Сообщение на тему анабиоз у животных

Обновлено: 02.07.2024

Пока одни ученые экспериментируют со стволовыми клетками и мутацией генов, другие ищут ответ у самой природы. На деле решение вопроса долголетия имеется давно — это анабиоз. Зачем что-то придумывать, если за нас это давно сделала природа, доведя до совершенства процесс механизма защиты животных и растений от пагубных воздействий окружающей среды.

Что такое анабиоз

Роль анабиоза в природе

Процесс замедления жизненных процессов позволяет различного рода организмам адаптироваться под неблагоприятные условия, выжить в них и вернуться к прежнему состоянию после нормализации окружающей среды. Важным условием анабиоза является сохранение целостности органелл и мембран. Основная роль этого процесса — выживание и сохранение популяции. Находясь в состоянии анабиоза, организм не претерпевает никаких изменений, останавливается его рост, развитие и взросление. Это позволяет ему существовать продолжительное время, в некоторых случаях тысячи и даже миллионы лет. Бактерии, грибки и некоторые виды вирусов идеально поддаются различным видам анабиоза (высушивание или замерзание), тем самым обеспечивая свое выживание в самых экстремальных условиях.

Кто впадает в анабиоз из животного мира

Говоря о животном мире, в состояние анабиоза могут входить не только микроорганизмы, но и высшие позвоночные. Доказательством тому служат неоднократные находки замерзших во льдах ящериц, которые оживали после оттаивания. Некоторые представители хладнокровных проводили в таком состоянии десятки лет. При этом есть случаи обнаружения во льдах и теплокровных животных (ежей, тушканчиков), находившихся в состоянии, близком к анабиозу. Проблема в том, что они были живы, но разбудить их не получалось никаким из известных способов.

В этом и заключается основная опасность анабиоза. Войти в это состояние проще, чем выйти из него. Родственницей этого сложного процесса является искусственная кома, но отличие ее в том, что в таком состоянии организм не прекращает обычную жизнедеятельность, для него требуется привычная температура среды, достаточное питание и прочие условия существования.

Однако у лягушек есть свой аналог анабиоза, позволяющий выживать в самых экстремальных условиях. Когда наступают холода, лягушки находятся на открытом воздухе — они сидят до тех пор, пока не оцепенеют. При этом их тела не замерзают, кровь и вода не превращается в лед и клетки организма не травмируются.

Происходит это по причине того, что во время замерзания в крови лягушки значительно увеличивается количество глюкозы. Она препятствует образованию кристаллов льда, а животное принимает желеобразную консистенцию.

Анабиоз человека — возможно ли?

Несмотря на множество сложностей, ученые активно исследуют процесс анабиоза человека. Успехи в этом направлении есть благодаря положительным результатам опытов над животными. Это дает надежду, что в будущем временное умерщвление станет доступно и для людей. Есть несколько удачных примеров, когда люди выживали в неестественных условиях и при этом не получали никаких повреждений, включая полное восстановление работоспособности головного мозга:

Это далеко не все удачные примеры выживания людей в супер экстремальных условиях. Ясно только одно — временная смерть помогла выжить им, как бы странно это ни звучало.

По крайней мере, такое определение этому термину дает Биологический энциклопедический словарь.

Анабиоз — широко распространенное явление в животном мире. Например, у насекомых при отрицательных температурах сильно замедляется или практически останавливается все их развитие. В оцепенение могут погружаться летучие мыши, грызуны, некоторые птицы, пресмыкающиеся, амфибии.

Впервые же еще в 1705 году на феномен анабиоза обратил внимание голландский изобретатель микроскопа Антони ван Левенгук. А случилось это после того, как он взял сухой песок, увлажнил его и поместил под окуляр микроскопа. К удивлению Левенгука, неподвижные существа начали двигаться. Это были микроскопические черви — коловратки.

В 1777 году итальянский ученый Ладзаро не только подтвердил опыты Левенгука над коловратками, но и открыл тихоходок — микроскопических существ, обитающих во мхах и лишайниках. Оказалось, что и тихоходки, как и коловратки, переносят длительное высушивание и оживают после их увлажнения.

Со временем появилось несколько точек зрения на факторы, позволяющие организмам переносить длительное высушивание. Так, Левенгук предполагал, что коловратки защищены от высыхания плотной оболочкой, удерживающей влагу. В свою очередь, Т. Нидхем считал, что высохшие коловратки сохраняют жизнь без воды и кислорода благодаря каким-то особенностям их организма.

Многочисленные исследования анабиоза у животных провел русский ученый П.И. Бахметьев. Он изучал воздействие низких температур на физиологию насекомых и млекопитающих, в частности на летучих мышей.

