельности. Так, во время зимнего сна температура тела у бурого мишки понижается с 37-38 до 31-34 градусов, а его метаболические процессы замедляются. Однако этот сон не является очень крепким, ведь при малейшей опасности животное просыпается и может выходить из берлоги (рисунок 1).
Рисунок 1. С приближением зимы медведи становятся вялыми и начинают готовиться к спячке
Впадению в спячку предшествуют появление вялости, замедленности движений, снижение аппетита животного. В таком состоянии зверь не испражняется и не мочится, ведь все отходы жизнедеятельности перерабатываются в белки, необходимые для поддержания процессов жизнедеятельности. Продолжительность зимнего сна может составлять от 2,5 до 6 месяцев в зависимости от погодных условий и количества накопленных животным полезных веществ.
Спячка заканчивается весной с появлением первой травы. При этом медведи покидают свои убежища в разные сроки: первыми выходят взрослые самцы, потом - молодые особи. Самки с детенышами покидают берлоги в последнюю очередь - в апреле-мае. Это связано с тем, что самка приводит потомство в январе-феврале, поэтому с приходом весны детеныши еще слишком малы, чтобы выпускать их во внешнюю среду, полную опасностей. Уже сначала осени животные начинают усиленно питаться, подбирая ягоды и фрукты, поедая насекомых и овес. Таким способом они накапливают подкожный жир, столь необходимый им для зимней спячки, а у самок - еще и для выкармливания малышей.
Особенности спячки медведей зимой
Пища, потребляемая животными, является источником энергии, за счет которой они существуют. Поэтому, чем активнее образ жизни, тем в большем количестве энергии нуждается организм, тем больше пищи следует потреблять. Поэтому, при недостаточном количестве корма появляется необходимость снизить интенсивность всех обменных процессов, что можно достичь, пребывая в состоянии покоя (рисунок 2).
Примечание: Именно по этой причине медведи впадают в зимний сон, когда растительная пища, что составляет 80% их рациона, исчезает.
Тем не менее, даже во время спячки животное может просыпаться в случае опасности и проявлять достаточную активность. Это объясняется тем, что расходы энергии во время зимнего сна минимальны, а клетки получают ее ровно столько, сколько необходимо для поддержания жизнедеятельности организма. Запасы жира и гликогена, накопленные за активный период года, расходуются постепенно, поэтому их хватает до наступления весны. И напротив, животное, недостаточно запасшееся жиром, имеет гораздо меньше шансов проспать до весны. Голодный зверь выходит из берлоги раньше времени и бродит в поисках пищи, оставаясь агрессивным и опасным для человека. Медведь-шатун может нападать на собак или домашнюю скотину, ищет еду на свалках или попрошайничает у людей, выходя на автомобильные дороги.
Рисунок 2. Во время спячки все процессы жизнедеятельности замедляются
Кроме жира и гликогена, еще одним источником энергии является кислород. Во время зимнего сна организм малоактивен, его ткани нуждаются в небольшом количестве кислорода и питательных веществ, поэтому кровь, которая их переносит, двигается гораздо медленнее, частота сокращений сердца уменьшается, частота дыхания значительно снижается, соответственно, затраты энергии сокращаются. И хотя после зимней спячки зверь может потерять до половины массы собственного тела, он все же находит силы выйти из берлоги и начать активную жизнедеятельность даже после 3-месячной голодовки.
Наблюдая за животными в берлоге, ученым удалось узнать, что хищники не сосут лапы, как принято считать, а облизывают их, чтобы унять зуд, который возникает в результате смены кожного покрова на подушечках конечностей. Таким образом, впадение в зимнюю спячку - это заложенный генетически защитный механизм, позволяющий организму медведя приспособиться к недостатку питательных ресурсов.
Как медведь зимой спит в берлоге
В теплой и безопасной берлоге медведь может проспать всю зиму. Чаще всего животное располагается на боку, свернувшись клубком, иногда - на спине, реже - в положении сидя, опустив голову между лап. Самцы и молодые половозрелые особи спят поодиночке, а самки, у которых есть детеныши-сеголетки, укладываются вместе с ними (рисунок 3).
