На грани жизни

Ехидна откладывает 1–2 яйца, которые носит в своей кожной сумке. Там вылупляются детеныши, которых она кормит из находящихся над сумкой молочных желез.

Группа ученых под руководством Шмидта — Нильсена в 1966 г., а также Анджи и Илий в 1968 г. исследовали это интересное животное в активном состоянии и в период зимней спячки. Они установили, что, когда ехидна бодрствует, она поддерживает нормальную температуру тела даже при понижении температуры воздуха ниже 0 °C. Но если ехидну оставить при температуре 5 °C без пищи, она быстро впадает в состояние зимней спячки. При этом частота сердечных сокращений падает в десять раз (см. таблицу), температура тела понижается приблизительно до +5,5 °C, а потребление кислорода сокращается в 10 раз.

В 1971 г. группа американских ученых с целью установить, за какое время зимоспящие животные впадают в спячку, провела телеметрические измерения температуры кожи и внутренней температуры тела, а также и электрокардиографические исследования с помощью вживленной под кожу радиокапсулы. В опыте использовали четырех ежей, трех сурков, четырех сонь-полчков и четырех садовых сонь. Животных содержали в лаборатории при температуре 4–6 °C. Ежи, сурки и садовые сони впадали в состояние оцепенения уже за первые 24–48 ч, тогда как сони-полчки — только через десять суток.

Иногда в более теплые зимы животные, впадающие в зимнюю спячку, просыпаются, чтобы в это время поесть, если они запаслись пищей, и снова засыпают. Так, например, у летучих мышей выявлено много индивидуальных различий в характере зимней спячки. Доказано, что у сусликов периоды пробуждения составляют 7 % времени их пребывания в состоянии зимней спячки, причем они повторяются в среднем 1 раз каждые 11 суток и длятся по несколько часов. В это время животные расходуют столько резервов из своего организма, сколько за 10 суток зимней спячки. Хомяки тоже просыпаются через каждые несколько дней.

Какие перемены наступают у впадающих в зимнюю спячку млекопитающих?

С физиологической точки зрения зимняя спячка млекопитающих характеризуется ослаблением всех функций жизнедеятельности организма (см. таблицу) до того минимума, который позволил бы им пережить неблагоприятные зимние условия без пищи. Прежде всего сильно понижается (от 20 до 100 раз) интенсивность обмена веществ. В отличие от ежедневного сна во время зимней спячки температура тела понижается почти до температуры окружающей среды, причем зачастую она изменяется в соответствии с ее колебаниями. Но когда она понижается до 3–5 °C, организм животного включает механизм регулирования температуры, и при дальнейшем похолодании температура тела остается постоянной. Чтобы доказать это, американские ученые Р. Люке, Э. Грей и Ф. Сут в 1971 г. с помощью ЭВМ смоделировали теплопродукцию и теплоотдачу у сурка при изменении температуры тела с 36 °C в период активности до 7 °C во время зимней спячки. При сравнении температурных показателей созданной модели и живого сурка удалось установить абсолютное совпадение результатов. Было доказано, что сурок контролирует температуру тела даже в состоянии зимней спячки.

Понижение температуры тела, типичное для зимней спячки, вызвано замедлением обмена веществ и сопровождается значительным уменьшением частоты дыхания. Низкая частота дыхания обусловлена необходимостью потребления небольших количеств кислорода, которые используются для сведенных до минимума процессов обмена веществ. Ослабевают и сокращения сердечной мышцы. Понижение пульса ведет к замедлению кровообращения и к снижению кровяного давления. Изменяется и состав крови. Так, например, увеличивается содержание веществ, препятствующих свертыванию крови, поскольку существует опасность, что во время зимней спячки замедленность кровообращения может стать причиной образования тромбов (сгустков крови). Во время зимней спячки ослабевают и функции важных органов чувств (особенно зрения и слуха), а многие рефлексы исчезают. Разумеется, между отдельными видами животных существуют различия. Например, можно дотронуться до ежа и суслика, и они все равно продолжают спать, а золотистый хомяк просыпается и от легчайшего прикосновения. Быстрые смены температуры и давления воздуха, однако, все же пробуждают все виды зимоспящих млекопитающих. Очевидно, их чувствительность к температуре и атмосферному давлению во время зимней спячки не ослабевает.

Заторможенные процессы жизнедеятельности — это приспособление организма к продолжительному голоду. Еж, например, в состоянии зимней спячки может оставаться без пищи около 240 суток, тогда как в активном состоянии он не может выдержать без пищи и 30 дней.

Несмотря на низкую интенсивность обмена веществ, впадающие в зимнюю спячку млекопитающие теряют значительную часть своего веса. Например, летучая мышь — бурый кожан (Vespertilio fuscus) за 180 дней теряет 33 % своей массы, а содержание жира в ее организме уменьшается с 28 до 10 % массы тела.