Спячки: Зачем звери впадают в спячку

Больше чем сон. Что такое спячка и как она спасет мир?

Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Наверняка многие представляли себя на месте медведей и думали, как было бы хорошо впасть в спячку и не просыпаться до весны. Но зачем вообще животные впадают в спячку? Дело в том, что спячка — это своего рода суперсила, а тех, кто владеет ей, можно сравнить с игроками 80-го уровня, но не в онлайн-игре, а в животном мире. Спячка — это не просто сон, а отличная стратегия выживания. Однако она представляет интерес не только для самих животных. Во время спячки в живом организме происходит много радикальных изменений, дальнейшее исследование которых могло бы помочь людям в различных сферах, например, в медицине или космонавтике. Поэтому нам есть чему поучиться у братьев наших меньших.

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2022/2023.

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Что такое спячка и что такое оцепенение?

Чтобы понять, что такое спячка, для начала нам надо разобраться с тем, что такое оцепенение или торпор.

Наверняка все слышали о том, что вампиры днем впадают в очень глубокий сон; так вот, это состояние чем-то похоже на оцепенение, в которое входят животные, когда впадают в спячку.

Часто торпор сравнивают с комой или долгим сном, но это далеко не так. Оцепенение — это одно из самых драматичных явлений в животном мире. И неспроста, ведь в его процессе очень многие физиологические функции замедляются, а некоторые просто отключаются. К примеру, температура тела у медведей во время зимней спячки снижается на несколько градусов (гипотермия), а у многих маленьких животных (соневидного опоссума, американского белогорлого козодоя, карликового летучего кускуса и др. [1]). она может падать аж до температуры воздуха — и даже ниже нуля. В то же время, если температура тела у человека упадет хотя бы на 3–6 градусов, для него это может закончиться очень трагично. Такое падение температуры сильно увеличивает риск остановки сердца, галлюцинаций, повреждений в гипоталамусе и летального исхода.

Также во время спячки метаболизм может сократиться на целых 99%, заметно снижается частота дыхания и сердцебиения, а еще — митохондриального дыхания и клеточной активности (рис.  1). Помимо этого, может подавляться, или, наоборот, активироваться экспрессия некоторых генов [2].

Рисунок 1. Изменения метаболизма во время торпора на примере полчка. Можно увидеть, как у животного понижается температура, скорость обмена веществ (ниже базальной), сердцебиение.

Для наглядности разберем Американских сусликов (Urocitellus parryii). Это настоящие эксперты по спячке, ведь в год они проводят аж 8–9 месяцев за этим занятием. Это поистине удивительные зверьки, ведь во время оцепенения температура их тела может падать ниже нуля! А еще они могут сокращать свой пульс чуть ли не до 20 ударов в минуту, когда в среднем их пульс во время бодрствования составляет 300 ударов в минуту. Помимо этого, во время оцепенения суслики почти не дышат, ведь они вдыхают примерно раз в 20 минут [3]. Достаточно радикально, не так ли?

Оцепенение и кома внешне похожи, но по сути совсем разные. В отличие от оцепенения, комой называется состояние, когда человек находится без сознания в результате различного рода причин, например, мозговой травмы, воспаления, интоксикации и т. д. Кома — это патологический процесс, во время которого повреждается ЦНС. В то время как оцепенение — это физиологический процесс, который не вредит ни ЦНС, ни здоровью в целом. Также, во время комы скорость обмена веществ отличается лишь в поврежденных зонах, тогда как спячка — это замедление скорости обмена веществ во всем организме [2].

Если кома и оцепенение похожи хотя бы с виду, то найти какую-то связь между торпором и обычным сном гораздо сложнее, ведь еще до конца не понятно, есть ли что-то общее у сна и оцепенения, разве что закрытые глаза. Как ни странно, но когда животные выходят из состояния оцепенения, они часто проводят последующее время за сном. Да-да, после, казалось бы, довольно продолжительного «сна», они снова спят (вот же ленивцы!) [2]. Это подтверждается тем, что после оцепенения ЭЭГ сусликов показывает признаки медленного сна. Обычно эта фаза следует после долгого отсутствия сна, а значит, во время оцепенения создаются своего рода условия депривации сна. Поэтому животным, которые впадают в спячку или в дневное оцепенение, нужно постоянно отсыпаться.