Примечание: В отличие от других животных, которые во время зимней спячки цепенеют и не подают признаков жизни, температура тела понижается незначительно, всего на 3-5 градусов, их сердце бьется ритмично, хотя и сбавляет свой темп, а дыхание становится несколько реже. Поэтому зверь легко пробуждается от зимнего сна в случае тревоги, а нередко и сам покидает берлогу при длительных оттепелях, возвращаясь в нее при ощутимом похолодании.
Если температура в берлоге становится очень низкой, дремлющее животное просыпается, зарывается поглубже и снова засыпает. Во время зимнего сна организм животного не выводит продуктов жизнедеятельности, а повторно перерабатывает их в полезные белки и воду.
Рисунок 3. Виды и устройство берлоги
Понадобилась не одна тысяча лет естественного отбора, чтобы сформировалась такая сложная система приспособлений животного к суровым климатическим условиям. Зимняя спячка бурого медведя обычно продолжается около четырех месяцев (со второй половины ноября по первую половину апреля), что зависит от погодных условий, возраста и здоровья животного.
Почему белые медведи не спят зимой
Бурый и белый медведи, произошедшие от общих предков всего 150 тысяч лет назад, и нередко скрещивающиеся в дикой природе, разительно отличаются повадками и способом жизни. Так, бурый мишка в холодное время года впадает в состояние зимнего сна, а вот его белый собрат почти не спит зимой. Он дремлет более чутко и непродолжительно, обычно в весенне-зимний период. Исключение составляют только беременные или выкармливающие новорожденных малышей самки.
Рисунок 4. Белые медведи сильно отличаются от своих бурых сородичей
Особенности такого поведения объясняются тем, что рацион белого медведя состоит, в основном, из мяса тюленей и рыбы, которые доступны почти круглый год, даже во время зимних холодов, когда он имеет возможность охотиться на них по крепкому льду. Хищники выхватывают тюленей из лунок, сквозь которые те дышат, или же хватают нерп на льду во время отдыха. К концу лета, когда лед почти полностью тает, медведю становится сложнее охотиться, поскольку добыча легко уплывает от него или убегает по суше. Тогда животному приходится довольствоваться тушами мертвых китов или моржей, найденных на берегу, а иногда и вовсе голодать.
Примечание: В такие периоды временного голодания животные как бы «спят на ходу». Иными словами, их организм имеет все признаки спячки. Так, концентрация мочевины в их крови резко падает, что у бурого медведя вызывает вялость, сонливость и потерю аппетита.
Белый же медведь в спячку не впадает, а при наличии пищи способен поднять концентрацию мочевины до нормального уровня:
- Организм белого мишки использует мочевину для синтеза аминокислот и белков плазмы крови, которые обеспечивают поддержание необходимого уровня обмена веществ в организме.
- Чем ниже содержание мочевины, тем реже ее необходимо выводить, а значит, потребность в утолении жажды также снижается, что в условиях недостатки кормов энергетически оправдано, ведь для того, чтобы получить воду из снега в условиях Арктики, необходимо много энергии для его согревания. Поэтому, как только появляется лед, белый медведь выходит на охоту, ведь от нее зависит благополучие животного в будущем году.
- Самкам, выхаживающим малышей, приходится зимовать в берлоге. Это связано с тем, что детеныши белого подвида рождаются совсем маленькими, слепыми и беспомощными. Их тело покрыто не шерстью, а коротким пушком, который неспособен защитить животное от северных холодов.
- Белые медведицы обустраивают берлоги на берегу, в снежных заносах, а в случае недостаточного количества снега - даже в норе, вырытой в мерзлом грунте.
- Обычно самки залегают в берлогу тогда, когда охота становится проблематичной из-за таянья льда.