Так, он установил, что температура тела бабочки, помещенной в холодильную камеру, сначала медленно снижалась до — 10 °С, потом быстро поднималась до -1,5 °С, а затем снова падала до -10 °С. Это загадочное явление П.И. Бахметьев назвал температурным скачком.

Давно известно, что вещества могут находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком и газообразном. При этом твердое состояние подразделяется на кристаллическое и аморфное. И когда некоторые вещества переходят из жидкого состояния в твердое, их молекулы тоже образуют кристаллы.

Так вот, в 1938 году американский ученый Б. Лайет установил, что замерзающие организмы погибают в результате того, что в их телах появляются кристаллы льда, приводящие к разрушению мембран и цитоплазмы клеток.

Конечно, анабиоз — это соответствующая реакция организма на определенные условия внешней среды: в частности, на понижение или повышение температуры. Дело в том, что одни животные к столь опасным для их жизни обстоятельствам запасают еду, другие — мигрируют в более благоприятные и кормные места. А третьи — запасов не делают, остаются на месте, но зато могут погружаться в особое состояние, при котором значительно снижается активность метаболических процессов в организме, что приводит к падению температуры, сердечного ритма, частоты дыхания и т.д.

В зимнюю спячку (гибернация) погружаются многие виды моллюсков, ракообразных, пауков и насекомых, а также рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.

Перед погружением в спячку в организме животного происходят сложные физиологические изменения. Так, в преддверии анабиоза в полостях тела, под кожей, вдоль кишок, в груди накапливается жир. Причем запасы эти довольно значительны. Например, перед спячкой вес сусликов увеличивается в три раза по сравнению с весенне-летним сезоном. А в одном из исследований было показано, что у сурка в июне вес подкожного и внутреннего жира равнялся всего 10—15 г, а в августе — 750—800. Значительные жировые накопления делают сони, ежи, бурые медведи, летучие мыши.

Любопытные явления во время зимней спячки происходят в организме черного медведя барибала. Так, в течение 3—5-месячного сна он каждый день расходует около 4000 калорий, при этом не потребляя ни пищи, ни воды и не удаляя из организма продуктов метаболизма.

Этот феномен исследовали американские ученые. Оказалось, что эти особенности организма медведей обусловлены присутствием особого гормона, еще осенью поступающего в ткани его организма из гипоталамуса.

Однако это исследование не дало ответа на очень важный вопрос: что препятствует накоплению в организме барибала ядовитых продуктов метаболизма, которые у бодрствующего медведя выделяются из тела с мочой? Кроме того, было установлено, что когда температура тела у медведя значительно понижается, его начинает бить дрожь. И продолжается это от двух дней до недели — пока температура не придет в норму.

Однако больше всего удивило исследователей медвежье сердце. Дело в том, что, когда во время зимней спячки медведь делает глубокий вдох и выдох, его сердце в течение 10—20 с совсем не бьется. С чем это связано, ученые тоже пока ответить не могут.

Ученым давно известно, что все звери — от медведя до суслика, — впадающие в зимнюю спячку, регулярно ворочаются в своих норах, пробуждаясь от глубокого сна. А ведь во время этих движений сжигается огромное количество так необходимой животному энергии.

В связи с этим явлением у исследователей появился особый интерес к сусликам, в частности к калифорнийским, которые неделями валяются с температурой тела 5 °С, и целых полгода их сердце стучит с периодичностью всего два удара в минуту.

Однако раз в неделю, как по команде, они просыпаются. И конечно же, в это время температура их тела увеличивается. Причем до целых 37 °С! Если подсчитать, то окажется, что на эти пробуждения животное тратит около 80 % запасенной энергии. Безусловно, это ужасное расточительство. К чему оно?

Чтобы ответить на этот вопрос, американские биологи провели наблюдение над этими зверюшками, взяв в качестве подопытных экземпляров 31 суслика, каждому из которых прикрепили миниатюрные температурные датчики. Когда измученные животные впали в зимнюю спячку, им ввели один из углеводов, который повышает температуру тела у бодрствующих зверьков. Но это никак на спящих сусликов не подействовало. Однако, когда они начали просыпаться, температура их тела тут же повысилась, словно им ввели инъекцию накануне.

В связи с этими результатами напрашивался единственный вывод: когда животное спит, его иммунная система полностью отключается и не реагирует на раздражители.

Летнее тепло и разнообразие кормов обеспечивают все живые организмы необходимыми жизненными силами. Но в большинстве уголков мира на смену тёплому и плодородному сезону приходят неблагоприятные условия. Поэтому некоторые представители фауны впадают в спячку, чтобы пережить продолжительные морозы, дожди, засуху и прочие природные явления.