С оцепенением разобрались, а что же такое спячка? Если коротко, это не что иное, как повторяющиеся циклы оцепенения и пробуждения (torpor-arousal bouts). Во время спячки животные не все время проводят за сном, который длится от нескольких дней до недель (рис. 2). После периода оцепенения животные просыпаются, а потом опять засыпают, и так несколько раз [1]. Однако есть некоторые исключения из правил, но не будем забегать вперед.

Помимо этого, существует еще летняя спячка (эстивация). Единственное отличие между зимней и летней спячкой заключается в том, что первая спасает от холода, а вторая — от жары.

Рисунок 2. Циклы оцепенения и пробуждения во время спячки у американских сусликов. Примерно раз в три недели суслики просыпаются на несколько дней, затем опять засыпают.

Топ-5 животных, впадающих в спячку

В основном в спячку впадают млекопитающие, но не только они. Этим грешат самые разные виды, включая некоторых рептилий, насекомых и птиц.

Соневидный опоссум

Соневидный опоссум (Dromiciops gliroides) — один из немногих видов в Южной Америке, который впадает в спячку. В отличие от остальных «спящих» плацентарных животных, у соневидных опоссумов отсутствуют ярко выраженные циклы набора и сброса веса. Обычно, если они находят еду, они ее съедят, что может произойти даже во время пробуждения в период спячки [4].

Белогорлый американский козодой

Вместо того, чтобы мигрировать в жаркие страны, как это делают другие птицы, этот вид предпочитает впадать в спячку на всю зиму. Удивительно то, что белогорлые американские козодои являются единственными пернатыми, которые выбрали этот вид адаптации. Также они интересны своим умением экономить энергию. Их метод заключается в пассивном согревании после спячки, т.е. чтобы согреться, им необязательно самим генерировать тепло. Вместо этого они отогреваются на солнце [5].

Медведи

Медведи — это самые крупные животные, впадающие в спячку. Продолжительность их зимнего сна зависит от возраста. Чем старше медведь, тем продолжительней его спячка: для молодых и старых медведей разница может достигать 50 дней. Также у самок то, как долго животное спит, зависит от репродуктивного статуса. Беременные медведицы впадают в спячку на более долгое время, а те, у кого есть потомство, спят меньше, примерно на 20 дней [6].

Шмелиные матки

Основная функция матки шмеля заключается в размножении. Чтобы продолжить род, осенью матки шмелей спариваются с самцами, и затем впадают в спячку. Во время спячки они зарываются в землю на глубину примерно в 10 см. Там они проводят около 9 месяцев, выживая при минусовых температурах. Тем временем, рабочие шмели зимой погибают.

Лесные лягушки

Во время спячки лесные лягушки в буквальном смысле замораживаются. Температура их тела может снижаться до –3

oC, и они остаются неподвижными на протяжении нескольких месяцев [7]. А чтобы предотвратить формирование кристаллов льда в крови и защититься от холода, они используют глюкозу из печеночного гликогена [8].

Спячка — далеко не единственный процесс, где ключевую роль играет способность животных к оцепенению. Есть и другие стратегии выживания, которые тесно с ним связаны. Очень многие животные, от рыб до хомяков, активно пользуются так называемым дневным оцепенением (daily torpor). Оно так называется, потому что для него характерна длительность не более нескольких часов.

Зачем нужна спячка?

Разберемся подробнее, зачем животным спячка и почему некоторые из них избрали такой непростой для организма способ адаптации к внешней среде.

Чтобы это понять, для начала поделим животных на две группы: теплокровных и хладнокровных. Мы с вами (как и все остальные млекопитающие, а также птицы) являемся теплокровными, и поэтому наша температура не зависит от температуры воздуха. Дело в том, что теплокровные могут сами согреваться с помощью термогенеза (дословно: «генерирование температуры»).

Хладнокровные же зависят в этом плане от погодных условий [1] (рис. 3).

Рисунок 3. График температуры тела теплокровных и хладнокровных в зависимости от температуры воздуха. У теплокровных животных температура тела стабильна, тогда как у хладнокровных она может значительно меняться под воздействием внешних факторов среды.

Wikipedia Endotherm

Казалось бы, сохраняют животные свое тепло — и хорошо, но проблема в том, что у термогенеза есть один большой недостаток. На поддержание стабильной температуры тела тратится ой как много энергии. А спячка — это отличный способ беречь энергию холодной зимой или жарким летом [1].

Но спячка — это не только экономия энергии. У нее есть множество других применений, например, она увеличивает шансы животных на выживание. Многочисленные исследования показали, что у маленьких млекопитающих шанс выжить во время спячки примерно в пять раз выше, чем в другие месяцы. Дело в том, что хищничество — это одна из главных причин смертности у маленьких млекопитающих. Во время спячки мелкие зверьки не такая легкая добыча — они зарываются в норки, где их сложнее найти, а значит, и сложнее съесть [9].

Также некоторые животные пользуются дневным торпором или спячкой, чтобы облегчить период беременности или последующей лактации. В этом случае оцепенение в основном используется, чтобы справляться с энергетическим стрессом во время беременности. Однако есть и исключения. Гребнехвостая сумчатая мышь входит в оцепенение, даже когда в этом нет видимой нужды (достаточно еды и ресурсов). Это делается для того, чтобы накопить жир для лактации, т.к. у сумчатых это самый энергозатратный период размножения. Также оцепенение можно применять, чтобы «переждать» неблагоприятные условия для будущего потомства и отсрочить роды. Например, серый волосатохвост прибегает к оцепенению, замедляя развитие эмбриона в утробе [1].

Регуляторы спячки. От чего она зависит?

Недавно был открыт первый примат, впадающий в спячку, — это толстохвостый лемур (Cheirogaleus medius) [10]. У нас с ним примерно 90% общего генома. Как же так вышло, что они впадают в спячку, а мы нет? Ученые выяснили, что дело не в самих генах, а в их использовании. По всей видимости, животные, впадающие в спячку, могут контролировать свои биологические процессы во время этого состояния [11].

Как известно, спячка — это непростой процесс, и чтобы ее выдержать, животным нужно внести достаточно много поправок в нормальную работу организма: снизить метаболизм, температуру тела и т.д. Кто же этим занимается? В этой главе затронем некоторые важные факторы, которые делают спячку возможной.

Внешние факторы

Как животные вообще понимают, что им пора впадать в спячку? Все дело во внешних факторах среды, таких как снижение или повышение температуры воздуха, уровня освещенности и т.д. В зависимости от того, в каких условиях вынуждено жить животное, его организм понимает, пора ему готовиться к спячке или нет. Впоследствии он запускает нужные биологические процессы, которые отвечают за снижение температуры тела, скорости обмена веществ, сердцебиения и т. д. [12].

Экспрессия генов

Немаловажную роль в регуляции метаболизма и запуске режима спячки играет выборочная экспрессия генов.

Что же это значит? Общеизвестно, что основная функция генов заключается в кодировании белков. Когда определенные гены начинают работать, в клетке синтезируются (экспрессируются) те или иные белки, которые говорят ей, что делать и как функционировать. Получается, что экспрессия генов определяет, как клетка будет работать. То, что во время спячки меняется экспрессия генов, означает, что клетка начинает работать по-другому. Одни гены просыпаются, другие засыпают, клетка производит новые белки, и это переключает клетку в «сонный режим».

Наглядно различия в экспрессии генов показаны в эксперименте, проведенном Хейко Т. Жансен и др. В нем сравнивали 26 266 генов у медведей . Пробы они брали из мышц, жировой ткани и печени во время спячки и в активной фазе животных. Оказалось, что разница в экспрессии в эти два периода наблюдается аж для 10 018 генов, что составляет больше 40% (рис.  4) [13]. Однако если говорить про гены во всем организме, то этот процент будет значительно меньше, а ведь изменения в его работе происходят весьма заметные.

В другом интересном исследовании было показано, что у медведей во время спячки меняется еще и кишечный микробиом [14]!

Рисунок 4. Отличия в экспрессии генов во время бодрствования и спячки у медведей гризли. Цифры обозначают количество генов в разных тканях, экспрессия которых отличается во время спячки (всего 10 018 генов). Жирные цифры — это активированные гены, остальные — подавленные. Цифры не перекрестье между тканями обозначают схожие механизмы экспрессии, что может указывать на общие регулирующие механизмы.

Обратимое фосфорилирование

Обратимое фосфорилирование ферментов и других белков играет немаловажную роль в спячке. Фосфорилирование — это добавление группы —PO₃ к молекуле. Эта реакция очень важна, она контролирует значимую часть клеточных процессов и играет большую роль в хранении и передаче свободной энергии с помощью ее носителей. Также этот клеточный механизм помогает контролировать угнетение метаболизма и термогенез. Именно поэтому он так важен для регулирования спячки [15].

Откуда взялась спячка?

Многие считают способность к спячке относительно новым приобретением у животных. Сначала животные получили теплокровность, которая помогала им поддерживать тепло. Затем некоторые виды «открыли» торпор, который помогал им справляться с плохими погодными условиями. И только потом они поняли, как выгодно впадать в спячку, например, когда в округе становится меньше еды [16].

