На грани жизни - Веселин Денков

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.

Существует ли летняя спячка в мире животных?

Интересное биологическое явление, вызываемое периодическими (или неожиданными) метеорологическими переменами, изменяющимися условиями жизни в летний сезон, представляет собой так называемая летняя спячка у животных, которая, в сущности, весьма сходна с зимней спячкой. Научное название летней спячки, как мы уже упомянули, — «эстивация» (от лат. aestas — «лето»). В подобное неактивное состояние впадает ряд видов животных при наступлении сильной жары и засухи, когда становится невозможно найти пищу и воду, чтобы выжить.

Это явление известно и в мире растений. Общеизвестна способность семян растений впадать в анабиоз на длительный срок без проявлений признаков жизни и развития в летний сезон.

В природной обстановке многим животным и растениям приходится проводить неблагоприятный для них сезон года в состоянии покоя, при котором процессы жизнедеятельности более или менее заторможены. Многие одноклеточные организмы (жгутиконосцы, амебы и инфузории), живущие в пересыхающих водных бассейнах, чтобы выжить, образуют цисты. Само явление называется инцистированием. С наступлением неблагоприятного сезона эти организмы становятся неподвижными, округляются, теряют свои жгутики и реснички, образуют вокруг себя плотную и слизистую оболочку. Образовавшиеся цисты во многих отношениях более устойчивы при неблагоприятных внешних воздействиях. Инцистирование сопровождается заметным обезвоживанием цитоплазмы одноклеточного животного. Попадая снова в благоприятные условия, циста впитывает воду, набухает, ее оболочка лопается, и из нее выбирается одноклеточное животное, готовое к активной жизни.

Сходное явление наблюдается и у низших многоклеточных животных — губок. С наступлением осени в теле пресноводных губок образуются скопления клеток, содержащих большой запас питательных веществ. Они окружаются двумя плотными оболочками, между которыми наблюдаются воздушные камеры и скелетные образования. Так образуются маленькие шарики, которые называют геммулами. Зимой тело губки погибает и разлагается, но геммулы сохраняются. Весной их оболочка трескается, массы клеток выходят наружу, и из них развиваются молодые губки.

Заторможенность процессов жизнедеятельности можно наблюдать и в яйцах (зародышах) животных, особенно таких, которым предстоит пребывать в условиях неблагоприятного сезона. Так, например, зародыши маленького морского рачка артемии (Artemia salina) способны переносить продолжительное высыхание. Зародыши артемии издавна используются для кормления аквариумных рыбок и зачастую транспортируются в высушенном состоянии (в состоянии анабиоза) на большие расстояния (даже за границу), при этом они не теряют своей жизнеспособности.

Описаны случаи сильного замедления процессов развития под влиянием внешних воздействий и у зародышей некоторых видов рыб (семги, пеляди) и земноводных (озерная и травяная лягушки). После устранения неблагоприятных факторов зародыши продолжают нормальное развитие[10].

При засухе и сильной жаре в летнюю спячку впадают и некоторые виды улиток, укрывающихся в своих подземных убежищах.

В подобное состояние впадают и некоторые виды пиявок. Так, например, японский зоолог Ока еще в 1922 г. наблюдал в состоянии оцепенения паразитирующих на панцире японских водных черепах тропических пиявок из вида Ozobranchus jantseanus. При выходе водных черепах на берег эти пиявки полностью высыхают на несколько дней. Оказавшись в воде, они восстанавливают свою жизнедеятельность.

У насекомых диапауза может наступить не только под влиянием низких температур, но и при чрезмерно высокой температуре, сочетающейся с пониженной влажностью. В таких случаях некоторые виды впадают в летнюю (тепловую) диапаузу, при которой их развитие прекращается до наступления необходимой для их жизнедеятельности температуры и влажности.

Летняя спячка — частое явление у некоторых видов рыб. Особенно она характерна для обитателей пресноводных водоемов, преимущественно экваториальных и вообще тропических областей земного шара. Сравнительно хорошо изучена летняя спячка у рыб двоякодышащих-африканского протоптера (Protopterus aethiopicus) и американского чешуйчатника (Lepidosiren paradoxa).

Африканский протоптер, представляющий собой редкое создание природы, поистине может называться необыкновенной рыбой. В известных энциклопедиях животного мира Брема протоптер назван рыбой-саламандрой. Многие ученые, изучающие эволюцию животного мира, считают, что это существо, вероятно, является первой попыткой природы превратить его из водного в сухопутного обитателя еще 400 млн. лет тому назад. Поводом для такого предположения является тот факт, что эта рыба, кроме жаберной системы, использует для дыхания и парный плавательный пузырь, обильно насыщенный кровеносными капиллярами и играющий роль легких. Для передвижения по земной поверхности природа наделила рыбу вместо гибких плавников очень твердыми отростками, напоминающими ножки. Эта рыба приспособилась переносить продолжительные засушливые периоды, которые часто бывают в Центральной Африке и главным образом в притоках Белого Нила, Конго и Замбези, где неглубокие пресноводные водоемы полностью пересыхают. Протоптер достигает в длину 2 м. В засушливый период года — с августа до ноября-декабря, когда обитаемые им водоемы пересыхают, протоптер выкапывает себе нору в иле, достигающую 0,5–1 м, и устраивается на ее дне, где формирует для себя специальную капсулу. После этого он выделяет большое количество слизи, которой склеивает глинистые стены капсулы. В результате образуется нечто похожее на «кокон» с узким проходом для дыхания напротив рта, достигающим поверхности и служащим для поступления атмосферного воздуха. Так рыба проводит длительный период времени (5–6 месяцев), свернувшись в клубок в состоянии полного оцепенения. В этот период она переходит на «легочное» дыхание, используя атмосферный воздух, а так как обмен веществ резко понижается, потребность в кислороде уменьшается. Впадая в глубокую летнюю спячку, эта рыба живет за счет предварительно накопленного жира. В засушливый сезон года местное население ходит ловить протоптеров, вооружившись лопатами и обнаруживая их по слуху — легочное дыхание рыбы уловимо даже для нетренированного уха. После наступления дождливого сезона вода размягчает илистую капсулу и рыба «оживает». Известен случай, когда протоптер вместе с его глинистым коконом был успешно перевезен из Африки в Европу, после чего был «оживлен» в воде и обитал в аквариуме несколько лет. Быстрое пробуждение этой рыбы от летней спячки опасно. Ее мускулатура очень медленно восстанавливает свою способность двигаться. Кроме того, необходимо, чтобы ее дыхательный механизм имел достаточно времени для переключения с легочного дыхания на дыхание жабрами.