До рождения малышей они, преимущественно, спят. Детеныши (обычно двое) появляются на свет, как правило, в ноябре-январе и остаются в берлоге до весны. Находящаяся вместе с ними самка находится в состоянии зимнего сна, то есть, не ест, не пьет, и не испражняется, выкармливая при этом потомство молоком (рисунок 4). Все эти процессы возможны благодаря тому, что сразу после спаривания, которое происходит в апреле-мае, беременные самки начинают усиленно питаться, чтобы накопить необходимый запас питательных веществ. Нередко медведицам удается повысить массу своего тела на 200 килограмм, при этом развитие зародышей приостанавливается на ранней стадии и возобновляется только осенью, ближе ко времени залегания самки в берлогу, что зависит от нескольких факторов, например, погодных условий или темпов накопления животным питательных веществ. Интересным также является тот факт, что за период зимнего сна медведице удается не только выкормить малышей, но и не потерять массы костей и мышц, ведь во время спячки расходуются только жировые отложения. Из всего выше описанного выходит, что именно белые медведи более всего приспособлены к зимнему сну.
В видео вы сможете увидеть, как выглядит берлога для зимней спячки медведя.
Каждую осень медведи умеренных и полярных широт (в частности бурый и черный) начинают готовиться к спячке. Всю весну, лето и осень эти животные активно питались, нагуливая запасы жира на зиму. А теперь, когда наступают холода, они ищут подходящее укрытие для того, чтобы перезимовать. После того, как укрытие найдено, медведь впадает в спячку.
Спячка медведей в некоторых случаях длится до полугода. Во время спячки некоторые виды, например, черный медведь (Ursus americanus), снижают пульс с 55 ударов в минуту до примерно 9. Уровень метаболизма снижается на 53%. Естественно, все это время медведи не едят, не пьют и не производят отходы жизнедеятельности. Как им это удается?
Для понимания того, что происходит в теле медведя во время спячки необходимо сразу уточнить, что представляет собой сама спячка. И почему это не «анабиоз» в прямом смысле слова. В буквальном понимании этого термина «анабиоз» представляет собой процесс полной неактивности животного. В это время уровень метаболизма снижается до показателей, которые для большинства высших животных являются несовместимыми с жизнью.
Некоторые виды земноводных (некоторые тритоны и лягушки) замерзают в морозы, без вреда для себя оттаивая при наступлении теплого сезона. Безболезненным это «промерзание» буквально насквозь для них является в связи с выработкой специфического вещества, имеющего свойства антифриза, который препятствует замерзанию воды в их организме.
Медведи не замерзают. Температура их тела во время спячки остается достаточно высокой, что позволяет им очнуться в случае какой-либо опасности, выйдя из берлоги. Кстати, медведей, которые проснулись раньше времени, называют «шатунами». Они представляют значительную опасность для человека, поскольку зимой медведь не может найти достаточное количество пищи, и всегда голоден, и агрессивен.
Некоторые исследователи утверждают , что медведи не впадают в анабиоз, как и говорилось выше. Но есть и ученые, которые называют медведей «супер-анабиозниками» , поскольку не есть, не пить и не испражняться по полгода, оставаясь при этом в состоянии быстро выйти из спячки - это уникальное явление в животном мире.
«По моему мнению, медведи лучшие анабиозники в мире», - говорит Браян Барнес (Brian Barnes) из Института арктической биологии Университета Аляски (Фэйрбенкс). Этот ученый провел три года, изучая особенности спячки черных медведей.
«Их тело - закрытая система. Они могут провести всю зиму, используя только кислород для дыхания - это все, что им нужно», - говорит Барнес.
Почему медведи не испражняются во время спячки? Если коротко, то потому, что в их организме в это время образуется фекальная пробка . Это особая масса, которую исследователи уже давно находили в пищеводах медведей, впавших в спячку.
Ранее считалось, что медведи перед тем, как залезть в берлогу, поедают большое количество растительного материала, шерсти других медведей и других материалов, которые не перевариваются, и которые потом образуют пробку в кишечнике животного. Ученые, которые пришли к такому выводу, во многом полагались на информацию, полученную от охотников на медведей. Те утверждали, что способ питания, о котором говорилось выше, приводил к «скреплению кишечника» и животное просто не могло во время сна провести акт дефекации.
На самом деле, это не так. Медведи ничего особенного не едят перед спячкой. Они, как всеядные животные, стараются потреблять любую доступную им еду, включая фрукты, овощи, орехи, мясо, рыбу, ягоды и многое другое.
А во время спячки кишечник животного продолжает работать. Не в режиме прежней активности, но все же он работает. Клетки продолжают делиться, осуществляется кишечная секреция. Все это формирует небольшое количество фекалий, которые и накапливаются в кишечнике животного. Формируется «пробка» диаметром от 3,8 до 6,4 сантиметров.
«Фекальная пробка - это те же отходы жизнедеятельности, которые находятся в кишечнике животного так долго, что стенки кишечника абсорбируют жидкости из этой массы, оставляя ее сухой и твердой», - говорится на сайте Североамериканского центра изучения медведей. Таким образом, организм медведя не теряет такую необходимую ему воду, запасы которой в берлоге восполнить практически невозможно.
Специалисты размещали в берлогах медведей камеры, которые записывали все происходящее во время спячки. Как оказалось, волокна растений и шерсть часто являются составной частью пробки потому, что медведь даже во время спячки может подбирать что-то с земли в берлоге, а может и слизывать свою шерсть.
После того, как медведь выходит из берлоги, они очищают кишечник, который начинает функционировать нормально. Обычно дефекация происходит уже на пороге берлоги. Поэтому никакой мистики или загадки, как об этом говорят некоторые охотники или даже ученые, в медвежьей пробке нет. Все это - продукт жизнедеятельности организма. Кстати, медведь в берлоге вовсе не сосет лапу. Дело в том, что в январе и феврале происходит смена кожного покрова на подушечках лап. Старая кожа лопается, зудит, что причиняет медведю известные неудобства. Для того, чтобы облегчить зуд, медведь облизывает лапы.
Для того, чтобы прояснить детали процесса спячки у медведей, я запросил комментарий у ученых из Криворожского государственного педагогического университета.
Каким образом медведи поддерживают свой организм в состоянии спячки?
Каждое животное существует за счет обмена веществ и энергии, которые обеспечиваются потребляемой пищей. Естественно, что чем активнее образ жизни и интенсивнее физиологические процессы, тем больше «топлива» в виде пищи нужно вводить в организм. В организме же, пребывающем в состоянии покоя в виде спячки, интенсивность всех обменных процессов сведены до физиологического минимума. То есть, энергии затрачивается ровно столько, сколько ее необходимо для того, чтобы зверь оставался живым и чтобы не произошли дегенеративные процессы в тканях и органах в связи с нехваткой энергии. В целом это состояние можно сравнить с тем, что происходит во время обычного сна, но, естественно, оно более «утрированно».Основным потребителем энергии в организме являются головной мозг и мышцы (не менее 2/3 всей энергии организма). Но поскольку мышечная система во время сна неактивна, то энергии ее клетки получают ровно столько, сколько необходимо для поддержания их существования. Поэтому на «малых оборотах» начинают работать и остальные органы, также получающие весьма мало энергии. Пищеварительной системе по сути нечего переваривать (поскольку кишечник почти пуст, как было сказано выше). Откуда же тогда берется этот минимальный объем энергии, который все же зверю необходим? Он извлекается из запасов жира и гликогена, накопленных за активный период года. Расходуются они постепенно и обычно их хватает до самой весны.
Кстати, шатунами довольно часто становятся именно те медведи, которые летом «плохо кушали». Известно немало устных рассказов о том, что шатунов в голодные годы больше. Итак, запасы жира и гликогена – основной источник энергии. Еще одним жизненно важным веществом является кислород. Но поскольку организм малоактивен, то и кислорода нужно гораздо меньше. Таким образом, частота дыхания значительно снижается. А если ткани организма при спячке требуют весьма малое количество кислорода и питательных веществ, то и крови, которая их переносит, можно двигаться гораздо медленнее. Поэтому и частота сокращений сердца значительно уменьшается, а соответственно, сердце потребляет также меньше энергии. С экономией воды связано не только «закупоривание» кишечника, но фактическая приостановка деятельности почек.
Есть ли другие примеры спячки среди теплокровных животных?
Такое приспособление, как спячка у медведей является весьма необычным для теплокровных явлением, но вовсе не уникальным. Она также есть у ежей умеренных широт, обитателей степей Евразии сурков, некоторых представителей семейства Куньих (барсук). В особенно холодные и голодные зимы в подобное состояние могут впадать белки и енотовидные собаки, но ненадолго, а их процессы жизнедеятельности не замедляются так, как это бывает у медведей. Кроме зимней спячки (гибернации), бывает также и летняя спячка (эстивация). В последнюю впадают некоторые обитатели жарких пустынь (некоторые насекомоядные, грызуны, сумчатые).Это бывает в наиболее жаркие периоды года, когда добыча корма и воды становятся гораздо более энергозатратными и, по сути, неэффективными. Поэтому животному проще впасть в спячку и переждать неблагоприятные условия. Кроме сезонной спячки бывает также и суточная. Она характерна для некоторых летающих теплокровных – колибри и летучих мышей. Дело в том, что и одни, и другие во время полета очень быстро машут крыльями. Благодаря этому их полет стал более маневренным, а добыча корма более эффективной. Но за все в природе нужно платить. Их летательные мышцы потребляют очень много энергии, которой не хватает на полные сутки (несмотря на то, что и колибри, и летучие мыши за активную фазу суток потребляют пищи массой более половины собственной массы).
Как видим, скорость обмена веществ у них просто колоссальна. Поэтому во время сна (а отдых в виде сна необходим каждому животному – это также нормальный и обязательный физиологический процесс) их жизнедеятельность снижается до параметров, сравнимых с теми, что наблюдаются у медведей.
Чем отличается состояние спячки медведей от, например, анабиоза лягушек?
У теплокровных физиологические процессы при спячке не могут быть полностью «выключенными». На то они и теплокровные – необходимо самостоятельно произведенное тепло. Другую картину можно наблюдать у пойкилотермных животных – их процессы жизнедеятельности практически полностью приостанавливаются. То есть клетки организма пребывают практически в законсервированном состоянии до наступления лучших времен – когда пригреет солнце и даст достаточно тепла, что разогреть тело. Это бывает у всех земноводных умеренных и более северных широт.Известен факт, что особи хвостатого земноводного сибирского углозуба после того, как были буквально вмерзшими в лед на протяжении нескольких десятилетий (!) после оттаивания «оживали» и чувствовали себя вполне нормально. Также в анабиоз впадают и зимующие змеи и ящерицы, но их организм не настолько живуч (замерзания они не перенесут). Другой пример – рыбы, живущие в пересыхающих водоемах Африки, Южной Америки и Австралии, и закапывающиеся в ил на период засухи. Процессы, происходящие в их организме в этот период близки к тем, что происходят у земноводных – почти полная приостановка жизнедеятельности до лучших времен.
Что касается рептилий жарких стран, то нужно сказать, что, хотя они и холоднокровные, но переживание неблагоприятных условий у них больше сходно с таковым у теплокровных – значительное снижение интенсивности физиологических процессов, но не остановка (солнечной тепловой энергии ведь достаточно). Крупные рептилии (крокодилы, питоны и удавы) таким образом «отдыхают» до года, переваривая съеденную крупную добычу.
Можно ли искусственно создать режим спячки для животных, которые не впадают в спячку?
Нет. Это будет ненормальное состояние, подобное коме.Как мог появиться подобный механизм зимовки у медведей? Вырабатывался ли такой механизм в течение многих сотен тысяч лет или появился спонтанно?
Все физиологические процессы контролируются генетически. В ходе эволюции у определенной группы особей могла возникнуть некая физиологическая особенность, заключающаяся в особом режиме сна (суточного, нормального) в холодный период года, сопровождающемся небольшим спад физиологической активности и падением температуры тела на 1-2 градуса.Такая особенность дала этим особям некое преимущество в плане более экономного расхода энергии в условиях с меньшим количеством корма. При этом она стала давать настолько большое преимущество в выживаемости, что постепенно в популяции остались только такие мутанты. В дальнейшем отбор по этому признаку продолжился – сон становился все более продолжительным и глубоким, а интенсивность процессов организма уменьшалась все больше. Наконец животные научились обустраивать берлоги. Кстати, эта особенность могла дать значительное преимущество еще и потому, что как раз во время спячки самка рожает детенышей и они в это время находятся в тепле и защите, скрытые от посторонних глаз. В целом эволюция явления зимней спячки продолжалась (а может и продолжается) на протяжении конечно же не меньше, чем нескольких сотен тысяч лет.
За помощь в подготовке статьи редакция Geektimes благодарит:
Брошко Евгения Олеговича, к.б.н., старший преподаватель, кафедра зоологии КГПУ (Криворожский государственный педагогический университет)
Евтушенко Эдуарда Алексеевича, к.б.н., доцент, кафедра ботаники и экологии КГПУ
О том факте, что каждую осень черные и бурые медведи впадают в спячку, знает каждый школьник. Но сколько спят медведи, точно не смогут ответить даже взрослые. Всю весну и лето медведь активно питается, чтобы обеспечить на зиму свой организм необходимым запасом жира. И с наступлением первых холодов начинает искать подходящее место для зимовки, обустраивает его мхом и пожухлой травой, после чего засыпает. На этот период он как бы «переключается» на экономный режим существования. То есть медведь не столько спит, сколько чутко дремлет, чтобы обезопасить себя от нападения врагов.
В большинстве случаев медведи впадают в спячку в ноябре, но если этот месяц выдается достаточно теплым, то время сна может сдвинуться на декабрь. Что примечательно: эти животные не спят непрерывно, иногда они даже могут выглядывать из берлоги, чтобы «разведать обстановку». Бывает, что медведь может сменить место зимовки по причине того, что первоначально выбранное укрытие оказывается неудобным или излишне сырым. Если же другое место отыскать не удается, полусонное животное начинает шататься по лесу, из-за чего медведь и получил название «шатун». В этот период он становится опасен.
Медведи не спят непрерывно, иногда они даже могут выглядывать из берлоги, чтобы «разведать обстановку»
В отличие от самцов, которые даже зимой охраняют свою берлогу, спячка самок протекает по-другому, поскольку в это время они производят потомство. Причем медведица может спокойно спать: ее организм работает так четко, что медвежата и накормлены, и согреты до пробуждения мамы. Тогда как сама самка во время спячки не ест и не пьет, только переворачивается с боку на бок, инстинктивно оберегая малышей. Медведица беспробудно спит до самой весны и просыпается истощенной. Сразу после пробуждения первое, что она делает, – отправляется на поиски еды, преимущественно это ягоды: клюква и брусника.
Точно ответить на вопрос, сколько спят медведи зимой, нельзя, поскольку определенной цифры нет. Они просыпаются, когда начинает таять снег и греть солнце. А также когда их запасы жира заканчиваются. Во многих регионах это происходит по-разному, в среднем медведь спит от трех до пяти месяцев. В наших лесах спячка длится примерно 150 дней, а в северных широтах может продолжаться до 200 дней. На Кавказе медведи не спят вообще, в этом у них просто нет необходимости. Так же, как и у белых медведей: они тоже не спят по причине того, что привыкли к другой пище, которая зимой никуда не девается.
Видео по теме
Бурые медведи. Карпатские леса и горы:
Спячка: