Зимняя спячка у животных

Зимняя спячка у животных

При понижении  температуры тела у животных, впадающих  в зимнюю спячку, до уровня температуры  внешней среды, жизнедеятельность  их организма не прекращается. Как  же это им удается?

Млекопитающие теплокровны, то есть в нормальных условиях имеют постоянную температуру тела. Естественные термостаты организма  постоянно регулируют ее. Однако температура  тела некоторых маленьких млекопитающих  меняется в течении зимней спячки и держится на уровне чуть выше точки замерзания(нормальная температура тела 400С).

Замедляются метаболизм(обмен веществ) и дыхание, удары сердца снижаются с 300 до 7-10 ударов в минуту, приостанавливаются естественные рефлексы, замедляется электрическая деятельность мозга. Неподвижность опасна замерзанием тканей и повреждением их ледяными кристаллами. Однако благодаря особенностям строения организма, животные в течение зимней спячки защищены от этих опасностей. Жидкость в организме животных, впадающих в спячку, обволакивается химическими веществами с высоким молекулярным весом. Поэтому точка замерзания падает, и таким образом предотвращается замерзание. 1

Спячка — подобное сну состояние, в которое впадают многие животные в зимнее время в умеренном и холодном климатах и в летнее — в тропическом. С. характеризуется общим понижением жизнедеятельности организма, что позволяет, в случаях наиболее глубокого сна, оставаться животному в течение более или менее долгого времени без пищи.

Несомненно, что  С. — явление, выработанное подбором, как полезное для вида, так как  позволяет животному переносить период бескормицы без вреда для  организма. Глубина С. и степень  угнетения жизненных процессов  различны у различных форм.

В С. впадают, вероятно, все зимующие беспозвоночные, но в  этом отношении нет достаточных  наблюдений. Что касается летней С., то она свойственна главным образом амфибиям и гадам, а также некоторым рыбам и млекопитающим. Из амфибий и рыб впадают в С. главным образом населяющие пересыхающие в период бездождия водоемы (из рыб главным образом представители из сем. сомовых, лабиринтовых, двудышащих).

В наших широтах  в С. впадают амфибии и гады, многие грызуны (хомяки, суслики, байбаки, зайцы, белки, дикобразы и др.), насекомоядные (ежи), летучие мыши, некоторые хищники (медведи, барсуки и др.). При наступлении С. наземные формы обыкновенно погружаются в норы, водные — закапываются в ил. Дюбуа полагает, что между зимней С. и обыкновенным сном нет принципиальной разницы и вообще невозможно провести резкую границу между животными, подверженными С., и животными, не обладающими этой способностью.

Первые при одомашнении, когда их содержат в иных условиях, чем те, которые они находят  зимой в природе, утрачивают наклонность  к С.; и наоборот, есть много животных, которых состояние зимой, если и  не представляет полного сна, то в  значительной степени приближается к нему.

С. альпийского сурка  отличается глубиной и вообще этот сурок может считаться типичным представителем животных, подверженных С. Дюбуа произвел ряд наблюдений над сурками.

Сурки ловились в  начале зимы и содержались в холодных помещениях с постоянной температурой. С началом зимы периоды обычного сна становились все длиннее  и длиннее, а периоды бодрствования  все короче и короче. Это состояние  длится около 14 дней. Затем следует  чередование 3-4 недельных периодов сна с 12-24 часовыми периодами бодрствования. Так продолжается всю зиму, а в  конце ее опять протекают 14 дней, в течение которых периоды  сна начинают укорачиваться, а периоды  бодрствовании начинают удлиняться. Повторные раздражения уменьшают  периоды сонного состояния.

Во время С. сурок  не принимает пищи и это длится около 6 месяцев, но соки желудочные продолжают выделяться и пищеварение, хотя крайне замедлено, но не приостановлено. Желудочный сок спящего сурка представляет некоторое сходство с таковым  алкоголиков и людей, подвергшихся действию наркотических веществ. Всасывание в кишках, если происходит, то крайне слабое, а кровообращение замедлено.

Кровь во время С. сосредоточивается во внутренних органах  и главные сосуды грудной и  брюшной областей переполнены кровью, но никогда кровообращение не останавливается  вовсе. Мозг и его оболочки, наоборот, весьма бедны кровью во время сна. Если убить сурка во время сна, то сердце его продолжает биться еще в течение трех часов после смерти, как это замечается обыкновенно у животных с холодной кровью, напр. у черепах и др., — тогда как сердце бодрствующего сурка, подобно сердцу всех теплокровных, останавливается сразу после смерти.

Вообще же во время  сна сердечные сокращения медленны, слабы, редки и совершаются одновременно с дыхательными движениями, тоже чрезвычайно  редкими и медленными. Малейшее раздражение  тотчас увеличивает число биений сердца и вдыханий, но делает их более  короткими, при чем сердце тогда делает уже три сокращении во время одного дыхательного движения.

Существенная особенность  самого дыхательного процесса во время. С. — это уменьшение потребления кислорода, а именно потребляемое в это время количество падает до 1/30 или до 1/40 того, что потребляется животным во время бодрствования. Отношение между количеством выделяемой углекислоты и потребляемым кислородом тоже становится иным во время С.: выделение угольной кислоты падает еще более, чем потребление кислорода. Это обстоятельство говорит в пользу того, что во время бодрствования организм потребляет более богатые угольной кислотой углеводы, а во время С. преобладает потребление жиров.

Разницы в количестве кислорода во время С. и бодрствования  в артериальной крови не было замечено, но венозная кровь делается у спящего беднее кислородом и богаче угольной кислотой. При выпускании крови во время С. вытекает меньшее количество, чем во время бодрствования, и животное не рискует погибнуть от кровотечении.

Абсолютное число  кровяных шариков уменьшается во время С., а относительное —  увеличивается, так как вообще количество крови уменьшается, да и вообще все  ткани спящего сурка менее  богаты водой. Таким образом это уменьшение количества воды и сгущение крови напоминает состояние, вызываемое холерным ядом, а также наркотическими веществами. Число белых кровяных телец в венозной системе уменьшается.

Сходство с состоянием, приобретаемым под влиянием наркоза, выражается и в том, что в печени спящего сурка накопляется гликоген, а кровь совершенно не содержит сахара. С пробуждением весь гликоген печени переходит в сахар крови. Каждые 3-4 недели сурок просыпается, чтобы  выделить мочу и кал. Моча во время  С. чрезвычайно сгущена и имеет  кислую реакцию, как у животных, питающихся мясом, что вполне понятно, так как  спящий сурок питается не растительной пищей, а на счет собственного тела, след., становится в те же условия, как и всякое плотоядное животное. Всякое внешнее раздражение, хотя бы оно даже не вызывало не только пробуждения, по даже простого движения, все-таки увеличивает количество накопляющейся мочи и кала.

Желчный пузырь у  спящего сурка переполнен, желчь  — густая. Хотя сначала вес животного  вследствие задержания угольной кислоты  немного увеличивается, но в общем, во время зимовки, животное теряет 1/5 всего веса. При этом, так как во время кратковременных бодрствовании сурок опрастывается, то потеря в весе за каждый из этих периодов равна потере в весе в течение 3 — 4 недельных периодов сна.

Вообще, за 160 дней зимовки  организм спящего сурка потребляет столько, сколько голодающий, но бодрствующий сурок потребит в. течение 12 дней. Это  показывает, что все процессы обмена во время С. теряют в силе и интенсивности  более, чем в десять раз.

Впрочем, потеря веса во время С. может быть еще более, если животное прикасается к какому-нибудь хорошему проводнику тепла или если его остричь. Прикосновение хорошего проводника теплоты и удаление шерсти вызывает усиленную потерю теплоты  и через это усиленное потребление  внутреннего жира и других веществ, чтобы пополнить эту потерю.

Вообще же температура  тела надает во время С.: вместо 37,5°  наблюдаются в прямой кишке всего  только 4,6°; а во время периодических  пробуждений температура поднимается  опять до 36,5°. Это поднятие температуры  совершается в 3 — 4 часа, а падание  при последующем засыпании совершается  в 5 — 6 раз медленные. Передняя часть  тела согревается скорее задней. При 0° сурки пробуждаются и долгое время остаются бодрствующими. Наоборот, если летом понизить окружающую температуру до — 10 или — 6, то сурки впадают в С.

При очень сильном  охлаждении спящий сурок начинает дышать энергичнее, сердце его бьется сильнее, но потом впадает в коматозное состояние и погибает. Сырость  воздуха не имеет никакого влияния  на С.

Интересно отметить, что сурки с вырезанными полушариями  также впадают в С. и могут  пробуждаться, но при этом прочие части  мозга, как-то четыреххолмие, полосатые  тела, зрительные бугры, должны быть целы и не повреждены. Повреждение же этих частей вызывает нарушение ритма  дыхания, именно замедление его, падение  температуры и т. п. явления.

В конце концов Дюбуа приходит к заключению, что С. есть наркотизирование вследствие накопления угольной кислоты. Главное доказательство этого положения состоит в том, что, заставляя сурка дышать воздухом с излишним содержанием угольной кислоты, Дюбуа заставлял его впадать в сон со всеми признаками нормальной С., т. е. с падением температуры, замедлением дыхания и т. п.

Во время С. сурок  сам производить угольную кислоту  и она, задерживаясь в крови, вызывает наркотизацию. Что касается до других животных, то наблюдения над ними далеко не отличаются обстоятельностью. Укажем лишь на некоторые стороны.

Температура, при  которой наступает С., для различных  животных различна: так соня впадает  в С. при +4° или 5°, летучие мыши и ежи при +6° или +7°; суслики  при 0° а зайцы, белки, барсуки, медведи, впадают в С. только при низких температурах (барсуки при — 20°).

Число сердечных  сокращений у различных животных во время С. различно: у сурка — 8 — 10 раз в минуту, у летучей  мыши 50 (в нормальном состоянии у  первого 90, у второй 200).

Некоторые утверждают, что число кровяных шариков у  сурков и сусликов падает не только абсолютно, но и относительно, а именно с 7 миллионов на 1 кв. см. падает до 2-х.

Число дыханий в  минуту также варьирует: суслики  делают 1 — 4 дыхания в минуту (бодрствующие 40 — 60); сурок — 7 — 10; еж — 4 — 5; летучая  мыть — 5 — 6; соня — 9 — 10.

Разница в температуре  тела также существует и стоит  в связи с температурой среды. Сурки при окружающей температуре  — 10° имеют температуру +7 и +5, суслики  при 0° имеют +12°; соня при +3° имеет 31/2°, при +4° имеет — 10°, при 15°  — 14°.

Вообще же все  эти цифры стоят в зависимости  от глубины сна, который зависит  от внешних условий и общего течения  С. В начале и конце С. сон менее  глубок, чем в середине. Одни животные во время С. не принимают пищи, другие — принимают во время коротких периодов бодрствования. Замечены у  спящих животных некоторые изменения  в гистологическом строении эпителия желудка, печени, кровяных телец.

Отметим еще, что  многие животные, рыбы и некоторые  беспозвоночные, для которых С., по-видимому, не является обычным, входящим в жизненный  цикл явлением, обладают способностью при понижении температуры впадать  в оцепенение и даже замерзать  совсем и потом оживать.

Интересны данные, полученные Пикте. Рыбы замерзали в компактную хрупкую массу и оживали, по ниже — 20° С. не переносили. Лягушки переносили до — 28 и гибли при — 30 и — 35; но отдельные ткани лягушки, напр., клетки мерцательного эпителия неба, оживали и после — 90. Рачки (Asellus) выносили — 40 и — 50 и погибли при — 90. Садовые улитки в течение нескольких дней переносили температуру — 110 и — 120, но та, у которой была трещина в крышечке, закрывающей раковину, погибла.

Очень низкую температуру  переносили некоторые низшие беспозвоночные. Инфузории и коловратки переносили — 60 без вреда и большинство  погибало при — 80 или — 90, а при  — 150 Пикте находил лишь их трупы.

Сухие споры, сухие  водоросли (диатомовые), бактерии, семена растений, т. е. более или менее  защищенные оболочками организмы, выдерживали  — 200 без вреда.

Главные работы по спячке принадлежат Дюбуа. Список и сводка их даны в «Zoologisches Centralblatt» (№ 9, 1897). Ср. Скориченко, «Угнетение жизни» (СПб. 1891); Кулагин, «Зимняя спячка животных» («Естествознание и География», 1897). В. Шимкевич. С. (медиц.) — болезненное состояние, часто встречающееся при тяжких страданиях головного мозга и при некоторых отравлениях. Оно характеризуется полным угнетением мозговых отправлений и вследствие этого полной потерей произвольных движений, чувствительности и сознания. Человек лежит как пласт в полном беспамятстве и никакие болевые раздражения не приводят его в чувство. Обыкновенно имеются также расстройства дыхания, сердцебиения и различных рефлексов. Такая глубокая С. носит латинское название «coma» (коматозное состояние). При меньшей степени иногда удается, путем сильного раздражения кожи, вызывать рефлекторное движение или стон или даже заставить больного проглотить что-нибудь, и тогда мы говорим о сопорозном состоянии (sopor). Полная С. обыкновенно наступает при мозговом ударе вследствие общего сотрясения мозговых полушарий в зависимости от внезапного излияния крови в них или закупорки мозгового сосуда. Больной при этом падает, как пораженный молнией, и может оставаться в коматозном состоянии несколько часов и даже суток подряд; а затем, когда мозг оправится от сотрясения, и кровообращение в известной степени восстановится, угнетение мозговых отправлений проходит, больной открывает глаза, просыпается и ничего не помнит за все время С. Кроме того С. встречается временно или как конечная стадия болезни при других поражениях мозга — размягчении, опухолях, склерозе и проч. Наконец, С. наблюдается при отравлении некоторыми ядами, как-то опием, морфием, алкоголем (глубочайшая степень опьянения), угаром, при самоотравлении организма вследствие задержки мочи (так назыв. уремия) и некоторых других условиях. И из этих состояний возможно возвращение сознания и выздоровление. В неблагоприятных случаях коматозное состояние непосредственно переходит в агонию и смерть.