Веселин Денков - На грани жизни
дневное оцепенение, в которое впадают, например, летучие мыши и колибри, и сезонное оцепенение, отличающееся от зимней (например, у грызунов, насекомоядных и др.) и летней спячки (например, у некоторых млекопитающих и рыб, обитающих в степях и пустынях), а также и непериодическое оцепенение — при резком наступлении неблагоприятных условий (например, у сусликов, енотовидных собак, некоторых видов ласточек). Но термин «гибернация», естественно, не может распространяться на состояние животных, впадающих в состояние летней спячки при неблагоприятных условиях жизни во время летней засухи.
Вот почему в науку было введено и понятие «эстивация» (от лат. aestas — лето), которое полностью соответствует названию «летняя спячка». Эстивацией можно назвать сонное, неактивное состояние некоторых животных при наступлении засухи, когда становится невозможным добывать пищу и воду. Так поступают улитки во время засухи, а также некоторые виды сусликов, которые в самые жаркие месяцы прячутся в свои подземные убежища, оставаясь там вялыми и неподвижными. Своеобразным рекордсменом продолжительности летней и зимней спячки является колумбийский суслик, впадающий в летнюю спячку в августе и остающийся неактивным на протяжении всей осени и зимы (гибернация); выходит он из норы только в мае следующего года. Что же это такое — зимняя или летняя спячка? И при каких обстоятельствах одно состояние переходит в другое? По существу, между ними нет резкого физиологического различия. Кроме того, многие зимоспящие животные (например, летучие мыши) могут впадать в торпидное состояние (о нем ниже) ежедневно, если при этом у них понижается температура тела и интенсивность обмена веществ. Таким образом, это физиологическое состояние вполне сходно с гибернацией, хотя продолжается не месяцами, а всего лишь несколько часов.
В связи с тем что нет точного определения этих состояний, их трудно разграничивать, и многие физиологи рассматривают гибернацию и оцепенение как единое физиологическое явление.
Следует считать ошибкой, когда в общедоступном изложении часто употребляется термин «летаргический сон» и это понятие распространяют на животных, впадающих в зимнюю и летнюю спячку. В медицинской литературе летаргией (от греч. lethargia — глубокий сон) и соответственно летаргическим сном называют состояние патологического (болезненного) сна у человека, неподдающегося насильственному прекращению. Вот почему этот термин вовсе не подходит для определения физиологических явлений в мире животных.
Продолжительное пребывание птиц при низких температурах ученые обозначают термином «гипотермия» (от греч. hypo — под, низкое и thermos — тепло, теплота), т. е. охлаждение. Тот же термин медики используют при искусственном охлаждении всего или части организма человека при сложных операциях (см. главу «Находит ли применение искусственное охлаждение в медицине?»). Состояние кратковременного оцепенения у птиц ученые называют торпидностью. Она наблюдается у только что вылупившихся птенцов некоторых видов, когда родители покидают их на несколько дней при неблагоприятных условиях (например, у черных стрижей). Под торпидным состоянием ученые подразумевают состояние временного оцепенения организма, при котором он слабо реагирует на внешние раздражители (например, шум или прикосновение).
Для растительных организмов используются понятия анабиоза и зимнего покоя; первое — в случаях, когда некоторые растения после высыхания при благоприятных условиях могут снова развиваться, а второе — при особом физиологическом состоянии растительных. организмов, при котором семена, почки (зародыши) предохраняются от преждевременного развития и гибели.
В последнее время возникло и бурно развивается новое направление в биологической науке — криобиология (от греч. kryos — холод, мороз, bios — жизнь и logos — наука), т. е. наука о жизни при охлаждении. Криобиология занимается исследованиями механизмов анабиоза при низких температурах и морозоустойчивостью различных видов растений и животных; генетическим и иммуногенетическим влиянием низких температур; повреждением и защитой клеток организма под действием холода; глубоким замораживанием мужских половых клеток (спермы) для сохранения их продолжительное время с целью последующего искусственного осеменения животных; глубоким замораживанием с учетом продолжительного сохранения тканей и органов для последующей пересадки (трансплантации).
В связи с этим возникло и новое направление криобиологии, названное криомедициной, объектом медицинского приложения которой является не только консервирование тканей и органов при низких температурах, но и искусственное охлаждение (гипотермия) организма человека при сложных операциях на сердце и кровеносных сосудах, в мозге и глазах, при котором резко понижается обмен веществ, движение крови значительно замедляется, а чувствительность исчезает.
Используя патенты живой природы и созданные ею на протяжении многовековой эволюции приспособления, помогающие организмам пережить неблагоприятные условия, человек все чаще начинает их применять в различных областях жизни. Криобиология и криомедицина — науки будущего, о них будут все чаще говорить и писать.
Почему в природе многие животные и растительные организмы впадают в различные состояния мнимой смерти?
Зимний сезон неблагоприятен для многих представителей мира животных и растений как из-за низкой температуры, так и резкого сокращения возможностей добывать пищу. В ходе эволюционного развития многие виды животных и растений приобрели своеобразные приспособительные механизмы, чтобы выжить в неблагоприятное время года. У одних видов животных возник и утвердился инстинкт создавать запасы пищи; у других выработалось другое приспособление — миграция. Известны поразительно дальние перелеты многих видов птиц, миграции некоторых видов рыб и других представителей мира животных. Однако в процессе эволюции у многих видов животных замечен и другой совершенный физиологический механизм приспособления — способность впадать в безжизненное на первый взгляд состояние, которое у различных видов животных проявляется по-разному и имеет разные наименования (анабиоз, гибернация, гипотермия и др.). Между тем все эти состояния характеризуются заторможенностью функции жизнедеятельности организма до того минимума, который позволяет ему пережить неблагоприятные зимние условия без приема пищи. В подобное состояние мнимой смерти впадают те виды животных, которые не в состоянии обеспечить себя пищей зимой и для них существует опасность гибели от холода и голода. И все это, выработанное в процессе эволюции, подчинено строгой природной целесообразности — необходимости сохранить вид.
Зимняя спячка — широко распространенное явление в природе, несмотря на то что ее проявления различны у представителей отдельных групп животных, будь то животные с непостоянной температурой тела (пойкилотермные), называемые еще и холоднокровными, у которых температура тела зависит от окружающей температуры, или животные с постоянной температурой (гомойотермные), называемые теплокровными.
Из числа животных с непостоянной температурой тела в состояние зимней спячки впадают различные виды моллюсков, ракообразных, паукообразных, насекомых, рыб, земноводных и пресмыкающихся, а из животных с постоянной температурой тела — несколько видов птиц и многие виды млекопитающих.
Заглянем в бюро патентов природы
Из типа мягкотелых (Mollusca) в зимнюю спячку впадают многие виды улиток (например, все наземные улитки). Встречающиеся в Болгарии садовые улитки (Helix pomatia и Н. lucorum) впадают в зимнюю спячку в октябре, и она длится до начала апреля. После долгого подготовительного периода, в течение которого они накапливают в своем организме необходимые питательные вещества, улитки находят или выкапывают норки, чтобы несколько особей могли вместе перезимовать глубоко под землей, где температура будет поддерживаться на уровне 7–8 °C. Хорошо закупорив норки, улитки спускаются на дно и залегают отверстием раковины вверх. Затем они закрывают это отверстие, выпуская слизистое вещество, которое вскоре затвердевает и становится эластичным (похожим на пленку). При значительном похолодании и недостатке питательных веществ в организме улитки зарываются еще глубже в землю и образуют еще одну пленку, таким образом создавая воздушные камеры, играющие роль прекрасного изолятора. Установлено, что во время продолжительной зимовки улитки теряют более 20 % своего веса, причем самая большая потеря приходится на первые 25–30 дней (до 10 %). Это объясняется тем обстоятельством, что все процессы обмена веществ постепенно затухают, чтобы достигнуть того минимума, при котором животное впадает почти в состояние анабиоза с едва уловимыми жизненными функциями. Во время зимней спячки улитка не питается, сердечные сокращения крайне замедленны, дыхание почти прекращается. Весной, когда наступают первые теплые дни и температура почвы на глубине 5 — 10 см достигает 8 — 10 °C, когда начинает развиваться растительность и выпадают первые дожди, улитки вылезают из своих зимних убежищ. Тогда начинается интенсивная деятельность по восстановлению исчерпанных пищевых резервов в их организме; это выражается в поглощении огромного по сравнению с их телом количества пищи.
