Причини уявної смерті (анабіозу) у рослинних та тваринних організмів, що дозволяють пережити їм несприятливі зимові умови. Чи є птахи, які впадають у зимову сплячку? Які птахи впадають у сплячку
Американський білогорлий козодою впадає в сплячку в холодні зимові місяці, коли основний корм - комахи - стає недоступним. Ці птахи можуть залишатися неактивними від 10 до 25 днів, при цьому їх температура тіла опускається нижче 10°C, і було зафіксовано навіть падіння до 3°C (див. R. M. Brigham, 1992). Poorwill ( Phalaenoptilus nuttallii)).
Корінні народи південного заходу Північної Америки, мабуть, здавна були обізнані про незвичайну здатність білогорлого козодоя. Так, індіанці хопі називали його hölchoko"Сплячий" (див. C. P. Woods & R. M. Brigham. 2004. The Avian Enigma: "Hibernation" by Common Poorwills ( Phalaenoptilus nuttalli)). Вчені ж вперше зареєстрували глибокого сну цього птаха в 1946 році. Надалі сплячку козодоїв вивчали в лабораторних умовах, а з появою мініатюрних термочутливих радіопередавачів - у природному середовищі.
Як і у ссавців, що впадають у сплячку, у козодоїв періоди неактивності чергуються з періодичним пробудженням. Притулки козодоїв завжди відкриті і звернені на південь чи південний захід, щоб довше перебувати під сонячним промінням. Птахам дуже важливо вміти вчасно вийти зі сплячки, і пасивне нагрівання сонцем якраз дозволяє зберегти енергію для такого швидкого пробудження у разі потреби.
Стан заціпеніння в період холодів і нестачі їжі - вигідний шлях для заощадження енергетичних резервів, особливо для дрібних тварин, що вихідно мають високий рівень метаболізму і тому потребують великої кількості їжі. Короткочасне «денне» заціпеніння характерне приблизно для 100 видів птахів із 29 родин. Але лише один вид використовує глибокого сну. Чому ж? Можливо, на це вплинула ціла низка факторів. Білогірлий козодою харчується комахами, що літають, які недоступні в холодну погоду, мешкає в посушливому середовищі з низькою продуктивністю, зимує в місцях з високою частотою сонячних днів і вибирає відкриті притулки, що дозволяє використовувати пасивне нагрівання сонцем для періодичного пробудження.
Отже, ми з'ясували, що більшість тварин із непостійною температурою тіла, яка залежить від навколишнього середовища, впадає у стан зимової сплячки. Але дивно, що й багато тварин з постійною температурою тіла, наприклад, птахи, теж можуть впадати в зимову сплячку протягом несприятливих сезонів року. Відомо, що більшість птахів уникає несприятливих зимових умов шляхом перельотів. Стало зрозуміло, що деякі види птахів можуть впадати у такий стан у несприятливі сезони року. Існують спостереження, що деякі види ластівок (сільська і скеляста) теж взимку впадають у зимову сплячку. Стан короткочасного заціпеніння, яке вчені називають торпідністю, спостерігалося у пташенят чорного стрижу, що тільки-но вилупилися, які впадають у цей стан, коли батьки залишають їх на кілька днів за несприятливих умов (наприклад, під час наближення циклону). в стані заціпеніння температура тіла цих пташенят з 39 ° C падала до 20 ° C і навіть нижче, пульс і дихання сповільнювалися, і в подібному стані вони витримували 7-12 днів. З'явившись знову, батьки відігрівали їх своїми тілами, і пташенята поверталися до життя. у сприятливу пору року молоді стрижі вилітали з гнізда через 33–35 днів, а несприятливі, коли вони впадали у стан заціпеніння, їм потрібні 40–50 днів.
Здавна відомо, що в подібний торпідний стан впадають і пташенята деяких видів колібрі, якщо мати, полетівши за їжею, затримається більш ніж на десяток хвилин (у колібрі тільки самки вигодовують потомство). Після її повернення, зігріті материнським теплом, вони повертаються до життя. Встановлено, що дорослі колібрі кількох видів, що мешкають на Американському континенті, також здатні впадати в стан заціпеніння особливо холодні ночі, коли їх температура тіла знижується до 8,8 °C. Доведено, що вага різних видів колібрі коливається від 1,7 до 19,1 г, а потреба у кисні у дрібних екземплярів у стані спокою – 11–16 мл на 1 г ваги за годину, під час польоту – 70–85 мл, а у стані заціпеніння лише 0,17 мл. Витрата енергії у колібрі висока, і існує небезпека, що колібрі з температурою тіла 44 °C не зможуть витримати без їжі той період, коли вони сплять, оскільки їм не вистачить енергетичних запасів. При такому положенні їх організм при надмірному охолодженні від виснаження вночі втратить можливість знову зігрітися на початку своєї активної фази. Тим часом, як відомо, ночі на південно- та центральноамериканських високих плато, де мешкають колібрі, холодні. Ось чому колібрі мають захисний механізм - впадають вночі в торпідний стан, причому температура їх тіла порівнюється з температурою навколишнього середовища; таким чином, вони не віддають свою теплоту та зберігають енергію, яка не витрачається для утворення тепла в організмі. у цьому випадку діє закон голландського фізіолога Ван Гофа, який відображає зв'язок між швидкістю реакцій хімічних процесів і температурою (якщо температура тіла знизиться на 10 °C, процеси обміну почнуть протікати повільніше майже в 3 рази). Отже, якщо температура тіла колібрі знизиться з 44 °C до 34 °C, це призведе до скорочення скорочення обміну речовин і відповідно до значного збереження енергії.
Подібна регуляція температури тіла під час заціпеніння була виявлена і у пурпурової колібрі, яка, як і інші колібрі, легко впадає в торпідний стан. у стані заціпеніння температура тіла цього виду колібрі зазвичай близька до температури повітря, але якщо остання падає нижче 18 °C, температура тіла птиці більше не знижується і залишається на рівні 18–20 °C.
Заціпеніння, в яке впадають деякі види птахів, значно відрізняється від зимової сплячки, властивої багатьом ссавцям. Насамперед організм птахів не тільки не накопичує енергетичних запасів у вигляді жиру, але, навпаки, витрачає значну їхню частину.
У той час як ссавці впадають у зимову сплячку, помітно додавши у вазі, птахи перед заціпенінням сильно худнуть. Ось чому явище заціпеніння у птахів, вважає радянський біолог Р. Потапов, має називатися не зимової сплячкою, а гіпотермією.
Досі механізм гіпотермії у птахів остаточно не вивчений. Цікаво, що всі птахи, здатні впадати в стан заціпеніння, у систематичному відношенні є між собою близькими родичами і мають загальні фізіолого-екологічні особливості. Впадання цих птахів у стан заціпеніння за несприятливих умов життя є пристосовною фізіологічною реакцією, що закріпилася в процесі еволюції.
Дата завантаження: 2015-08-06 | Перегляди: 366 | Порушення авторських прав
| | | | 5 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Козодой — птах, який впадає у сплячку
Ще батько науки Аристотель у своїй знаменитій Історії тварин писав про те, що частина птахів відлітає на зиму в теплі країни (докладніше про ), але частина – нікуди не відлітає, а ховається в затишних сховищах та норах, де впадає у сплячку. Думки цього дотримувались у науці на початок 19 століття. І, навіть такі видатні дослідники природи, як Карл Лінней і Жорж Кюв'є свого часу писали про те, що ластівки заціпенюють на зиму, проводячи цей несприятливий час на дні боліт. Чи це так? Чи птахи впадають у сплячку? Дізнатись відповідь на це питання ми пропонуємо вам з нашої публікації…
Чи впадають у сплячку птиці
Коли біологія достатньою мірою вивчила перельоти птахів, припущення про зимову сплячку пернатих було зовсім залишено і наводилося іноді в підручниках як курйоз далекої давнини. Проте, у нещодавно у науковій літературі почали знову з'являтися повідомлення дивні явища у прогонових стрижів і ластівок. То в одному, то в іншому затишному місці виявляли велике скупчення заціпенілих птахів, які, проте, оживали й відлітали геть, щойно їх брали до рук. Такі випадки спостерігалися, як правило, під час осінніх чи весняних перельотів у холодну, похмуру погоду. У зв'язку з подібними повідомленнями ожили старі припущення про здатність птахів впадати в сплячку.
Питання це досі не досліджено до кінця, але вже зараз відомий принаймні один вид птахів, які впадають у сплячку на всю зиму. Цей птах – невеликий північноамериканський козодою, що у західних штатах США.
Приклад сплячки козодоя
Взимку, 1947 року, один з натуралістів натрапив на одну з ущелин на козодоя, що у стані заціпеніння. У наступні роки зоологи детально вивчили сплячку цього маленького козодоя та з'ясували багато цікавих деталей. Так, птах харчується головним чином нічними комахами, яких з наближенням зими стає дедалі менше (дізнайтеся, ). Птахи починають втрачати у вазі, і, мабуть, на певному моменті виснаження в організмі у них включається механізм переходу в стан заціпеніння. Це відбувається у листопаді. Козої вибирають затишні ніші або тріщини в скелях - зазвичай з сонячного боку - і занурюються в заціпеніння, яке може тривати до 85 днів. На цей час рівень обміну речовин у птахів в організмі різко знижується.
Споживання кисню, зокрема, зменшується в 30 разів. А температура тіла може падати до 4,8 градусів.
Птах виглядає, як мертвий. Заціпеніння закінчується в березні, коли стає досить тепло. Пернатий прокидається швидко і нормальна температура тіла відновлюється за кілька годин. Слід правда мати на увазі, що в тих місцях, де зимує цей козодою, зима дуже м'яка і навіть у січні температура повітря вдень піднімається часом до +23 градусів вище за нуль.
Особливості сплячки козодоїв
Заціпеніння, в яке впадає козодою, сильно відрізняється від сплячки, в яку впадає багато ссавців. Насамперед організм птиці не тільки не накопичує енергетичних запасів у вигляді жиру, але навпаки, витрачає значну їх частину. Якщо ховрахи або бабаки йдуть у сплячку, що буквально запливли жиром, то птиці перед заціпенінням сильно худнуть. Запасів енергетичних ресурсів вони залишаються обмаль і вистачає лише у тому, щоб прокинутися і відновити видобуток їжі. Тому явище заціпеніння птахів називають не сплячкою, а гіпотермією.
Отже, ми з'ясували, що більшість тварин із непостійною температурою тіла, яка залежить від навколишнього середовища, впадає у стан зимової сплячки. Але дивно, що і багато тварин з постійною температурою тіла, наприклад птахи, теж можуть впадати в зимову сплячку протягом несприятливих сезонів року. Відомо, що більшість птахів уникає несприятливих зимових умов шляхом перельотів. Але ще Аристотель (384 – 322 рр. до н. е.) у своїй багатотомній «Історії тварин» звернув увагу на той факт, що «частина птахів відлітає, щоб перезимувати в теплих країнах, а інші ховаються в різних сховищах, де впадають у зимову сплячку». До цього висновку дійшов і великий шведський дослідник природи Карл Лінней, який у своїй праці «Система природи» (1735 р.) писав: «Восени, коли починається похолодання, ластівки, не знаходячи достатньо комах для харчування, починають шукати притулок зимівлі в заростях очерету вздовж берегів озер і річок». Довгий час затвердження Аристотеля і Ліннея відкидалися орнітологами, які посилалися на відомий факт, що частина птахів мігрує в теплі країни, тоді як немігруючі активні і взимку, а птахів, що впадають у зимову сплячку, багатьох наука не знає. Тільки після того, як у 1937 р. американські вчені виявили в щілини скелі в стані зимової сплячки козодоя (Phalaenoptilus nuttalii), стало ясно, що і деякі види птахів можуть впадати в подібний стан у несприятливі сезони року. Обидва вчені провели більш поглиблені дослідження і встановили, що, перш ніж впасти в зимову сплячку, цей вид птахів втрачає значну частину своєї ваги, і в певний момент внаслідок такого виснаження включається механізм переходу в стан заціпеніння. У цьому стані обмін речовин різко знижується, потреба в кисні скорочується майже в 30 разів, а температура тіла від 40 - 41 ° С опускається до 18 - 19 ° С і навіть нижче. Птахи впадали в заціпеніння, що тривало близько 3 місяців, і складалося враження, що вони мертві. Було встановлено, що під час зимової сплячки козодою вагою 40 г витрачав 0,15 мл кисню на 1 г ваги за годину, тоді як у звичайному стані – 2,7 мл. Ті ж вчені окольцевали одну з цих птахів, і в наступні роки з'ясувалося, що вона завжди зимувала на одному і тому ж місці протягом 4 років. Північній Америці та на Антильських островах, впадає у стан зимової сплячки. У Данії виявили у тому стані при температурі повітря 0°С європейського звичайного козодоя (Caprimutgus europeos). Проведені з ним досліди показали, що при штучному зниженні температури повітря до 4°С птиця впадала в заціпеніння, причому температура її тіла падала з 37 - 40°С до 16 - 17°С, а частота дихання - з 50 - 70 до декількох хвилину. Існують спостереження, що і деякі види ластівок (сільська і скеляста) теж взимку впадають у зимову сплячку. залишають їх на кілька днів при несприятливих умовах (наприклад, під час циклону, що наближається). У стані заціпеніння температура тіла цих пташенят з 39 ° С падала до 20 ° С і навіть нижче, пульс і дихання сповільнювалися, і в подібному стані вони витримували 7 - 12 днів. З'явившись знову, батьки відігрівали їх своїми тілами, і пташенята поверталися до життя. У сприятливу пору року молоді стрижі вилітали з гнізда через 33 - 35 днів, а в несприятливі, коли вони впадали в стан заціпеніння, їм були необхідні 40 - 50 днів. мати, полетівши за їжею, затримається більш ніж на десяток хвилин (у колібрі тільки самки вигодовують потомство). Після її повернення, зігріті материнським теплом, вони повертаються до життя. Встановлено, що дорослі колібрі кількох видів (Calypte costae, С. anna, Eugenes Lampornis), що мешкають на Американському континенті, також здатні впадати в стан заціпеніння особливо холодні ночі, коли їх температура тіла знижується до 8,8 ° С. Доведено, що вага різних видів колібрі коливається від 1,7 до 19,1 г, а потреба в кисні у дрібних екземплярів у стані спокою - 11 - 16 мл на 1 г ваги за годину, під час польоту - 70 - 85 мл, а в стані заціпеніння лише 0,17 мл. Витрата енергії у колібрі висока, і існує небезпека, що колібрі з температурою тіла 44°С не зможуть витримати без жебрака того періоду, коли вони сплять, оскільки їм не вистачить енергетичних запасів. При такому положенні їх організм при надмірному охолодженні від виснаження вночі втратить можливість знову зігрітися на початку своєї активної фази. Тим часом, як відомо, ночі на південно- та центральноамериканських високих плато, де мешкають колібрі, холодні. Ось чому колібрі мають захисний механізм - впадають вночі в торпідний стан, причому температура їх тіла порівнюється з температурою навколишнього середовища; таким чином, вони не віддають свою теплоту та зберігають енергію, яка не витрачається для утворення тепла в організмі. В цьому випадку діє закон голландського фізіолога Ван Гофа, що відображає зв'язок між швидкістю реакцій хімічних процесів і температурою (якщо температура тіла знизиться на 10 ° С, процеси обміну почнуть протікати повільніше майже в 3 рази). Так що якщо температура тіла колібрі знизиться з 44°С до 34°С, це призведе до триразового скорочення обміну речовин і відповідно до значного збереження енергії. як і інші колібрі, легко впадає у торпідний стан. У стані заціпеніння температура тіла цього виду колібрі зазвичай близька до температури повітря, але, якщо остання падає нижче 18 ° С, температура тіла птиці більше не знижується і залишається на рівні 18 - 20 ° С. Заціпеніння, в яке впадають деякі види птахів, значно відрізняється від зимової сплячки, властивої багатьом ссавцям. Насамперед організм птахів не тільки не накопичує енергетичних запасів у вигляді жиру, але, навпаки, витрачає значну їхню частину. У той час як ссавці впадають у зимову сплячку, помітно додавши у вазі, птахи перед заціпенінням сильно худнуть. Ось чому явище заціпеніння у птахів, як вважає радянський біолог Р. Потапов, має називатися не зимовою сплячкою, а гіпотермією. Досі механізм гіпотермії у птахів до кінця не вивчений. Відношення є між собою близькими родичами і мають загальні фізіолого-екологічні особливості. Впадання цих птахів у стан заціпеніння за несприятливих умов життя є пристосовною фізіологічною реакцією, що закріпилася в процесі еволюції.
