Летняя спячка

Тогда как одни животные впадают в зимнюю спячку, чтобы избежать холода зимой, другие прибегают к такому же способу, сталкиваясь с необыкновенным повышением температуры или во время жесткой засухи летом. Летняя спячка встречается реже, чем зимняя, и получила название – эстивация. Эстивация опасна для различных животных, и иногда, например в случае длительной засухи она может длиться годами.

Спрятавшиеся от жизни в кокон

Самые известные животные, впадающие в летнюю спячку, - это африканские протоптеры. Эти рыбы – бурый протоптер (Protopterusannectens) и тёмный протоптер (P.dolloi), обычно обитают в болотах и реках. Во время жары водоёмы могут полностью высыхать и оставаться пересохшими на протяжении многих месяцев. С началом засухи протоптеры в мягком иле, или на дне водоёма роют норку, заканчивающуюся более широкой камерой. Там рыба остаётся до тех пор, пока уровень воды не достигнет входа в норку. После этого вход в норку запечатывается пористой, пропускающей воздух земляной пробкой. Теперь даже без воды протоптеры не погибнут, так как быстро выделяют вокруг себя большое количество густой слизи, которая затвердевая, образует внутри камеры защитный кокон. Используя проходящий в камеру воздух, протоптеры могут дышать и, если это необходимо, оставаться погребёнными в этом состоянии многие месяцы.

Учёными отмечен случай, когда живые рыбы были выкопаны и извлечены из слизистых коконов, - они пролежали в них без доступа воды более четырёх лет. Протоптеры были, конечно, истощены, но живы. Как только заканчивается засуха и в новый в новый сезон дождей болота наполняются водой, бурый протоптер просыпается, выбирается из кокона и начинает нормально питаться.

Для того чтобы вывести рыбу из состояния спячки, достаточно шума, падающих капель дождя. Сельские жители Судана, для которых протоптер – популярный деликатес, обманывают рыбу, заставляя её выбраться из подземных камер. Незадолго до начала сезона дождей они отправляются на пересохшие водоёмы, где протоптеры уютно устроились в своих коконах, и начинают громко и отрывисто стучать пальцами по тыкве. Этот шум напоминает шум капель дождя, стучащих по илу, и побуждает протоптера выйти из летней спячки. Когда рыба пробуждается, она издаёт характерные хрюкающие звуки. Когда люди слышат эти звуки, они быстро раскапывают землю и хватают застигнутых врасплох протоптеров. Но не все протоптеры способны впадать в летнюю спячку – разогуб (Neoceratodusforsteri) из Австралии погибает, если его речной дом пересыхает. Похожая на угря южноамериканская рыба лепидосирен, или чешуйчатник (Lepidosirenparadoxa)? Так же впадает в летнюю спячку. Его нора располагается в илистом дне озёр или болот с выходом на воздух, но в отличие от своих африканских родственников чешуйчатник не делает кокона.

Оставшиеся в живых

На протяжении летней спячки метаболизм в организме протоптера заметно снижается. То же самое происходит при настоящей зимней спячке, и всё это позволяет рыбе выживать. Для того чтобы выжить протоптер использует разнообразные физиологические приспособления, позволяющие значительно продлить время физического заточения в коконе. Лишенный возможности питаться, он получает энергию другим путём, который называется аутоканнибализм или аутофагия. В процессе аутофагии организм рыбы активно переваривает часть тканей своего тела, в особенности свои мышцы. Так, один протоптер, которого обследовали непосредственно перед тем, как он себя «запечатал», имел длину 40,6 см, а затем, через шесть месяцев «заточения», стал короче. Его длина уменьшилась до 36,5 см, а вес соответственно с 347 – до 289 г. Спустя два месяца после выходы из кокона эта рыба снова приобрела свои начальные пропорции.

Ещё более удивительной является способность протоптера избегать опасного воздействия токсичных продуктов собственной жизнедеятельности. Поскольку, находящемуся в коконе протоптеру некуда выбрасывать свою мочу, его почки рециркулируют из мочи воду и удерживают в себе токсичные компоненты. Почки рыбы развили невероятную устойчивость к ядовитым компонентам мочи и способны увеличивать их концентрацию до более чем 20 000 частей мочевины на миллион без вредного воздействия. Для сравнения следует напомнить, что концентрация более чем 10 частей мочевины на миллион, как правило, смертельно для большей части позвоночных. Когда протоптер возвращается в воду, его почки выделяют запасенную мочевину и рыба возвращается к нормальной жизни.

Летняя спячка у прочих

Сухопутные рыбы избегают высокой температуры воздуха, оставаясь спать в своих норках до тех пор, пока условия не оказываются более благоприятными. Похоже, земляные черви впадают в летнюю спячку во время особенно жаркого лета, вырыв камеру глубоко в почве и свернувшись спирально внутри. И многие сухопутные улитки, особенно пустынные обитатели, втягиваются внутрь своих раковин во избежание высыхания в условиях сухого лета, выделяя специальную мембрану на отверстии раковины, которая уменьшает испарение. Они могут оставаться закрытыми таким образом при необходимости на годы, до тех пор, пока не возвратятся дожди.

Торпор

Зимняя спячка – наиболее распространённый среди животных, но не единственный способ пережить холода. Например, у многих видов колибри при понижении температуры воздуха наступает оцепенение, или торпор, которое так же называется торпидностью, или оцепенением. Это явление может рассматриваться как разновидность ночной спячки.

Такие крошечные создания, как колибри, имеют исключительно высокий уровень обмена веществ, и так как они большей частью питаются на лету, то на сбор пищи расходуют значительное количество энергии. Кроме того, из-за очень маленьких размеров эти птицы не могут хранить в своём теле сколь-нибудь значительные запасы питательных веществ. В дневное время, когда температура окружающей среды высока и пищи в виде цветочного нектара и крошечных насекомых достаточно, такие особенности физиологии не причиняют неудобств. Но что происходит ночью?

Живущие без полуночной закуски

Во-первых, колибри не видят в темноте и не могут найти пищу. Во-вторых, если бы даже они и видели, но цветы, нектар которых служит им основной пищей, закрываются на ночь, а дневные насекомые прячутся. Кроме того, ночью холодает, и для поддержания высокого уровня обмена веществ и температуры тела колибри нуждалась бы в большем по сравнению с дневным количестве пищи. Очевидно, что такое стечение обстоятельств привело бы птиц к смерти, но каждую ночь колибри впадают в оцепенение – подобное сну состояние, похожее на зимнюю спячку. В этот период температура их тела резко понижается, у некоторых видов на 30 °С. На следующее утро, когда температура воздуха повышается до своего обычного дневного уровня, то же происходит и с температурой тела колибри, и птицы, выходя из состояния оцепенения, начинают активно кормиться. Столь удивительная и эффективная физиологическая стратегия известна под названием гетеротермии.

Температура воздуха, вызывающая оцепенение колибри, часто взаимосвязана с высотой местности над уровнем моря. Повсеместно, чем выше обитание птиц, тем холоднее и ниже температура, приводящая к оцепенению. Колибри Андская горная звезда (Oreotrochilusestella), обитающая в горах на высотах 3800 - 4200 м над уровнем моря, впадает в оцепенение, только когда температура воздуха опускается до 7 °С, тогда как колибри Евлампис (Eulampisjugularis), обитающий на высоте менее чем 1500 м над уровнем моря, впадает в оцепенение, когда температура окружающей среды становится меньше 20 °С.

По-настоящему впадающая в спячку птица?

Такие виды птиц, как, например, африканские птицы-мыши, стрижи (особенно гнездящиеся) и ласточки, могут при необходимости впадать в оцепенение на несколько дней, особенно в холода, когда пища недоступна. Однако это их состояние не является настоящей спячкой, такой, которую демонстрирует спящий козодой. Спящий козодой – это единственная птица, которой свойственная настоящая спячка, продолжающаяся приблизительно 88 дней в году.

Землеройки – интересная группа насекомоядных млекопитающих, в число которых входят самые крошечные виды. Так же как и колибри, они обладают чрезвычайно интенсивным уровнем обмена веществ и высокой температурой тела, и также постоянно живут на грани голодной смерти. В отличие от колибри землеройки могут охотится ночью так же хорошо, как днём, и активны даже зимой.

Спящие зимой

О медведях часто говорят, что они впадают в зимнюю спячку, но это, строго говоря, не совсем так. Хотя они и находятся большую часть зимы в берлоге, их физиологические процессы не столь глубоки, как при настоящей зимней спячке. Осенью медведи активно питаются и откладывают большие жировые запасы так же, как настоящие гибернаторы. Так же с началом зимы медведи ложатся в берлогу и засыпают, их дыхание и частота сердцебиения значительно замедляются и почти на 50 процентов уменьшается уровень поглощения кислорода. Тем не менее, температура их тела понижается всего на несколько градусов, тогда как у настоящих гибернаторов она падает до уровня лишь немного превышающего температуру воздуха. Более того, медведи могут просыпаться зимой, и на многие дни покидать берлогу в поисках пищи. Самки медведей даже рожают в берлоге детёнышей, а этого не могло бы происходить, если бы звери впадали в глубокую спячку.

Использующие ил как изолятор

Амфибии, рептилии и насекомые являются холоднокровными, или пойкилотермными, животными. Они неспособны регулировать температуру собственного тела, которая находится в непосредственной зависимости от температуры воздуха. Ночью и особенно зимой температура тела этих животных значительно падает. В результате в эти периоды жизни амфибии и рептилии становятся очень уязвимыми и обычно прячутся в разнообразные убежища для того, чтобы избежать хищников и сохранить драгоценное тепло тела. Если температура воздуха сильно понизится и соответственно понизится температура их тела, для этих животных возникает опасность погибнуть от переохлаждения. Лягушки избегают этого, закапываясь на зиму в ил на дне пруда. Здесь они становятся тёплыми, и впадая в оцепенение потребляют меньше кислорода. Это означает, что они могут выжить, дыша сквозь кожу, что потребует меньших затрат энергии, чем тогда, когда они дышат лёгкими.

Змеи между тем предпочитают на зимние месяцы собираться в подземные логова. Глубина такого логова напрямую зависит от уровня, до которого снижается обычно температура в это время года, а так же от длительности периода оцепенения. Змеи часто собираются в больших количествах, для того чтобы сохранить, насколько это возможно, тепло своего тела. Они даже разделяют свои места зимовки с другими пойкилотермными животными, такими, как ящерицы, черепахи и жабы.

Спаривание, следующее за большим сном

Каждый год тысячи обыкновенных подвязочных змей (Thamnophissirtalisparietalis) собираются в нарциссовую страну озёр в провинции Манитоба, недалеко от озера Виннипег (Канада). Логовом могут служить любые убежища: известковые пещеры, ямы от выкорчеванных деревьев, канализационные коллекторы и просто кучи камней, в которых собираются до 10 000 змей одновременно. Они прячутся в убежищах в начале сентября и появляются снова в мае. В это время в течение трёх недель у змей происходит бурный ритуал спаривания, после которого животные на всё лето расползаются по ближайшим болотам.

Однако, несмотря на объединение в убежищах и другие предпринимаемые животными усилия, 80 процентов молодых подвязочных змей не в состоянии пережить свою первую зиму.

Пауза для роста

Случается, что некоторые виды насекомых используют период, когда у них снижается уровень обмена веществ и приостанавливаются рост и развитие, для того чтобы пережить трудные времена. Этот этап жизни известен как диапауза. Диапауза используется, например, такими видами, как некоторые жуки, бабочки и другими взрослыми насекомыми, для выживания во время зимовки. В этом случае диапауза может рассматриваться как этап зимней спячки. Во время зимней диапаузы оплодотворённые яйца на ранних стадиях развития находятся внутри самок и сохраняются за счёт замирания до весны. Весной, когда взрослые насекомые выходят из стадии оцепенения, развитие яиц продолжается и они откладываются самками.