Чтобы ответить на поставленный вопрос, для начала разберёмся, что такое спячка. Спячка это физиологическое состояние, подобное очень глубокому сну, в которое впадают ряд млекопитающих на период зимних холодов, либо во время очень жаркого лета в тропиках. При этом наблюдается значительное снижение жизнедеятельности организма животного, что спасает его от смерти на период длительного сна без пищи и воды.
Спячка не у всех видов проходит одинаково, имея различную глубину и степень угнетения жизненных показателей. Одни млекопитающие впадают в глубокий и продолжительный сон, а другие периодически просыпаются и подкрепляются заранее приготовленными на зиму запасами (к примеру, белка). В спячку впадают не только млекопитающие, но и некоторые амфибии, насекомые и даже рыбы.
Медведь один из представителей млекопитающих, который на зиму впадает в спячку. Этот факт известен всем. Такая необходимость у него возникает по той причине, что он не делает запасы пищи на зиму, а в этот период года его пища в природе отсутствует. Медведь питается главным образом растительной пищей. Спячка это единственный шанс на выживание, но к ней медведю приходится подготавливаться всё время на протяжении тёплого периода года. Он интенсивно питается и накапливает запасы жира. Во время спячки у медведя быстро снижается температура тела, становится медленнее дыхание, значительно замедляется сердцебиение. С наступлением тепла медведь выходит из этого состояния и продолжит процесс накопления жира. Будить медведя во время спячки категорически нельзя и даже опасно. Медведь просыпается очень разъяренным, но после этого может вновь не впасть в спячку и просто погибнуть. Как животное понимает, что наступила весна и пора выходить из спячки? Им об этом сообщает повышение температуры воздуха, которое они ощущают, а так же сильное чувство голода. Во время спячки медведь сосёт лапу, и это происходит вовсе не от того, что он очень голоден, а по причине необходимости увлажнения пересохшей кожи на ступнях, а так же для снятия ороговевших участков кожи. В период спячки у медведицы рождаются малыши. Медвежата рождаются совсем крохотными и слепыми, и на протяжении всего времени спячки матери питаются её молоком.
Не все медведи впадают в спячку. Белые медведи как правило в зимнюю спячку не впадают. К этой необходимости прибегают только беременные самки и те, которые выкармливают детёнышей. Остальные медведи тоже могут погрузиться в зимний сон, но не каждый год и совсем ненадолго. Необходимость в спячке как таковой отпадает, поскольку главная пища белых медведей не зависит от сезона. Они питаются главным образом тюленями, которые доступны для белого медведя именно зимой, когда очень прочный лед. Летом и весной единственное спасение для этих животных – рыба и туши умерших китов. Порой им приходится голодать по несколько месяцев. При длительном голодании у белых медведей наблюдается такое необычное явление, как сон на ходу. Такое состояние напоминает период спячки у обычных медведей, только очень неглубокий. В крови в этот период значительно падает концентрация мочевины в крови. Как только будет найдена пища, уровень мочевины поднимется до необходимого уровня и белый медведь вновь станет бодрым.
На свете множество видов медведей, но в спячку впадают те, кто в климатических поясах от умеренного до арктического. Это происходит из-за особенностей питания животных. В этих зонах снег ложится плотным слоем и на долгое время. Медведь – хищник , вес животных колеблется от 150 (мелкие особи) до 750 кг. Такому огромному зверю нужно большое количество пищи.
По большому счету, всеяден, но зимой он лишен растительной пищи, не может ловить рыбу в замерзших реках, а в связи с сильным понижением температуры повышаются и энергозатраты организма. Именно поэтому, чтобы не умереть с голоду, медведи впадают в спячку.
Спячка – просто сон?
Спячка – это особый физиологический процесс, похожий на очень глубокий сон. Перед спячкой животное запасает питательные вещества в виде жира, который составляет до 40% от массы тела. Затем он ищет себе укрытие с хорошим микроклиматом – в случае с медведем это берлога. Во время спячки все процессы – кровообращение, дыхание, питание и т.д. – сильно замедляются.
Что интересно, спячку медведей нельзя назвать таковой в полном смысле этого слова. Их метаболические процессы снижаются не так сильно, как у других «спящих» животных. У некоторых грызунов, например, температура тела во время спячки может опускаться до -2оС. У медведя же она снижается всего лишь с 37 до 31оС.
Когда во время спячки температура тела медведя достигает минимальной отметки, мишка начинает дрожать всем телом, чтобы немного ее повысить.
А если медведя разбудить?
Про сильно не выспавшегося человека шутят, что он похож на медведя-шатуна. На самом деле, смешного в этом очень мало. Медведь-шатун – зрелище страшное и поистине душераздирающее. Так называют тех медведей, которые по каким-либо причинам не залегли в спячку или проснулись слишком рано. Причины у такого явления могут быть разные, но наиболее частая – это неурожай орехов и ягод.
Животное не успевает накопить необходимых запасов жира на зиму, потому не может выдержать долгой спячки. Дикий, обезумевший от голода медведь ходит по лесу в поисках пропитания. Попавшийся на его пути человек находится в смертельной опасности. В подавляющем большинстве случаев такие медведи не доживают до весны, погибая от истощения.
Не так давно американские ученые выяснили, что медведи во время спячки просыпаются раз в сутки, чтобы поправить свою подстилку и улечься поудобнее.
Любой ли медведь спит?
В отличие от бурых, у белых медведей в спячку впадают только медведицы с медвежатами. Белому медведю в определенной степени повезло больше – даже в самое холодное время года он может ловить рыбу и восполнять запас питательных веществ за счет тюленьего жира.
В жизни любого животного суровая зима является очень непростым периодом. В это время звери стараются укрыться в тёплом месте - к этому их подталкивает инстинкт самосохранения. Одним из самых ярких примеров того, как животные проводят зиму, является спячка бурых медведей, которая позволяет им справиться с морозами и непогодой.
Зимние особенности организма животных
Ключевой особенностью организма многих живых существ является потребность в зимнем сне. В спячку впадают не только медведи, но и другие животные:
- барсуки;
- лягушки;
- кроты;
- рептилии.
Сон - это своеобразная защита от холодной и продолжительной зимы. В течение зимнего сна перестраивается организм животного. Происходит замедление дыхания и сердцебиения, понижается температура тела - животное впадает в состояние анабиоза.
Почему медведю нужен сон
Если речь идёт о медведях, то они засыпают по той причине, что не делают никаких запасов, в отличие от белок, хомяков, других животных. Медведь - это крупный зверь, но питается он, как правило, ягодами, грибами, растениями. А всё это с наступлением зимы пропадает.
Также отметим, что в течение летнего периода медведь накапливает подкожный жир. Ему хватает этого слоя, чтобы не голодать во время сна. Благодаря накопленному запасу жира зверь забывается долгим сном, его не беспокоят лютые морозы. Есть некоторые виды медведей, которые в преддверии спячки обустраивают свою берлогу. Например, бурые медведи используют для этого различные веточки и сучья.
Надо добавить к этому, что зимний сон нужен медведю не только для борьбы с голодом. К примеру, беременная самка белого медведя также впадает в спячку. Несмотря на то что данный процесс может происходить в любой период года, в большинстве случаев это случается в зимнее время. Белым медведям не свойственно заниматься обустройством берлоги, они делают лишь снежные норы. Медведь сосёт лапу, помогая процессу линьки. Но есть и другая версия, в соответствии с которой зверь съедает мелкие кусочки пищи, которые остались на лапе.
Обновлено: 27/12/2017В среднем, зимняя спячка у медведя занимает около пяти месяцев (или 150 дней), но продолжительность может быть разной. Мишки пробуждаются тогда, когда истощаются их жировые запасы или меняется климат – солнце активно греет, а снега таят. В некоторых регионах животные могут спать гораздо меньше – всего три месяца. А на Кавказе они вообще не впадают в спячку, так как там круглый год не заканчивается доступная пища. Самая длинная зимовка наблюдается на Аляске. Здесь мишутки могут проспать аж семь месяцев подряд.
Какие условия нужны для сна
В весенне-летний период косолапые активно нагуливают жирок, чтобы их организм, находящийся в режиме сна, получал необходимые питательные вещества. Осенью медведь находит удобное место и обустраивает его, утепляя травой и мхом. Берлога может располагаться под большим деревом или в ложе опустевшего муравейника. После этого зверь устраивается поудобнее и переключается на спящий режим.
Место для зимовки должно быть сухим и удобным для лежания, иначе мишка может проснуться, не дожидаясь окончания зимнего периода. В природе известны случаи, когда медведь вставал и начинал искать другую берлогу, более комфортную. Если же не получается найти подходящее место, бедняга просто шатается по окрестностям, находясь в полудреме. От этого и произошло название медведь-шатун.
Медвежий сон – чуткий
Ученые считают, что медвежий сон нельзя назвать полноценной спячкой. Спят эти животные довольно чутко, чтобы иметь возможность защищать себя от возможных нападений. Замечено, что непрерывный сон у косолапых отсутствует. Они могут периодически выбираться из берлоги, чтобы проверить, все ли спокойно.
Физиологически этот период протекает немного не так, как у других зверей, залегающих в спячку. Жизненные процессы в организме медведя не замедляются значительно, а лишь немного снижаются. Температурный режим изменяется всего на пять градусов. Для сравнения – суслики спят беспробудно целых восемь месяцев, а температура их тела падает аж до -2 градусов. Поэтому медведи чутко реагируют на звуки и могут легко проснуться.
Медведица в процессе спячки заботится о своих медвежатах. Она периодически переворачивается, согревая и оберегая малышей. Во сонном состоянии происходит даже процесс кормления. Таким образом, потомство надежно защищено и накормлено вплоть до самого пробуждения мамы. К весне ресурсы медведицы сильно истощены. Поэтому после пробуждения она сразу начинает пополнять свои жировые запасы.
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.
Медвежья берлога
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.
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.
Наевшийся медведь осенью
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.
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.
