Что происходит с организмом медведя во время спячки? Комментарий специалиста

Редакция Geektimes выражает благодарность за помощь в подготовке этой статьи:
Брошко Евгению Олеговичу, кандидату биологических наук, старшему преподавателю кафедры зоологии КГПУ (Криворожского государственного педагогического университета)
Евтушенко Эдуарду Алексеевичу, кандидату биологических наук, docent кафедры ботаники и экологии КГПУ

Зимний сон медведя не назовешь беспробудным

Удивительным образом, жизнь многих животных, которые наблюдаются в том или ином регионе, оказывается окруженной наиболее разными мифами и легендами. Причем эти мифы порой создаются даже не иностранцами, а самими местными жителями. Говоря о России, можно отметить, что такие мифы особенно относятся к медведю — созданию, без которого российские леса трудно представить.

Особенно много слухов связано с малознакомым периодом жизни этого животного — зимней спячкой. Например, до сих пор жители многих сельских мест убеждены, что здоровый медведь зимой спит, не просыпаясь, а охотники, приближающиеся к его берлоге, не в силах разбудить его (якобы пробуждение возможно лишь тогда, когда собаки начинают тревожить его логово). А если медведь и бодрствует зимой, то это обязательно косолапый, называемый шатуном, который представляет опасность для всего живого, поскольку не смог накопить достаточный жир на зиму и теперь пытается попытаться насытиться, но это у него не получается.

К сожалению, подобные утверждения являются весьма необоснованными. Научные исследования, проведенные множеством зоологов, включая известного специалиста по бурым медведям Валентина Сергеевича Пажетнова, уже давно доказали, что даже обычные медведи, накопившие достаточное количество жира, зимой довольно часто просыпаются. К тому же они могут перемещаться по лесу на значительные расстояния.

Почему же хозяину тайги не спится зимой?

Причина кроется в том, что даже в состоянии покоя сон медведя нельзя назвать полноценным и глубоким. Его параметры жизнедеятельности остаются активными:

• температура тела животного колеблется в диапазоне от 29 до 34 градусов,
• интенсивность сердцебиения,
• частота дыхания

снижаются не более чем в полтора раза.

Это означает, что бурый медведь не впадает в глубокий сон — вероятно, по той причине, что такой состояние может оказаться для него опасным. Ведь чем больше вес животного, тем сложнее ему перейти в полный анабиоз и впоследствии вывести себя из него.

Хищники, которые активны зимой, могут легко воспользоваться этим состоянием — если бы медведь спал настоящим мертвым сном, он бы не смог проснуться даже тогда, когда волки начали бы его обгрызать.

Понимание этого процесса потенциально может изменить наш подход к таким заболеваниям человека, как инсульт, остеопороз, болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.

Медведям также предстоит адаптировать свои взгляды на спячку, так как климат меняется, а зима становится короче. Способы их адаптации к климатическим изменениям могут рассказать нам много о зимнем сне и о том, как климат влияет на поведение различных животных.

Отношение медведей к спячке кардинально отличается от поведения других животных. Например, арктические суслики способны понижать температуру своего тела до минус трех градусов по Цельсию во время сна. Напротив, медведи практически не охлаждаются в берлогах, но их метаболизм замедляется до минимального уровня. Исследования, проведенные Брайаном Барнсом, зоологом из Университета Аляски в Фэрбенксе, и его коллегами, показали, что черные медведи, зимующие в специализированных берлогах, представляют собой интересный объект для изучения.

Эти искусственные берлоги были оснащены камерами, позволяющими отслеживать потребление кислорода и уровень производства углекислого газа, а также датчиками, которые фиксировали температуру тела медведей.

Это исследование стало первым в своем роде. Оно продемонстрировало, что животные могут погружаться в спячку без понижения температуры тела.

Тем не менее, Барнс считает, что медведи зимой не просто спят. По его мнению, организм медведя как бы отключается, полностью перезагружая параметры своей повседневной жизни. Медведи входят в свои берлоги, делают два-три поворота и принимают положение лежа, в котором остаются на протяжении шести месяцев, — утверждает он.

Для человека такой режим сна оказался бы губительным: после месяцев бездействия наши мышцы атрофировались бы, а кости стали бы значительно более хрупкими. Однако с медведями такого не происходит. Последние исследования Барнса показали, что медведи на время спячки деактивируют гены, ответственные за разрушение костной ткани. Ученые надеются, что это открытие в будущем сможет помочь в борьбе с остеопорозом у людей, особенно у тех, кто вынужден долго находиться в постельном режиме.

Кроме того, медведи могут, поддерживая относительно высокую температуру тела, значительно замедлять частоту дыхания и число сердечных сокращений примерно на 75% на протяжении нескольких месяцев. Грачева предполагает, что медведи не снижают температуру тела зимой, потому что весной для них требуется много энергии, чтобы прогреть свои массивные тела. Медведи свиваются в клубок и удерживают тепло благодаря жировым запасам и меху, время от времени вздрагивая для улучшения кровообращения.

Как объясняет Барнс, сердечные приступы и инсульты ухудшают снабжение мозга кислородом и питательными веществами. Возможность спасти пациента существует только в течение первого часа после инсульта.

Есть ли другие примеры спячки среди теплокровных животных?

Спячка медведей представляет собой весьма необычно, но не единственное приспособление среди теплокровных животных. Она также наблюдается у ежей умеренных широт, а также у сурков, обитающих в евразийских степях, и некоторых представителей семейства куньих, например, у барсуков. В особенно холодные зимы спячки могут впадать белки и енотовидные собаки, но это состояние бывает кратковременным, и их жизненные процессы не замедляются так, как у медведей. Кроме зимней спячки, существует еще летняя спячка, которую иногда называют эстивацией. В летнюю спячку впадают некоторые животные, обитающие в жарких пустынях — это могут быть некоторые насекомоядные, грызуны, сумчатые.

Эта форма спячки происходит в самые жаркие периоды года, когда поиск корма и воды становится гораздо более сложным и энергозатратным, что делает такой подход более разумным: проще переждать неблагоприятные условия, чем постоянно искать еду. Кроме сезонной спячки существует также и суточная форма, характерная для определенных теплокровных, таких как колибри и летучие мыши. Дело в том, что за время полета они делают очень много взмахов крыльями, что позволяет им маневрировать, а также эффективнее находить пищу. Но этот высокий уровень активности приводит к тому, что затрачивается много энергии, которой не хватает на полные сутки (несмотря на то, что и колибри, и летучие мыши за активный период суток потребляют пищи весом более половины своей массы).

Итак, скорость обмена веществ у данных животных просто колоссальная. По этой причине во время сна, который является необходимым состоянием для всех животных — это обязательный физиологический процесс — их жизненные процессы ослабляются до параметров, аналогичных тем, что наблюдаются у медведей.

Чем отличается состояние спячки медведей от, например, анабиоза лягушек?

У теплокровных животных физиологические процессы в состоянии спячки не могут быть полностью приостановлены. Их особенность в том, что они должны самостоятельно производить тепло, чтобы поддерживать жизнедеятельность. В отличие от них, у пойкилотермных животных процессы жизнедеятельности могут останавливать свое развитие практически полностью. Это объясняется тем, что их клетки находятся в состоянии, близком к консервированному, вплоть до появления подходящих условий — освежающего тепла от солнца, что и позволяет им разогреваться. Такое состояние наблюдается у большинства земноводных, особенно в умеренных и более северных широтах.

Например, известный случай связан с хвостатым земноводным сибирским углозубом: эти существа находились в замерзшем состоянии на протяжении нескольких десятков лет, а после оттаивания они вновь ожили и прекрасно себя чувствовали. Также состояние анабиоза наблюдается у зимующих змей и ящериц, однако их организмы менее устойчивы (они не переживут замерзание). В качестве еще одного примера можно привести рыбы, обитающие в пересыхающих водоемах Африки, Южной Америки и Австралии, которые закапываются в ил на время засухи. Процессы, происходящие в этих организмах, аналогичны тем, что наблюдаются у земноводных – почти полное приостановление жизнедеятельности до улучшения условий.

Что касается рептилий, обитающих в жарких странах, следует заметить, что, хотя они и являются холоднокровными, процесс переживания неблагоприятных условий у них больше схож с состоянием теплокровных — наблюдается значительное снижение интенсивности обмена веществ, хотя и не полная остановка (солнечной тепловой энергии вполне достаточно). Крупные рептилии (например, крокодилы, питоны и удавы) могут таким образом находиться в состоянии покоя до года, переваривая крупную пойманную жертву.

Почему медведь сосет лапу?

Существующее представление о том, что медведи сосут лапу, имеет под собой определенные обоснования. На самом деле медведи вылизывают свои лапы во время спячки, но это происходит не из-за голода, а как реакция на зуд, который появляется в ходе обновления и отслоения кожи на лапах медведя во время спячки.

По окончании спячки медведи выглядят худыми и голодными. В процессе спячки они истощают все накопленные жировые запасы. Их пробуждение происходит под воздействием голода и весеннего тепла. Это пробуждение медведей от спячки тесно связано с климатическими условиями. В тех регионах, где погода прогревается рано, они начинают выходить из своих берлог при первых признаках весны, тогда как в местах с мягким климатом они могут оставаться в берлогах до середины апреля.

Описание презентации по отдельным слайдам:

ПОЧЕМУ МЕДВЕДЬ
ЗИМОЙ СПИТ?
Подготовила:
Воспитатель Смолева Н.О
МКДОУ Д/с № 10 г. Пласт

2 слайд
Неуклюжий медведь известен нам как герой русских народных сказок. Трудно поверить, что он проводит большую часть своей жизни во сне.
Ответ на вопрос: почему медведь зимой спит? оказывается не таким уж сложным.

3 слайд
Во первых, медведи спят зимой потому, что с наступлением холодов они сталкиваются с проблемами в поисках пищи.

4 слайд
Несмотря на то, что медведь является всеядным животным, основой его рациона зачастую выступают растительные корма: ягоды, травянистые растения, желуди и орехи.

С приходом зимы находить растительную пищу становится значительно сложнее. Конечно, медведь может попробовать перейти на исключительно животную пищу, но такой рацион в долгосрочной перспективе не позволит ему выжить.

5 слайд
Во-вторых, размер животного играет немалую роль. Вес медведя может достигать до 500 килограммов. Обеспечить такое огромное животное пищей требует огромного количества корма!
А поймать зайцев или лис для полноценного мясного обеда не так уж легко для неуклюжего медведя.

6 слайд
Вот и медведю приходится впадать в зимнюю спячку. Спячка – это особое состояние, помогающее пережить период нехватки пищи. Это не просто обычный сон, а механизм выживания.
Во время зимы, находясь в берлоге, температура тела медведя понижается, дыхание замедляется, а сердце бьется реже, чем во время бодрствования.

Спячка может продолжаться вплоть до 6 месяцев, поэтому перед тем, как войти в берлогу, медведю крайне важно накопить достаточное количество питательных веществ.

Следовательно, осенью медведи полностью изменяют свой рацион, отдавая предпочтение более калорийным продуктам, что позволяет им быстрее накапливать жировые запасы.

Краткое описание документа:

Неуклюжий медведь известен как герой русских народных сказок. Трудно поверить, что он проводит большую часть своей жизни во сне. Но ответ на вопрос о том, почему медведь зимой спит, оказывается не таким уж сложным.

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 100 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения.

Скачайте рабочую тетрадь для подготовки к школе по теме Восприятие художественной литературы и фольклора:

• Количество страниц: 159
• Для детей в возрасте: 6-7 лет
• Год выпуска: 2024