Выход из состояния зимней спячки

Выход из состояния зимней спячки

С наступлением весны, что связано с потеплением и увеличением продолжительности светового дня, зимоспящие млекопитающие выходят из состояния оцепенения, т. е. «пробуждаются».

Очевидно, что повышение температуры тела при пробуждении связано с наибольшими расходами энергии по сравнению с другими этапами зимней спячки. В этот период появляются интенсивные конвульсивные движения мышц, т. е. дрожь, благодаря чему быстро выделяется тепловая энергия. В процессе согревания важную роль играют не только мышцы, но и особый вид жира, названный бурой жировой тканью. В отличие от обыкновенной белой жировой ткани у многих млекопитающих возникают большие или меньшие участки скопления своеобразного бурого жира, который отличается от белого жира не только по цвету, но и по характеру цитохрома, благодаря которому он может интенсивно поглощать кислород, тогда как белая жировая ткань, наоборот, метаболически малоактивна.

Считается доказанным, что важнейшую роль для поддержания теплопродукции при пробуждении впадающих в зимнюю спячку млекопитающих играет именно бурая жировая ткань. Она называется еще и сонной железой, так как встречается у всех зимоспящих млекопитающих, несмотря на то, что ее также обнаружили почти у всех негибернирующих млекопитающих (за исключением лошади и свиньи).

Исследования Джонсона в 1971 г. показали, что бурая жировая ткань, имеющая столь важное значение для зимоспящих млекопитающих, не выявлена у тех, хотя и немногочисленных, видов птиц, которые впадают в зимнюю спячку.

Бурая жировая ткань у млекопитающих расположена между лопатками, вдоль яремных вен, в грудной клетке возле аорты, в желудке, на уровне почек и надпочечников. Установлено, что она функционирует как своеобразный радиатор. Когда животное пробуждается от зимней спячки, эта жировая ткань согревается быстрее всего. Оттуда тепло распространяется на переднюю часть тела, и после того, как достигнута определенная температура, суженные кровеносные сосуды в задней части тела расширяются, все тело равномерно снабжается кровью и таким образом начинает согреваться.

Бурая жировая ткань отличается высокой активностью, подверженной сезонным переменам, и ритмом, подобно железам внутренней секреции, из-за чего некоторые исследователи уподобляют ее железе. Доказано, что ее масса у ежа и сурка уменьшается на 70 % во время зимней спячки. По данным некоторых ученых, если у ежа удалить 50 % бурой жировой ткани прежде, чем он впадет в гибернацию, то животное потеряет способность пережить зимнюю спячку и погибнет при понижении температуры. Не случайно французский ученый Пьер Росийон назвал бурую жировую ткань зимней одеждой млекопитающих.

Бурая жировая ткань при наблюдении под микроскопом значительно отличается от белой. Цитоплазма клетки белой жировой ткани содержит крупную жировую каплю, в то время как цитоплазма клетки бурой жировой ткани имеет большое число маленьких жировых (липидных) капель и запасы гликогена. Эти маленькие липидные капли облегчают активирование липидов, так как поверхность соприкосновения между цитоплазмой и маленькими каплями велика. По сравнению с белой бурая жировая ткань очень богата митохондриями, в которых производится энергия. Более того, митохондрии в бурой жировой ткани содержат внутренние мембраны, которые более часто расположены, чем в других тканях. Это создает большую поверхность для действия ферментов. Другими словами, благодаря этим своеобразным «теплоцентралям» (митохондриям) горючее (липиды и гликоген) может окисляться, чтобы произвести тепловую энергию, в которой нуждается организм млекопитающих. Доказано, что «разжигание» бурой жировой ткани происходит в результате нервных импульсов, так как она обильно иннервирована и, кроме того, снабжается кровью, так что с помощью кровообращения тепловая энергия распределяется по жизненно важным центрам организма. Установлено, что симпатический нерв (который является частью вегетативной нервной системы) управляет этим «разжиганием». Возбужденный нервными импульсами, которые тепловые рецепторы, расположенные по всему телу, направляют в головной и спинной мозг, симпатический нерв подает команды, передаваемые в орган-исполнитель (бурая жировая ткань) от «проводящих путей» — двух нейронов симпатического нерва.

В 1981 г. американские физиологи Р. Смит и Б. Горвиц из Калифорнийского университета провели исследования бурой жировой ткани, на основании которых они назвали ее внутренней согревающей рубашкой, покрывающей часть общей сосудистой сети. По данному сигналу она становится активным метаболическим «нагревателем», воздействующим непосредственно на кровь, когда она уходит и возвращается из периферийных частей тела. По мнению этих ученых, клетки бурой жировой ткани обладают высоким потенциалом обмена веществ. При выходе из состояния оцепенения температура бурой жировой ткани, особенно в местах ее скопления, оказывается значительно выше, чем других частей тела.