Что такое спячка у животных

Спячкой (или по-научному анабиозом) называется особое состояние организма, во время которого все процессы жизнедеятельности замедляются. Животное впадает в оцепенение, полностью прекращаются умственная и двигательная активность. Понижается температура тела и снижается скорость обмена веществ. Такая адаптация помогает живым организмам пережить неблагоприятные периоды, сохранив при этом здоровье и жизнь.

Спячка животных может длиться несколько дней или месяцев. Иногда состояние оцепенения продолжается всего несколько часов. Сроки напрямую зависят от внешних факторов, таких как температура, наличие корма, времени года и прочих условий. А также от вида и возраста животного. Во время спячки бывают периоды, когда процессы жизнедеятельности частично восстанавливаются. Повышается температура тела и ускоряется обмен веществ. В это время организм животного питается за счёт внутренних резервов, которые звери успевают накопить перед анабиозом.

Но и у этого природного процесса есть свои недостатки. Представители фауны часто погибают во время сна от голода (недостатка жировых отложений), удушья, нарушения терморегуляции, наводнения, пожаров и прочих причин. Например, если нору или дупло, где спит животное засыпает землёй, то содержание кислорода резко понизится. Из-за этого процессы метаболизма критически замедляться, и зверь погибнет.

После зимней спячки некоторые животные погибают из-за отмирания мышечной ткани. Так как во время сна без движения мышцы могут атрофироваться.

Но самой частой причиной гибели являются природные враги и человек. Беззащитное животное во время спячки не может убежать и становится лёгкой добычей.

Еж в зимней спячке

Почему животные впадают в спячку

Для большинства живых организмов анабиоз — это способ выживания в негативных условиях. Когда наступает засуха или морозы многие животные впадают в состояние оцепенения и спокойно переносят неблагоприятные периоды. Также животные засыпают при отсутствии корма. Некоторые звери заготавливают продукты с большим сроком хранения и во время спячки просыпаются и поедают запасы.

Звери узнают о необходимости готовиться к спячке по природным изменениям. Как только температура начинает понижаться, а световой день становится короче, звери начинают активную подготовку. Сигналами для летнего сна принято считать резкое повышение температуры и отсутствие осадков. Животные ищут укромное место, запасают корм или наедают жировые прослойки. Период подготовки называется фотопериодизм.

То есть спячка для представителей фауны является защитной функцией, которая позволяет пережить неблагоприятные, погодные, сезонные или пищевые условия.

Какие животные впадают в спячку

Чтобы комфортно пережить неблагоприятную пору, некоторые звери делают зимние кормовые запасы, а другие животные обходятся без еды и выживают благодаря жировым накоплениям. Большинство видов готовится ко сну в течение всего периода бодрствования.

Список животных, которые впадают в спячку зимой:

Такие животные, как коала и утконос, засыпают с похолоданием и просыпаются при повышении температуры. Они могут несколько раз просыпаться, а потом снова засыпать.

Виды спячек у животных

Анабиоз — это уникальный природный процесс, который не изучен до конца. Учёные выдвигают различные гипотезы относительно состояния оцепенения и подготовительного периода. Различают несколько видов сна по продолжительности.

Суточное оцепенение организма характеризуется замедлением метаболизма. Обычно в него впадают мелкие животные, птицы.
Сезонный анабиоз длится определённый период, например, с осени до весны. В некоторых случаях период оцепенения может длиться с лета по весну. Летняя спячка или эстивация, наблюдается у некоторых пустынных животных в период сильной жары. В зимнюю (гибернация) впадают некоторые млекопитающие, грызуны, насекомоядные животные, хладнокровные.
Нерегулярный сон возникает спонтанно при резком ухудшении природных условий. В него могут впадать белки, енотовидные собаки, насекомые, хладнокровные.

У представителей фауны, которые находятся в анабиозе, наблюдается уменьшение сердечных сокращений, понижение температуры тела и интенсивности дыхания. В некоторых случая дыхание становиться поверхностным или пропадает. Такие периоды могут длиться от 1–2 минут до часа. Нарушения биоритмов могут быть связаны с физиологическими особенностями или понижением уровня кислорода в организме.

Выходить из спячки животные начинают постепенно, особенно если она длилась больше 1 месяца. После долгого сна резервы организма находятся на грани истощения, поэтому в это время животных необходимо усиленное питание. Звери стараются поедать сочные корма, чтобы восполнить количество жидкости в организме, тем самым ускорить восстановление.

Тем животным, которые провели в состоянии сна всего несколько дней, просыпаться намного проще, так как организм не испытывает недостатка в питательных веществах, а мышцы не успевают атрофироваться.

Смена времен года в умеренном поясе влечет значительные изменения в жизни природы, связанные, в первую очередь, с изменением температуры. Приспособления растений и животных, связанные с изменением внешних условий, имеют разную форму и проявления: у млекопитающих отрастает густой подшерсток, перелетные птицы меняют среду обитания, другие птицы покрываются пухом, являющийся плохим проводником тепла и предохраняющий животных зимой от переохлаждения.

Подготовка к зиме

В середине лета рост многих видов растений приостанавливается, уменьшается число цветущих растений, заканчивается размножение птиц. Начинается созревание плодов и семян; становится заметней подготовка к зи ме.

У растений скапливаются запасные питательные вещества в перезимовывающих органах: корнях, корневищах, луковицах, клубнях.

У насекомых в специальных органах — жировых телах — накапливается жир. В подкожной клетчатке многих млекопитающих также откладывается жир. Осенью у птиц и млекопитающих происходит линька. Опадают листья с деревьев и кустарников.

Состояние глубокого покоя

Многие виды организмов приобрели способность переживать неблагоприятные условия (высокую или очень низкую температуру, снижение влажности, отсутствие пищи и др.) в состоянии глубокого покоя. Оно характеризуется снижением физиологических процессов, замедлением газообмена, прекращением питания и неподвижностью у животных.

Температура, вызывающая такое состояние, различна для разных видов. У некоторых насекомых, рыб и земноводных глубокий покой наступает уже при падении температуры до +15°С, у других — при +10°С, у третьих — лишь при температуре, близкой к О°С.

У различных видов растений состояние зимнего покоя переживают различные органы. У луковичных растений — луковицы, у папоротника и ряда других — корневища, у душистого горошка — подземные клубни, у чертополоха — прижатые к земле розетки листьев, у большинства же растений — семена.

Беспозвоночные животные могут перезимовывать на различных стадиях развития. Так, обыкновенный малярийный комар — на стадии взрослого насекомого, родниковый — на стадии личинки, дупляной — на стадии яйца, а бабочка капустница — на стадии куколки.

На протяжении осени и зимы у растений и насекомых увеличивается привыкание к холоду, усиливается стойкость к низким температурам. Это получило название закаливания.

Анабиоз животных и растений

Особой стойкостью к неблагоприятным условиям обладают организмы в состоянии анабиоза. При анабиозе жизненные процессы временно прекращены или настолько снижены, что видимые проявления жизни отсутствуют.

У цветковых растений состояние анабиоза входит в нормальный цикл жизни. Семена в высушенном состоянии сохраняют всхожесть многие годы. У ряда беспозвоночных (простейших, низших ракообразных, коловраток) анабиоз наступает при высыхании луж и болот, в которых они обитают.

Анабиоз лягушки

Другие беспозвоночные впадают в анабиоз при замораживании. Простейшие, некоторые членистоногие (дафнии, циклопы, насекомые) могут вмерзать в лед.

В специально поставленных опытах гусеницы бабочек перенесли замораживание при температуре -7.9°С, а круглые черви -183°С. Споры мхов и папоротников и семена злаков после высушивания были подвергнуты температуре -272°С и сохранили всхожесть.

Установлено, что возвращение к активной жизнедеятельности из состояния анабиоза возможно лишь тогда, когда тканевая жидкость не образует кристаллов, а остается в переохлажденном состоянии. Это связано с тем, что в тканях образуется глицерин, препятствующий промерзанию.

Физиология спячки

Снижение интенсивности обмена веществ, встречающееся у млекопитающих, проявляется в форме спячки. Причинами наступления ее служат понижение температуры, а также отсутствие пищи как зимой, так и летом, когда растительность в степи и пустыне выгорает от зноя.

Хомяки, бурундуки, летучие мыши, ежи, некоторые виды сусликов впадают в зимнюю спячку. У других видов сусликов наблюдается летняя спячка, обычно в засушливую половину лета. Во время спячки снижается активная терморегуляция, температура тела падает почти до температуры окружающей среды, замедляются все функции. Частота сердцебиения у летучих мышей, например, падает с 420 до 16 в минуту.

У некоторых млекопитающих — медведей, барсуков, енотовидных собак, белок — наступает зимний сон, при котором также значительно снижается обмен веществ, но нет падения температуры тела.

Особые приспособления

Для завершения жизненного цикла некоторым растениям, насекомым и ряду других организмов необходимо охлаждение и прохождение зимних стадий покоя. В это время осуществляются определенные физиологические процессы, подготавливающие организм к новой активной жизнедеятельности.

Читайте также: