Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
Многие млекопитающие и несколько видов птиц регулярно впадают в спячку каждую зиму. Это означает, что температура их тела падает почти до уровня окружающей среды; очень сильно снижаются метаболизм, дыхание, частота сокращений сердца и многие другие функции; животное находится в торпидном (оцепенелом) состоянии и слабо реагирует на внешние стимулы, например на шум или прикосновение. Прекратив активный образ жизни и резко снизив интенсивность обмена, животное переживает долгую зиму. Готовясь к зимней спячке, животные обычно накапливают много жира (т. е. создают большие запасы топлива). Эти запасы, которые можно уже не тратить на согревание тела, используются в течение длительных неблагоприятных периодов.
В спячку впадают главным образом мелкие животные; это понятно, так как при свойственной им интенсивности метаболизма они нуждаются в обильном питании. Например, впадают в спячку
' Термин «гибернация» (от лат. hiberna — зима) означает также перезимо-вывание, т. е. неактивное состояние, пойкилотермны.х животных, например насекомых или улиток.
25*
388 Глава 8. Терморегуляция
многие грызуны: хомяки, перогнаты, сони. Обитатели высоких широт, питающиеся насекомыми, едва ли могут зимой найти себе пищу; поэтому насекомоядные (например, ежи) и летучие мыши тоже впадают в зимнюю спячку. Спячка свойственна и некоторым сумчатым Австралии, в частности карликовому опоссуму (Bartholomew, Hudson, 1962). К числу впадающих в спячку птиц относятся колибри —самые мелкие из всех птиц, а также питающиеся насекомыми стрижи и некоторые птицы-мыши (африканский род Colitis).
Понятию зимняя спячка (или гибернация) нелегко дать вполне удовлетворительное определение. В физиологии так называют состояние оцепенения со значительным снижением интенсивности обмена. Таким образом, медведей, которые могут спать на протяжении большей части зимы, большинство физиологов все же не отнесет к истинно гибернирующим животным. Температура тела зимой у них падает только на несколько градусов, уровень метаболизма и другие физиологические показатели снижаются лишь в умеренной степени, а самки нередко рождают зимой детенышей. Иными словами, зимняя «спячка» медведей не соответствует тому, что физиологи обычно понимают иод истинной гибер-нацией.
Другой термин — эстивация (от лат. aestas — лето) — означает неактивное состояние животных в течение лета; определение этого термина еще менее четко. Эстивацией можно назвать «сонное», неактивное состояние улиток при наступлении засухи или состояние сусликов, которые в самые жаркие месяцы исчезают в своих норах, оставаясь там вялыми и неподвижными. Колумбийские суслики начинают впадать в эстивацию в жарком августе, остаются неактивными на протяжении всей осени и зимы и вылезают из нор только к следующему маю. Что это — зимняя или летняя спячка? И когда одно состояние переходит в другое? По существу, между этими состояниями нет четкого физиологического различия. Кроме того, многие зимнеспящие животные (например, летучие мыши) могут впадать в торпидное состояние ежедневно, и при этом у них снижается температура тела и интенсивность обмена. Таким образом, это физиологическое состояние вполне сходно с гибернацией, хотя продолжается не недели и месяцы, а всего лишь несколько часов.
Ввиду отсутствия точных определений описанные состояния трудно разграничить, и поэтому мы будем рассматривать спячку и оцепенение как единый физиологический феномен.
Ранее полагали, что зимняя спячка и оцепенение возникают как результат недостаточности терморегуляторной системы в условиях холода и, таким образом, отражают определенную «примитивность» организации и слабость механизмов физиологического контроля. Сейчас, однако, стало совершенно ясно, что спячку нельзя объяснить недостаточностью терморегуляции; напро-
Зимняя спячка и оцепенение 389
тив, это хорошо регулируемое физиологическое состояние, и кажущееся сходство между находящимся в спячке млекопитающим и холоднокровным животным (например, лягушкой или ящерицей) обманчиво. Как мы увидим, гибернацию отнюдь нельзя считать, результатом неэффективности физиологических механизмов.
ТЕМПЕРАТУРА ТЕЛА И ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА
У некоторых животных, в частности у летучих мышей, могут быть и ежедневные периоды оцепенения, и более длительная спячка. На понижение температуры летучие мыши реагируют одним из двух характерных способов. Это видно из рис. 8.24, где
50
40
30
ь
I 20
I
I
10
о Eptes д Tadar
CUS
ida
<
о &
а *
<^Ть = Та
10 20 30
Температура воздуха, °С
40
Рис. 8.24. Температура тела у двух видов североамериканских летучих мышей. (Herreid, Schmidt-Nielsen, 1966.)
При похолодании эти животные могут либо оставаться активными н сохранять нормальную (около 34 °С) температуру тела, либо впадать в оцепеиеиие, и тогда температура снижается примерно до уровня температуры воздуха.
представлены данные о температуре тела у двух видов североамериканских рукокрылых. При температурах среды ниже примерно 30 °С эти животные либо впадают в оцепенение и их температура в пределах 1—2° совпадает с температурой воздуха, либо остаются активными и поддерживают нормальную температуру тела между 32 и 36 °С. Даже при температуре воздуха ниже 103C эти
