Веселин Денков - На грани жизни
В летнюю спячку впадает и упомянутый американский чешуйчатник, тоже представляющий собой двоякодышащую рыбу. Он обитает в заболоченных бассейнах рек, густо поросших водной растительностью, в Южной Америке и особенно в бассейне Амазонки. В дождливый период эта рыба усиленно питается и накапливает жир, который необходим ей как резервное питание на то время, когда она зароется в ил и впадет в состояние оцепенения. Весь засушливый сезон она проводит в состоянии летней спячки и при этом дышит атмосферным воздухом. Однако если водоем, в котором рыба обитает, не пересыхает, она вообще не впадает в летнюю спячку.
В подобное состояние впадает и встречающийся у нас вьюн (Misgurnus fossilis), когда водоемы, где он обитает, в летнюю жару высыхают. Тогда вьюн зарывается в ил и впадает в состояние летней спячки. Его можно обнаружить замурованным в сухой ил, в котором нет никакой влаги, и тогда он кажется окаменелостью. Вот почему он получил свое название fossilis — от лат. fossil, что означает окаменелый остаток организма, жившего в давние геологические времена. В этом состоянии вьюн выдерживает продолжительное время при неблагоприятной для него засухе. При увлажнении жизнедеятельность восстанавливается. Установлено, что вьюн, хотя и не является двоякодышащей рыбой, вдыхает атмосферный воздух ртом, проводя его через кишечный тракт, где осуществляется газообмен благодаря обильной сети мельчайших кровеносных сосудов — капилляров, и выбрасывает его через анальное отверстие.
Летняя спячка у рыб, подобно зимней спячке, является приобретенным эволюционным путем биологическим приспособлением к неблагоприятным условиям жизни. В таком состоянии, когда рыбы наименее активны и процессы обмена веществ сведены до возможного минимума, они живут за счет заранее накопленного жира, причем потребляют незначительное количество кислорода.
В то время как для наших географических широт определяющим фактором сезонности в жизни земноводных (лягушек, тритонов, саламандр) является температура окружающей среды, в тропиках и субтропиках эту роль играет влажность. При достаточно высокой температуре воздуха, но низкой влажности (в период засухи) земноводные обычно впадают в летнюю спячку.
В странах с тропическим климатом, где температура высокая и влажность большая, земноводные активны весь год. Но в районах, где чередуются засушливые и дождливые периоды, когда наступает засуха, пагубная для многих видов земноводных, они впадают в летнюю спячку, зарываются в ямы в почве, под корни, камни и т. п. Типичным примером может служить остров Ява, где земноводные проводят в состоянии летней спячки почти 5 месяцев. Как при зимней, так и при летней спячке земноводные не питаются, и все их процессы жизнедеятельности и обмена веществ значительно замедляются.
Известно, что представители обширного класса пресмыкающихся (Reptilia) — это животные с непостоянной температурой тела, которая зависит от температуры окружающей среды. Пресмыкающиеся любят тепло и часами греются на солнце. Ороговевшие покровы их тела и отсутствие кожных желез предохраняют их от чрезмерной потери воды. Некоторые из них даже приспособились жить и в очень сухом климате, в жарких и безводных пустынях. Однако жара в тропиках служит причиной впадания некоторых из них в летнюю спячку.
Так, например, некоторые виды змей — постоянных обитателей жарких пустынь, где им зачастую угрожает тепловой удар, — способны впадать в летнюю спячку в самые жаркие дни. Это и есть защитная реакция организма, при которой потребление кислорода и образование тепла в организме минимальны.
Зарывшись в ил, впадает в летнюю спячку и анаконда, достигающая 11-метровой длины.
В эстивацию впадают и самые крупные представители пресмыкающихся — крокодилы. Когда водоемы пересыхают, они зарываются глубоко в ил. Несмотря на то, что поверхностный его слой высыхает и затвердевает, в глубине влага сохраняется, где они и проводят свою летнюю спячку. По этому поводу знаменитый путешественник Александр Гумбольдт привел рассказ одного европейского колониста, которому пришлось заночевать в хижине, построенной прямо на земле на берегу реки Ориноко (Венесуэла, Южная Америка). Среди ночи его разбудил сильный шум, и земля под ногами как бы задвигалась. Комья земли полетели во все стороны, и наконец из-под земли появился огромный крокодил. Очевидно, он находился там в состоянии летней спячки и, к ужасу колониста, именно в эту ночь проснулся.
В тропических странах в летнюю спячку впадают и многие виды ящериц. Степные черепахи, обитающие в среднеазиатских пустынях, также впадают в летнюю спячку, при которой процессы обмена веществ значительно замедлены.
Летняя спячка является патентом и некоторых теплокровных млекопитающих, обитателей: степей и пустынь, таких, как туркестанский и североамериканский суслики, сенегальский еж и другие. С наступлением сильной жары они впадают в состояние оцепенения на продолжительный срок.
Известно, что все обитатели пустыни испытывают недостаток воды. Но различные виды животных преодолевают это затруднение различными способами. Среднеазиатский тонкопалый суслик (Spermophilopsis leptodactylus) зарывается в глубокие норы, где температура не такая высокая, как на поверхности песка, и расход воды соответственно меньше.
Из мелких животных, обитающих в жаркой, сухой и скудной растительностью пустыне Мохаве в Калифорнии, интересен один вид сусликов, названный в «честь пустыни» мохавеским. Американские ученые Джордж Бартоломью и Джек Хедзен изучали экологию и поведение этого грызуна в природных и лабораторных условиях. Суслик, достигающий 15 см длины и 150 г веса, коричневого цвета, роет себе нору в рыхлом песке в тени деревьев и кустов, растущих в пустыне и снабжающих его пищей. Большую часть года — с августа до марта — мохавеский суслик остается в своей норе в состоянии оцепенения. В весенние месяцы, когда растительность пустыни находится в расцвете, он покидает свое убежище, чтобы продолжить свой род и накопить жир, готовясь к возвращению под землю. В лабораторных условиях этот суслик вел себя так же, как и в природных, что способствовало исследованиям. Было установлено, что он активен с марта до августа. В остальную часть года даже при комнатной температуре, несмотря на изобилие пищи и воды, он периодически впадал в состояние оцепенения, длившееся от нескольких часов до нескольких суток. Это состояние чередующихся периодов сна и бодрствования продолжалось от позднего лета до ранней весны и включало в себя два самостоятельных процесса — зимнюю и летнюю спячки, которые, в сущности, сливались в один общий сон. Исследования двух американских ученых показали, что у мохавеского суслика эти два процесса — нечто другое, как две стороны одного и того же физиологического явления. При впадении животного в состояние оцепенения потребление кислорода и температура тела резко падают, причем температура тела соответствовала температуре окружающей среды или слегка превышала ее. Его дыхание останавливалось на продолжительный период времени, а пульс был замедленным. При пробуждении у суслика восстанавливалась нормальная температура тела, нормализовалась частота дыхания, причем увеличивалось потребление кислорода, ускорялось сердцебиение, появлялась дрожь (при которой выделялось тепло). Пробуждение происходило очень быстро — для него требовалось не больше часа. Оно могло произойти внезапно от сильного шума или прикосновения, тогда как для впадания в состояние оцепенения суслику было необходимо почти 6 ч. После пробуждения потребление кислорода достигало максимума через 15–20 мин, а температура тела повышалась от 20 до 30 °C за 20–35 мин. Обмен веществ начинал повышаться при температуре окружающей среды 36,6 °C. При температуре окружающей среды 20 °C потребление кислорода оцепеневшим сусликом составляло только около 1/10 от того, каким оно было в состоянии бодрствования при той же температуре. Главными источниками энергии для организма во время зимней и летней спячки служил накопленный в период активности жир. Ученые вычислили, что окисление 1 г жира требует 2 л кислорода, что означает, что впавший в оцепенение суслик, весящий 300 г и использующий 0,8 м3 кислорода на 1 г массы в течение 1 ч, сжигает 0,29 г жира ежедневно. Следовательно, за 172 дня зимней и летней спячки он расходует 50 г жира, которые полностью удовлетворяют его потребности в энергии. А это составляет ровно половину того запаса жира, который накапливает грызун в период своей активной жизни в бодрствующем состоянии.
Пример с мохавеским сусликом показывает, что, в сущности, оба вида спячки (летняя и зимняя) — это только две стороны одного и того же физиологического явления- защитно-приспособительной реакции организма.
Можно ли «привить» животным зимнюю и летнюю спячку?
Современной фармакологической науке известно немало химических снотворных веществ, вызывающих впадание в глубокий сон. Однако эти синтетические соединения обычно обладают вредным побочным действием, еще более нежелательным, когда их применяют к больному человеку (например, при операции). Вот почему усилия ученых еще в начале нашего столетия были нацелены на синтезирование подопытными животными так называемого фактора сна. Предполагается, что синтез фактора сна откроет возможность для экспериментов, с помощью которых можно будет исследовать физиологическую природу сна.
