Кто впадает в спячку зимой
. 10 животных
Бурый медведь
Эволюционно спячка возникла как адаптивный компромисс. Чтобы не погибнуть в неблагоприятное время года, животное «отключает» организм и дожидается подходящего момента. Благодаря этому популяции сохраняются, даже если условия жизни в регионе крайне суровые. Рассказываем, кто именно засыпает на зиму и как это происходит.
Что такое спячка
Чаще всего спячка встречается у мелких млекопитающих: грызунов, насекомоядных и рукокрылых
Спячка у животных — это особое физиологическое состояние, при котором организм замедляет жизненные процессы до минимума. Температура тела падает, дыхание и сердцебиение становятся редкими, обмен веществ сокращается в десятки раз. Это позволяет животному долгое время обходиться без пищи и воды, используя только накопленные запасы [1], [2].
Спячка бывает нескольких видов. Зимняя гибернация характерна для животных умеренного и холодного климата: ежей, сурков, сусликов, барсуков. Она помогает пережить зиму, когда еда недоступна. Летняя спячка, или эстивация, наблюдается у обитателей жарких и засушливых районов — например, у улиток, пустынных грызунов и некоторых амфибий [3]. В этот период животные зарываются в почву или прячутся в укрытиях, чтобы дождаться сезона дождей.
Ученые выделяют и дневную «торпидность» — кратковременное засыпание на сутки, которое помогает мелким видам, например, колибри или летучим мышам, экономить энергию ночью или в холодное утро [1], [4].
Как животные впадают в спячку
Спячка превращает самый неблагоприятный сезон в «пауза-режим» до возвращения ресурсов
Сигналом служат сокращение светового дня, похолодание или засуха. У животных запускаются биологические часы, регулируемые гормонами. Перед спячкой они активно накапливают жир, который станет главным источником энергии.
Погружение в спячку происходит постепенно. Температура тела понижается, обмен веществ замедляется, дыхание и сердцебиение становятся редкими. У сусликов сердце во сне сокращается всего несколько раз в минуту, а дыхание настолько замедляется, что кажется незаметным. Благодаря этому организм расходует энергию очень экономно, а животное может провести без пищи недели и месяцы [1], [2], [4].
Почему животные впадают в спячку
Спячка — это универсальный способ выживания, который возник как результат эволюции. Карликовый опоссум (Cercartetus nanus)
Основная функция спячки — сохранить жизнь и энергию в условиях, когда привычная стратегия добычи пищи перестает работать [5].
- Дефицит ресурсов. В холодных широтах зимой исчезает растительность, насекомые уходят в покой, а многие животные становятся недоступны для охоты. Для мелких млекопитающих и насекомоядных это означает прямую угрозу голода. В спячке же организм тратит накопленный жир, иногда снижая энергетические потребности в десятки раз.
- Неблагоприятная среда, экстремальные температуры. В холоде или жаре организм теряет слишком много энергии на поддержание жизнедеятельности. Глубокое торможение процессов позволяет переждать мороз или зной, не подвергая себя риску. Например, улитки в пустыне уходят в летнюю спячку, сворачиваясь в плотный кокон, который защищает их от обезвоживания.
- Защитная функция. Спящее животное становится менее заметным для хищников: оно прячется в норе, в дупле или в земле. При этом сама спячка делает организм более устойчивым: снижается чувствительность к боли, замедляются реакции, уменьшается потребность в кислороде. Так, некоторые лягушки способны переносить промерзание тканей и остаются живыми после оттаивания.
Какие животные впадают в спячку зимой
У некоторых видов спячка принимает по-настоящему экстремальные формы. Так, у восточного карликового поссума (Cercartetus nanus) из Австралии описаны эпизоды почти круглогодичного сна. В лабораторных условиях восточный карликовый поссум при температуре воздуха около +7 °C оставался в состоянии длительной гибернации более 12 месяцев, полностью полагаясь на заранее накопленный жир [4]. Собрали еще несколько примеров животных, которые впадают в спячку.
Сурок
Некоторые сурки обитают на высокогорье, а спячка помогает им пережить ненастный сезон
Сурки зарываются в глубокие норы и «спят» по шесть—девять месяцев, расходуя исключительно жировые запасы. Молодые особи лежат в центре гнезда, чтобы снижать теплопотери. Спячка идет циклами: длительные погружения чередуются с краткими пробуждениями, необходимыми для поддержания функций мозга и иммунитета. Сурки зимуют семьями: такая организация уменьшает расход энергии за счет совместного согревания и стабильного микроклимата в норе [6].
Лесной еж
Для спячки еж устраивает утепленное гнездо и сворачивается в нем в клубок
Во время спячки температура тела ежа опускается почти до окружающей, а частота сердечных сокращений падает на порядок. В морозные периоды возможны краткие пробуждения, если тело слишком охладилось, «перезагрузка» помогает избежать переохлаждения тканей. К началу зимы ежу критично набрать достаточную массу: недобор веса резко повышает риск гибели к весне. Для зверька это единственный способ переждать месяцы без пищи [7].
Серый мышиный лемур
В спячке пульс серых мышиных лемуров падает с нескольких сотен до нескольких единиц ударов в минуту
Во время прохладной и засушливой мадагаскарской зимы лемуры «выключают» терморегуляцию и сильно замедляют обмен веществ. Переход в длительный покой синхронизирован с сокращением светового дня и дефицитом корма и воды. Такой режим позволяет переждать месяцы засухи, когда добывание пищи энергетически невыгодно. Для мелкого примата это редкая, но жизненно важная адаптация к непредсказуемому климату острова [8].
Летучая мышь — ушан обыкновенный
Ушаны зимуют в пещерах, штольнях, подвалах и дуплах, где стабильно прохладно и влажно
Дыхание и пульс ушанов обыкновенных в спячке становятся редкими, а обмен веществ минимален. Любые частые пробуждения стоят слишком дорого: несколько «лишних» выходов из покоя могут исчерпать весь зимний энергетический бюджет. Переход к активности весной совпадает с массовым появлением насекомых. Для насекомоядных рукокрылых зимняя спячка — оптимальный ответ на сезонное исчезновение добычи [9].
Бурый медведь
Для зимней спячки медведи оборудуют себе берлоги
Медведь ложится в берлогу на пять—семь месяцев, резко урезая расход энергии, но без глубокого охлаждения тела. Сердечный ритм и дыхание замедляются, продукты обмена «перерабатываются» без мочеиспускания. Самки рожают в берлоге и выкармливают медвежат за счет жира. В теплые зимы возможны смена позы и краткие пробуждения, однако активные выходы редки. Такая стратегия выгодна крупному зверю, которому нерационально поддерживать высокую активность зимой [10].
Сибирский углозуб
Углозуб способен переносить длительные периоды холода в мерзлом грунте и после оттаивания возвращаться к активности
Перед зимовкой печень амфибии накапливает криозащитные вещества (в том числе многоатомные спирты), которые препятствуют повреждению клеток при замерзании воды. Зимой обмен веществ сводится к минимуму, дыхание и сердцебиение крайне редки. Такая «антифризная» брумация позволяет виду жить далеко на Севере, где многие земноводные не выживают [11], [12].
Козодой
Козодой прячется в каменных россыпях или нишах, где может оставаться неподвижным неделями
Эта ночная птица живет в прохладных и засушливых районах Северной Америки и в холодный сезон может уходить в продолжительную спячку на недели и месяцы, резко снижая температуру тела, дыхание и пульс. Сигналом к спячке служит устойчивое похолодание и дефицит летающих насекомых, которыми питается птица [13].
Коробчатая черепаха каролинская
Весной, при устойчивом прогреве, животные постепенно возвращаются к обычному ритму
Осенью эти черепахи зарываются в почву и проводят там три-четыре месяца в состоянии глубокой гипоактивности: питание, рост и размножение прекращаются, обмен веществ снижается до минимума. Выбор места зимовки (глубина, влажность) критичен для выживания: в слишком теплом и сухом субстрате черепаха потратит больше воды и энергии. Этим «хладнокровным» спячка необходима, чтобы переждать сезон, когда поддерживать активность при низких температурах невозможно [14].
Соня
Соня — это небольшой грызун, внешне напоминающий маленькую белку
К осени соня строит плотное сферическое гнездо у земли или в кустарнике и уходит в длительный зимний покой на несколько месяцев. Температура тела в спячке снижается почти до температуры окружающей среды, дыхание и пульс редеют, расход идет за счет жира, накопленного за сезон ягод и орехов. Животное периодически кратко пробуждается (это «технические паузы» для поддержания физиологических функций), после чего снова погружается в глубокий покой [15].
Хомяк
Хомяк устраивает глубокую нору с несколькими «комнатами» и к осени формирует крупные запасы семян
Зимой хомяк уходит в глубокий покой и ненадолго выходит из него, чтобы подкрепиться из кладовых. Во время спячки температура тела и обмен веществ резко снижаются, что позволяет растянуть жировые и зерновые резервы на весь холодный сезон. Частота и длительность бодрствования зависят от температуры в норе и объема запасов [16].
Какие животные впадают в спячку летом
Физиологически эстивация — это принцип снижения метаболизма и активности, но с акцентом на сохранении влаги. Жаба Scaphiopus couchii
Летняя спячка (эстивация) — это переход в «режим экономии» из-за жары и чаще всего нехватки воды и корма [3]. В отличие от зимнего покоя триггером здесь служат засуха, высокие дневные температуры и сокращение доступной пищи. Календарное лето при этом относительное — в тропиках и полупустынях ориентиром становится сухой сезон.
У млекопитающих эстивацию демонстрирует восточный карликовый опоссум (Cercartetus nanus): в пик жары и дефицита нектара и насекомых он уходит в многодневный торпор в дуплах, резко снижая метаболизм и потери влаги [17]. В пустынях юго-запада США круглохвостый суслик (Xerospermophilus tereticaudus) на самые жаркие недели запирается в прохладных норах и переходит к чередованию глубоких погружений с редкими короткими выходами — это экономит воду и калории до первых дождей [4].
Пустынные лопатоногие жабы Scaphiopus couchii пережидают засуху под землей, образуя вокруг тела плотный кокон из слущенной кожи, — так они почти прекращают испарять воду и могут пробыть в покое до первых ливней. После сильного дождя они массово выходят на поверхность, стремительно питаются и размножаются, чтобы использовать короткое окно благоприятных условий [18].
У рыб рекордсменами считаются африканские легочные рыбы рода Protopterus. С понижением уровня воды они закапываются в ил и «замуровываются» в слизистый кокон с узким дыхательным каналом к поверхности. Метаболизм переходит на сверхэкономный режим, позволяющий месяцы пережидать полное высыхание водоема [19].
Из беспозвоночных ярким примером служат наземные моллюски ахатины (Achatina fulica): при жаре и отсутствии влаги улитка уходит в раковину и закрывает ее известковой «крышкой» слизи — эпифрагмой. В таком состоянии она снижает обмен веществ, минимизирует потерю воды и может выдерживать многие недели без доступа к пище и свободной влаге [20].
Главное о спячке у животных
- Спячка — это не сон, а длительное физиологическое состояние резкого энергосбережения: температура тела, частота дыхания и сердцебиения падают, обмен веществ замедляется, а пробуждение требует значительных ресурсов.
- Ее используют лишь некоторые виды. У одних — глубокая зимняя спячка или более мягкий «зимний сон», а в жарких и засушливых зонах встречается летняя спячка, эстивация.
- Запускают переход предсказуемые сезонные сигналы: сокращение светового дня, устойчивый холод или жара и дефицит корма или воды.
- Зимой спячка встречается чаще, потому что сочетание холода и дефицита пищи делает энергобаланс наиболее минусовым.
- Типичные примеры животных, которые впадают в спячку: сурок, еж, летучая мышь, бурый медведь.
- У спячки есть риски: любое беспокойство (свет, шум, осмотры зимовок) многократно увеличивает расход энергии и может привести к гибели животного. У медведей преждевременный выход превращает животное в опасного «шатунa».
- Климатические и антропогенные изменения сдвигают сроки покоя и «ломают» сигналы (теплые зимы, засухи, урбанизация), поэтому охрана мест зимовок и отсутствие беспокойства критически важны для выживания видов, которые впадают в спячку.
