Что происходит с организмом медведя во время спячки? Комментарий специалиста

Что происходит с организмом медведя во время спячки? Комментарий специалиста

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.

Читать еще:  Совместимость он петух она кабан. Мужчина-Свинья (Кабан) - женщина-Петух. Дружба между Петухом и Свиньей по китайскому календарю

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.

Читать еще:  Прозрачная слизь с белыми прожилками при беременности. Прозрачные выделения при беременности на ранних сроках. Темные кровянистые выделения

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

Подготовка к спячке

За три недели до зимнего сна медведь начинает отъедаться. В эти дни он будет есть в три раза больше обычного. Главная задача на данном этапе – набрать как можно больше жира, чтобы пережить зиму.

Быстро располнеть медведю помогают кедровые шишки. Животное лазает за ними на деревья или разграбляет запасы бурундуков, при этом сами грызуны тоже становятся трапезой косолапого.

Мишки не брезгуют падалью: крупных рогатых отбирают у хищников. Медведь не отходит от добычи до тех пор, пока не съест всю тушу, мясо закрывает от посторонних глаз ветками и травой. Перед спячкой едят много рыбы, предпочтение отдают жирным сортам.

За три недели такого меню объем жира доходит до 40% от общей массы тела. За несколько дней до самого сна, мишка начинает питаться скромней: переходит на растительную еду и сокращает объем потребляемой пищи в 3 раза. Эта мера позволяет очистить желудок, чтобы во время спячки в нем не начались процессы гниения.

Медвежья спячка: что происходит с животным во время длительного сна?

Зимняя спячка – один из наиболее интересных инструментов выживания млекопитающих. В отличие от анабиоза, когда холоднокровное существо промерзает буквально насквозь, температура тела медведей остается высокой, а животное легко просыпается в случае опасности.

Что происходит с медведем во время спячки? Куда деваются его продукты жизнедеятельности во время сна? Правда ли медведицы рожают зимой? Как у хищников выработался такой механизм зимовки?

Рацион бурого медведя на 3/4 состоит из насекомых и растительной пищи: орехи, ягоды, корневища, стебли растений и т.д. Зимой, по очевидным причинам, данные источники пищи оказываются недоступными. Охота в условиях глубокого лесного снега и при весе животного в 250 кг отнимает много энергии и оказывается безуспешной.

Таким образом, единственным выходом не погибнуть от голода для существа остаётся переждать неблагоприятные условия внешней среды впав в спячку.

В период глубокого сна организм медведя снижает пульс до 9 ударов в минуту. Уровень метаболизма падает на 53%. Основным потребителем энергии в теле любого животного являются мышцы и мозг. Чуть менее энергозатратны пищеварительная и сердечно-сосудистая системы.

Читать еще:  Экологическая сукцессия классификация и типы. Сукцессия экологической системы. Изменение экосистем при стрессовых воздействиях

Однако мышцы и мозг в момент сна неактивны, а работа пищеварительной и сердечной систем существенно замедленна. Клетки и органы расходуют энергию лишь для поддержания своего существования.

Эта энергия берется из подкожного жира и гликогена, который накапливается в активный период жизни – с середины марта до начала ноября. За зиму хищник теряет до 80 кг веса. Воду животное получает расщеплением жира, как верблюды и другие обитатели пустыни. Таким образом медведь живёт несколько месяцев, пока не проснётся.

Медвежьи тайны

В обычных условиях голодание и обездвиженность приводят к атрофии мышц. Однако медведи неподвижно лежат в берлогах по 6 месяцев, но сохраняют весь объем мышечной ткани. Как им это удается?

По мнению биологов Барселонского университета, в плазме хищника выделяется мощный, но пока не выявленный ингибитор, который препятствует распаду белка. Благодаря ему организм сжигает только жир, но не мышечную массу.

Ученые надеются, что в будущем это открытие позволит человечеству лечить заболевания обмена веществ и значительно расширит возможности нашего тела.

Другой удивительной особенностью организма является то, что за период сна животное не испражняется. Это условие спасает существо от потери жидкости, восполнить которую было бы невозможно, не проснувшись.

Согласно британскому исследователю Браяну Барнесу из Университета Аляски, в кишечнике медведя образуется фекальная пробка. Дело в том, что даже во время сна кишечник хищника продолжает работать: делятся клетки, осуществляется кишечная секреция.

Всё это обуславливает формирование некоторого количества отходов. Они накапливаются в кишечнике и обезвоживаются. Когда медведь просыпается, он тут же очищает свой кишечник естественным путем, часто, прямо возле входа в берлогу.

Любопытно, что медведицы способны даже рожать детей во время спячки! Когда они просыпаются, обнаруживают рядом уже довольно крупных и более или менее самостоятельных медвежат. С эволюционной точки зрения, подобный механизм позволяет существам сберечь потомство в наиболее уязвимый для них период развития.

Столь необычный стиль жизни медведей был спровоцирован генетической мутацией, произошедшей более 200 тысяч лет назад. Сон дал настолько весомые преимущества в выживании, что спустя тысячелетия на планете остались только такие особи.

Специалисты размещали в берлогах медведей камеры, которые записывали все происходящее во время спячки

А во время спячки кишечник животного продолжает работать. Не в режиме прежней активности, но все же он работает. Все это формирует небольшое количество фекалий, которые и накапливаются в кишечнике животного. Таким образом, организм медведя не теряет такую необходимую ему воду, запасы которой в берлоге восполнить практически невозможно.

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.

Поэтому никакой мистики или загадки, как об этом говорят некоторые охотники или даже ученые, в медвежьей пробке нет. Все это — продукт жизнедеятельности организма. Для того, чтобы прояснить детали процесса спячки у медведей, я запросил комментарий у ученых из Криворожского государственного педагогического университета.

Этапы приготовления медведя к спячке

Подготовка к зимней спячке медведя заключается в том, чтобы максимально накопить запасы подкожного жира. Зимняя спячка медведя происходит в берлоге, он сам ее подготавливает и утепляет, чтобы максимально уютно провести суровый зимний период. Место для берлоги медведь выбирает в укромном и труднодоступном месте. Это могут быть прикорневые ямы, пещеры, ущелья или место под поваленным деревом. К выбору места для зимовки медведь подходит со всей серьезностью, ведь обычно он туда возвращается из года в год.

Когда же подъём?

Первыми берлоги покидают взрослые самцы, где-то в конце марта. Так как есть в это время медведям практически ещё нечего, а образ жизни сменяется на активный, именно в этот период идёт основная потеря жирового запаса. Хотя и так за зиму животные могут терять до 30% от своего веса – цифра зависит от многих факторов (скажем, внешних температур, наличия или отсутствия снежного покрова и др.). Молодые самцы «просыпаются» к середине апреля, когда уже появляется трава. Медведицы с малышами покидают берлоги позже всех — к концу апреля, а иногда даже и в начале мая.

Точных данных о том, сколько в Тверской области обитает медведей, нет и быть не может, поскольку методики недостоверны, сведения обрывочны. Впрочем, это касается всей России в целом. Хотя медведь считается символом нашей страны, даже брендом, животные эти малоизучены. Данные могут собирать охотохозяйства, учёные в заповедниках (регистрируют медвежьи следы или считают особей по овсяным полям). Цифры весьма условны. Может, 2000 особей, может меньше/больше. Пока достоверное одно – медведь не считается редким видом в тверском регионе.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector