Мир животных под воздействием луны

Хотя большинство случаев влияния Луны на поведение животных известно для морских видов, но и для наземных описаны многие замечательные и даже таинственные примеры.

Доктор Р. Хартланд-Роу установил, что механизм появления взрослых и размножения у поденки (Povilla adusta) основан на влиянии Луны. Эти данные он получил, наблюдая 22 стаи насекомых в Уганде, с марта 1953 по апрель 1955 года. Исследования, проведённые на Кази, Джиндже и озере Альберта, показали, что стаи появлялись в течение пяти дней после полнолуния, причём массовый вылет насекомых приходился на следующую после полнолуния ночь. В трёх отдельных случаях стаи поденок были отмечены одновременно в местах отдалённых друг от друга на 75 км. Взрослые поденки живут несколько часов, и поэтому цель синхронного вылета и образования стай состоит во встрече двух полов, достижении максимального успеха спаривания и кладки яиц, прежде чем насекомые погибнут. Исследования показали, что у особей, постоянно содержащихся в полной темноте, лунные ритмы образования стай сохранялись, демонстрируя их эндогенное происхождение.

Уровень поведенческой активности, демонстрируемый животными, взаимосвязан с луной у многих видов. Как сообщал доктор Д. К. Ягода, изучавший животных, живших в течение двух месяцев в закрытых помещениях, кузнечиковые хомячки (Onychomys sp.) демонстрировали максимум активности – во время полнолуния. Более того, если их содержали при постоянном освещении, температуре и атмосферном давлении, крысы, хомяки и многие другие грызуны демонстрировали высокую активность связанного с Луной поведения в часы, когда Луна над горизонтом, и низкую – когда за ним.

Взрослый муравьиный лев, выглядит как хрупкая, медлительная стрекоза. Своё название это насекомое получило по личинке – прожорливому хищнику с громадными челюстями. Личинка роет коническую ямку в песке и скрывается в засаде на её дне, ожидая возможности схватить неосторожное насекомое, заползшее в неё. Исследование, проводившееся южноафриканскими энтомологами доктором Г. Я. Юзедом и доктором В. К. Мораном, из университета в Родезии, показало, что объём ямки, которую роет личинка муравьиного льва, совпадает с фазой луны и является наибольшим во время полнолуния. Но остаётся непонятным, как Луна влияет на изменения объёма ямки.

 

 

Циркадный механизм не универсален. Он различается в зависимости от биологического вида или даже от типа клеток у одного организма. Полагают, что циркадный механизм замыкается именно на уровне клетки в отличие, например, от менструального цикла, включающего нервные и эндокринные взаимодействия многих тканей. Клеточные механизмы можно изучать методами биохимии и генной инженерии. Существует множество биохимических способов воздействия на работу циркадных часов. Сначала использовались преимущественно световые импульсы. Так, для дрозофилы постоянного освещения — даже на уровне света неполной Луны — достаточно, чтобы остановить ход часов. При этом свет действует опосредованно, а не прямо на молекулы колебательного механизма.

 

У большинства циркадных ритмов период почти совсем не зависит от уровня температуры, если только она остается в физиологически допустимых пределах. Более того, циркадные часы в отличие от подлинных независимых (по температуре) систем не защищены от перепадов температуры: малейшее изменение последней способно сдвинуть их фазу. Помимо света и перепадов температуры на период влияют многие химические вещества, изменяющие проницаемость мембран и нарушающие синтез белка. Их кратковременное введение приводит к сдвигу фазы. Однако затрагиваемые при этом процессы многочисленны и многообразны, и не ясно, чем может быть опосредовано их влияние на ход часов. Вероятно, ни сам АТФ, ни процесс его синтеза и распада не являются деталями механизма часов. То же можно сказать и о синтезе белков.

 

Приливные и годовые ритмы

Удары волн о берег и смена сезонов могут повлиять на эндогенные биологические ритмы. Эти приливные и годовые ритмы являются самыми короткими и самыми длинными соответственно.

Неудивительно, что многие морские животные проявляют биологические ритмы, связанные с приливами и отливами и периодически повторяющиеся каждые 12,4 часа. Приспособление к этим ритмам позволяет животным выживать в условиях местообитаний с резкими циклическими изменениями, состоящими в том, что сначала территория покрывается водой, а затем за следующие 6 часов, открывается палящему солнцу и хищникам, сидящим в засаде не пляже.

Зелёный краб (Carcinas maenas) хорошо прячется среди камней или в расщелинах, когда прилив отступает. Однако он твёрдо знает, что можно выходить из своего убежища, когда вода снова начинает покрывать берег. Он один из тех животных, которые обитают в приливно- отливной зоне морских побережий и, появляясь и прячась, ярко демонстрирует ритмическое поведение.

Некоторые приливные ритмы не являются эндогенными, они запускаются только внешними воздействиями – изменениями солёности, давления, температуры, механическим воздействием, причиняемым потоком воды.

Тем не менее существует ряд фиксированных эндогенных приливных ритмов, для которых внешние воздействия служат в основном для синхронизации с приливами, а не для их запуска. Даже после того, как североамериканские манящие крабы (род Uca) содержались в полной темноте, без приливов на протяжении 25 дней, они всё ещё демонстрировали обычный, связанный с приливами ритм появления и затаивания, подтверждая, что эти ритмы являются эндогенными. В местах обитания этих видов крабов, на берегу моря приливы опаздывают на 50 минут каждый день. Это запоздание было смоделировано в экспериментальном приливном ритме, созданным для этих крабов изучавшим их в начале 1970 года доктором Ж. Палмером. В отличие от зелёных, манящие крабы появляются при низком приливе для поисков партнёра и демонстрации территориального поведения и прячутся под водой во время высокого прилива.

 

Годовые ритмы

Годовые ритмы с периодом в 365 дней служат причиной разного рода поведенческих феноменов, происходящих только один раз в году, включая миграции животных в разных уголках земного шара, зимнюю спячку и даже смену оперения и окраски меха в течении года.

Так как годовую ритмику составляют очень длительные периоды времени, их сложно смоделировать в экспериментах и соответственно выяснить, являются ли годовые ритмы, демонстрируемые животными, только запускаемыми внешними факторами или эндогенными.

Эксперименты, предполагают содержание животных в искусственных условиях постоянного света или темноты, или температуры в течении многих лет, для того чтобы пронаблюдать, сохраняется ли определённый ритм. Присутствие эндогенных ритмов было выявлено у нескольких различных видов. Например было показано, что годовой цикл линьки обоих видов – садовой славки (Sylvia borin) является эндогенным.

Птицы обоих видов содержались в постоянных условиях при 12-часовой освещённости и следующей за ней 12-часвой темноты на протяжении более чем двух лет. Этот режим исключал какие-либо сезонные изменения освещенности, и при нём годовой цикл линьки сохранился.

В лабораторных экспериментах было доказано, что изменения в семенниках обыкновенного скворца (Sturnus vulgaris) управляются эндогенными ритмами. Таким же образом при содержании многие годы в постоянной темноте жука антренуса (Anthrenus verbasci) он сохранял свой годовой ритм появления взрослого насекомого из куколки. И пятнистый олень (Cervus nippon) продолжал сбрасывать и отращивать рога ежегодно, несмотря на световой режим, экспериментально навязанный ему.

 

В другую очень важную группу биологических ритмов, имеющих огромное значение для высших и низших организмов, входят сезонные (околосезонные), годичные ритмы, обусловленные вращением Земли вокруг Солнца. Сезонные изменения растительного покрова Земли, миграция птиц, зимняя спячка ряда видов животных — это примеры ритмов с годичным периодом. Сезонные колебания жизненных функций характерны и для человека. Так, в регионах с сезонными контрастами климата интенсивность обмена веществ выше зимой, чем летом. Холод является адекватным стимулятором функции щитовидной железы. Артериальное давление, количество эритроцитов, гемоглобина обычно ниже в жаркое время года. Весной и летом у большинства людей работоспособность выше, чем зимой. Пик выдающихся спортивных достижений приходится на весенне-летний и ранний осенний периоды. Хорошо известно волнообразное течение многих заболеваний, при котором периоды обострения сменяются длительными ремиссиями: так, туберкулез чаще обостряется весной, а язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки — весной и осенью. В осенне-зимний и весенний периоды выявляют наибольшее число первичных больных инсулинозависимых сахарным диабетом.

 

Сезонные колебания физиологических показателей у многих теплокровных в определенной мере повторяют суточные: в зимний период отмечается понижение обмена и двигательной активности, в весенне-летний — активизация физиологических процессов.

Зимняя спячка

Для того чтобы бодрствовать и сохранять активность на протяжении зимы, животные должны сохранять постоянную температуру тела, а для этого необходимо увеличивать скорость обмена веществ. Чтобы увеличь её, звери должны больше есть, но богатой энергией пищи в зимнее время очень мало. Для некоторых животных зимой пищи становится слишком мало, в результате вероятность погибнуть от голода увеличивается во много раз.

 

Большой сон

 

Зимняя спячка не наступает внезапно. Подготовка животных к ней занимает многие недели, в это время они много едят, откладывают слои жира, который будет служить запасом энергии и станет средством существования на протяжении всего периода гибернации. Некоторые виды, такие как сони («dormice,» «спящие мыши», названные так из-за их гибернационных талантов, «dormir» от французского «спать»), впадают в спячку более чем на шесть месяцев: суслик (Spermophilus parryii), живущий на Северной Аляске, может проводить в спячке до восьми месяцев. Такой длительный период спячки, требует значительных жировых отложений. Летучие мыши, например, в период накопления жира могут увеличить свой общий вес на четверть.

Ежи, которые известны как, возможно, самые «крепко спящие» животные, претерпевают целый ряд физиологических изменений, предшествующих спячке. Содержание калия в их крови увеличивается, а репродуктивные органы заметно уменьшаются в размерах, поскольку зимой в них нет необходимости. То же самое происходит и со многими эндокринными железами, включая щитовидную, переднюю долю гипофиза и часть надпочечников, которые сокращают свою функцию.

Когда слои жира накоплены и приближается время спячки, животные становятся более медлительными. Сигналом к самой спячке у впадающих в неё животных часто оказывается понижения до определенного уровня температуры окружающей среды. Когда зверь засыпает, то удобно устроившийся в своей «зимней квартире», он кажется глубоко заснувшим, хотя на самом деле, состояние гибернации, в котором он находится, гораздо глубже чем любой нормальных сон.

У животных в состоянии гибернации резко снижается частота дыхания (некоторые летучи мыши делают всего одно дыхательное движение в два часа). То же самое происходит с сердечной деятельностью (у летучей мыши от 1000 ударов в минуту при полёте до 25 в минуту во время спячки). Интенсивность кровообращения также снижается настолько, что кожа и конечности кажутся холодными при прикосновении. Температура тела животного в спячке может упасть до 20 °С, то есть не намного превышать температуру окружающей среды, и поэтому животные в гибернации часто кажутся мёртвыми.

На самом деле, внутренние части тела, особенно находящиеся рядом с сердцем, остаются тёплыми, а их физиологические функции осуществляются на самом низком уровне. Регуляция температуры происходит расположенным в мозге гипоталамусом. Этот отдел мозга предупреждает слишком большое снижение температуры тела животного на протяжении спячки, даже если температура воздуха падает до довольно низкого уровня.

Красный волосатохвост (Lasiurus borealis) выживает, даже если температура тканей его тела, как и температура воздуха, падает до -5 °С.

Такие звери как сони, суслики и летучи мыши, действительно во время зимовки просыпаются через определённые интервалы времени для отправления своих естественных надобностей. Если в это время ими будет найден подходящий корм, они едят и тем самым пополняют свои жировые запасы.

Спящие более глубоким сном ежи, наоборот, не просыпаются всю зиму. На протяжении всего долгого периода гибернации для защиты внутренних органов от бактерий, населяющих их кишечник, вокруг кровеносных сосудов собирается большое количество лейкоцитов, образующих барьер для бактериальных заражений.

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.

 

Пробуждающий зов

 

Несвоевременное пробуждение от зимнее спячки может быть более опасным для зимующего животного, чем сам сон на протяжении долгих зимних месяцев в состоянии предельно сниженной жизненной активности.

Опасность заключается в том, что процесс пробуждения значительно повышает метаболическую активность и требует больших затрат энергии. Такие животные как ежи, у которых в норме пробуждение происходит только весной, когда запас жира на исходе, просыпаясь не вовремя, попадают в опасную ситуацию.

В момент пробуждения оставшийся жир быстро расходуется на согревание тела. В результате, если зимующее животное пробуждается не вовремя и не может пополнить запасы жира, перед тем как снова заснуть, оно подвергается опасности преждевременно израсходовать запасы жира и погибнуть. Поэтому спящих ежей не рекомендуется тревожить и будить.

 

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 (Protopterus annectens) 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 (Neoceratodus forsteri) из Австралии погибает, если его речной дом пересыхает. Похожая на угря южноамериканская рыба лепидосирен, или чешуйчатник (Lepidosiren paradoxa)? 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 для избежания 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.

 

 

Список используемой литературы:

 

Биологические ритмы. Под ред. Ю. Ашоффа, пер. с англ., т. 1—2, М., 1984;

 

Биологические часы. Под ред. С.Э. Шноля, пер. с англ., М., 1964;

 

 

Бюннинг Э. Ритмы физиологических процессов. — М., 1961. с. 45 – 98.

 

Губский В. И., Губский Л. В. Циркадные ритмы и механизмы

циркадной организации// Усп. совр. биол. Т. 68. 1969. С. 23 – 44.

 

Чернышевский. А.Г. Биологические ритмы.- Проблемы космической биологии. т. 41, 1980.

 

Шукер К. Удивительные способности животных. Загадки живой природы. М.,2002. «Мир книги».с. 90-115