Температура в различных частях тела выходящего из состояния зимней спячки животного неодинакова, так как процесс согревания протекает неравномерно. Обычно передняя часть тела, где расположены такие жизненно важные органы, как мозг и сердце, согревается быстрее. Повышение температуры сердца, возможно, важнейший этап пробуждения, так как оно обеспечивает циркуляцию крови и таким образом доставку кислорода во все остальные органы. Исследования показывают, что согревание задней части тела начинается только после того, как температура передней части приближается к норме. Именно в тот момент, когда все тело животного быстро достигает нормальной температуры, происходит наибольшее потребление кислорода, после чего оно понижается и достигает нормального уровня. На начальной стадии пробуждения поток крови почти всецело направлен в жизненно важные органы в передней части тела, только после их согревания он заметно усиливается и в задних частях. Это было установлено с помощью радиоактивных индикаторов. Исследования коллектива под руководством К. Иохансена в 1964 г. показали, что скелетные мышцы в передней части тела млекопитающего, пробуждающегося от зимней спячки, получают в 16 раз больше крови, чем у бодрствующего животного. Это служит подтверждением того, что мышечная ткань играет важную роль в повышении теплоотдачи при выходе из состояния зимней спячки. Доказано, что в начале этого периода мышцы задней части тела получают примерно в 10 раз меньше крови, чем мышцы передней части. В то же время в бурой жировой ткани объем крови больше ее объема и в самых активных мышцах, что тоже подтверждает участие этой ткани в выработке тепла. Исследования тех же ученых еще в 1961 г. показали, что желудочно-кишечный тракт (особенно тонкие кишки) меньше всего снабжен кровью в момент пробуждения от зимнего сна.

Выход из состояния зимней спячки начинается с учащения ритма дыхания, что приводит к учащению сердечных сокращений, повышению внутренней температуры тела и к выработке тепла. Накопленный в печени гликоген начинает быстро расходоваться. Частота сердечных сокращений быстро нарастает. Например, у суслика во время зимней спячки (при температуре тела 5 °C) число их составляет 3 в 1 мин, а в период пробуждения увеличивается до 20 (при 8 °C), потом до 200 (при 14 °C) и 300 (при 20 °C). Дыхание в самом начале становится нормальным, а затем учащается. Наблюдается и так называемое метаболическое перерегулирование, например, потребление кислорода у золотистого хомяка возрастает от 0,5 до 8000 мл/кг массы за 1 ч, а после стабилизации температуры понижается почти до 5000 мл/кг за 1 ч.

Электрическая активность в коре больших полушарий мозга заметно повышается при температуре около 20 °C.

В конце концов все физиологические процессы организма нормализуются, но у различных видов млекопитающих продолжительность периода нормализации неодинакова. Например, установлено, что летучие мыши, находившиеся в морозильной камере без пищи на протяжении 144 дней, были способны летать через 15 мин после их перемещения в обычные температурные условия, тогда как у сусликов температура тела повышалась с 4 до 35 °C только за 4 ч.

Многочисленные научные исследования, проведенные на зимоспящих млекопитающих, показывают, что зимнюю спячку не следует связывать с функциями только эндокринной системы. По мнению большинства ученых, у таких животных (хотя и при более низком уровне активности) сохраняется интеграция всех систем организма.

При своем пробуждении млекопитающие, впадающие в зимнюю спячку, выходят из своего убежища исхудавшими, так как израсходовали все резервные энергетические вещества. Так, например, при исследованиях сурка установлено, что уменьшение его веса идет как за счет израсходованной жировой ткани, так и внутренних органов. Вес жировой ткани уменьшается на 99 %; печени — на 59; диафрагмы — на 4; легких — на 45; мышц — на 30; сердца — на 27 и скелета — на 12 %.

Большинство впадающих в зимнюю спячку млекопитающих после пробуждения и выхода из своих зимних квартир измучены голодом и при первой возможности наедаются досыта. Они круглые сутки ищут пищу, особенно ежи, которые за день съедают больше пищи, чем вес их собственного тела.

Несмотря на достигнутые результаты многочисленных исследований ученых из разных стран, благодаря которым стало ясно, что зимняя спячка у млекопитающих- это один из совершенных приспособительных физиологических механизмов, закрепившихся в процессе эволюции, все же в этой проблеме остается еще много нерешенных вопросов.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

Групповой брак — не лучший выход, но все же выход из тупика

Из книги Непослушное дитя биосферы [Беседы о поведении человека в компании птиц, зверей и детей] автора Дольник Виктор Рафаэльевич

Групповой брак — не лучший выход, но все же выход из тупика Возросшая привлекательность самки могла бы укреплять моногамные отношения, но это не решало главной проблемы — недостаточной продолжительности жизни родителей и, кроме того, разрушало мужскую иерархию.


Выход роя

Из книги Пчелы автора Васильева Евгения Николаевна

Выход роя День за днем росла пчелиная семья, заполняя соты медом, пергой и детвой. Летные пчелы сновали от улья до поля и обратно, строительницы тянули соты, воспитательницы и кормилицы ежеминутно подливали корм растущим личинкам. Дозревали за восковыми ширмами куколки,


Послеродовые состояния

Из книги Гомеопатическое лечение кошек и собак автора Гамильтон Дон

Послеродовые состояния Боли При болях в послеродовом периоде целесообразно назначение Arnica; если же это средство не помогает, то можно использовать Hypericum, Ruta graveolens или Bellisperennis. Все эти лекарства назначаются каждые несколько часов в любой потенции до


2. СОСТОЯНИЯ ЭНГРАММЫ

Из книги Основы психофизиологии автора Александров Юрий

2. СОСТОЯНИЯ ЭНГРАММЫ В опытах были получены факты, которые невозможно объяснить, оставаясь в кругу представлений временной организации памяти – действие амнестических агентов не приводит к физическому уничтожению следов памяти, о чём свидетельствует обнаружение


Выход из «сахарного» тупика

Из книги Мы и её величество ДНК автора Полканов Федор Михайлович

Выход из «сахарного» тупика До известного времени селекция у сахарной свеклы шла хорошо: увеличивая вес корней или сахаристость, селекционеры добивались увеличения выхода сахара с гектара посевов. Но потом селекция зашла в тупик — увеличение корня вело к уменьшению


Как себя чувствует и чем занимается медведь после зимней спячки?

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

Как себя чувствует и чем занимается медведь после зимней спячки? Во время пятимесячного зимнего сна жизнь медведя в берлоге поддерживается за счет питания жировыми запасами, накопленными осенью. Расходование этих запасов происходит значительно рациональнее, чем,


ГРУППОВОЙ БРАК — НЕ ЛУЧШИЙ ВЫХОД, НО ВСЕ ЖЕ ВЫХОД ИЗ ТУПИКА

Из книги Жизнь — разгадка пола или пол — разгадка жизни? автора Дольник Виктор Рафаэльевич

ГРУППОВОЙ БРАК — НЕ ЛУЧШИЙ ВЫХОД, НО ВСЕ ЖЕ ВЫХОД ИЗ ТУПИКА Возросшая привлекательность самки могла бы укреплять моногамные отношения, но это не решало главной проблемы — недостаточной продолжительности жизни родителей, а кроме того, разрушало мужскую иерархию. Поэтому


Психические состояния

Из книги Стой, кто ведет? [Биология поведения человека и других зверей] автора Жуков. Дмитрий Анатольевич

Психические состояния В психологии «состоянием» называют некую внутреннюю характеристику психики, относительно неизменную во времени компоненту, на фоне которой разворачивается психический процесс[84]. К основным состояниям относят следующие: состояния активности с


ВЫХОД НА СУШУ

Из книги Жизнь в глубинах веков автора Трофимов Борис Александрович

ВЫХОД НА СУШУ  Толчок к изменению организма был даваем всегда внешними условиями.В. О. Ковалевский. ПИОНЕРЫ СУШИ Появление рыб было событием огромной важности. Ведь именно от них в дальнейшем путем последовательного развития произошли земноводные, пресмыкающиеся, птицы,


Выход роя

Из книги Пчелы [Повесть о биологии пчелиной семьи и победах науки о пчелах] автора Васильева Евгения Николаевна

Выход роя День за днем росла пчелиная семья, заполняя соты медом, пергой и детвой. Летные пчелы сновали от улья до поля и обратно, строительницы тянули соты, воспитательницы и кормилицы ежеминутно подливали корм растущим личинкам. Дозревали за восковыми ширмами куколки,


§ 33. Выход амфибий на сушу

Из книги Происхождение мозга автора Савельев Сергей Вячеславович

§ 33. Выход амфибий на сушу Наиболее вероятным биотопом перехода из воды на сушу для кистепёрых были прибрежные водновоздушные лабиринты (рис. II-32; II-33). В них находились как морская, так и стекающая с берега пресная вода, полузаполненные воздухом и водой многочисленные


Каковы механизмы, регулирующие состояние зимней спячки?

Из книги На грани жизни автора Денков Веселин А.

Каковы механизмы, регулирующие состояние зимней спячки? Ясно, что оцепенение и зимняя спячка — это строго контролируемые физиологические состояния. У некоторых видов зимоспящих животных продолжительность ежедневного оцепенения определяется количеством пищи и


12.3. Выход из кризиса – переход к ноосфере

Из книги Современное состояние биосферы и экологическая политика автора Колесник Ю. А.

12.3. Выход из кризиса – переход к ноосфере Центральной темой учения о ноосфере является единство биосферы и человечества. В. И. Вернадский в своих работах раскрывает корни этого единства, значение организованности биосферы в развитии человечества. Это позволяет понять