Однако есть и другая гипотеза, подразумевающая, что спячка существовала очень давно. Дело в том, что в ходе эволюции некоторые виды могли потерять способность впадать в спячку. Эта теория подтверждается многочисленными экспериментами. У многих млекопитающих (включая человека) все еще сохранилась способность в какой-то степени снижать свою температуру тела [16].

Только представьте: вы в меловом периоде, где-то 65,5 миллионов лет назад, и на вас летит огромный метеорит. Что же вы сделаете, чтобы спастись? Правильный ответ: забраться под землю и проспать все это время. Существуют догадки, что именно спячка помогла млекопитающим избежать последствий падения метеорита, который покончил с динозаврами.

Но сам метеорит — это еще не все. Считается, что его удар о Землю спровоцировал большое количество лесных пожаров, а затем уровень освещенности на планете снизился примерно на год. Это произошло из-за того, что удар метеорита выбросил в атмосферу большое количество сажи, которая не давала проникать солнечному свету к поверхности. Скорее всего, именно изменения в уровне освещенности впоследствии понизили температуру на планете, а с изменением температуры уменьшилось и количество доступной еды. Так что, даже если ты пережил сам удар, то это еще не повод радоваться. Сперва нужно приспособиться к новым, более суровым условиям жизни.

И тут умение впадать в торпор приходится как нельзя кстати, ведь оно может не только помочь сэкономить силы и не умереть от голода, но и спасти от пожара. Этим пользуются и современные виды. Например, бывали случаи, когда ежи впадали в состояние торпора во время лесных пожаров и оказывались среди немногих выживших [17].

Особенно полезной в случае с таким стихийным бедствием, как метеорит, становится спячка без пробуждений. Она более энергоэффективна, ведь на периодические пробуждения и засыпания тоже надо тратить силы. И сейчас многие животные, живущие в тропиках, могут впадать в спячку без пробуждений, например, лемуры и тенреки [17].

Лечить с помощью спячки?

Спячка — это настоящее чудо адаптации и отличная стратегия выживания. Чтобы спячка была максимально энергоэффективной, животные регулируют многие процессы в своем организме. Возможно, дальнейшее изучение этих адаптивных механизмов могло бы пролить свет на лечение некоторых заболеваний. Несмотря на то, что на данный момент исследований в этой области мало, они имеют большой потенциал и в будущем могут применяться, чтобы корректировать работу организма и справляться с самыми разными недугами. Вот лишь несколько воодушевляющих направлений для работы ученых:

О том, какую роль в этом играет белок RBM3, читайте в статье «Биомолекулы» [23].

Рисунок 6. Энергетические и когнитивные адаптации для минимизации затрат на пробуждение из торпора.

Но самое удивительное то, что на некоторое время после спячки их нейронные связи становятся даже сильнее чем раньше, однако потом все возвращается в норму (рис. 6). У животных есть механизм, который работает как переключатель, регулирующий активность нейронов. С помощью фосфорилирования тау-белка можно регулировать пластичность нейронов. А если этот белок гиперфосфорилировать, то мы получим механизм для защиты нейронов во время спячки [24]. Это могло бы помочь в борьбе с Альцгеймером и другими нейродегенеративными болезнями на начальных стадиях. Однако слишком долгое фосфорилирование тау-белка способствует его накоплению. Это может вызвать обратный эффект и спровоцировать разрушение нейронных связей.

Спящие космонавты. Как спячка может помочь в изучении космоса?

Люди всегда мечтали покорить космос, от древних греков до наших дней, и сейчас эта мечта ближе, чем когда-либо. У нас уже есть возможность строить ракеты, летающие за пределы солнечной системы (примерно 6 миллиардов километров). Осталось разобраться с несколькими препятствиями, и человек будет способен исследовать новые миры.

Первая проблема — это время, ведь чтобы добраться до конца солнечной системы, нужно несколько тысяч лет. Вторая проблема заключается в том, что долгие перелеты могут очень негативно отразиться на здоровье астронавтов.

Если бы у нас была возможность вводить космонавтов в спячку, мы могли бы убить сразу нескольких зайцев. Во-первых, во время состояния оцепенения замедляются процессы старения, поэтому космонавты смогли бы переносить более долгие перелеты [25]. Во-вторых, у животных во время спячки не теряется мышечный тонус, поэтому мышцы не атрофируются.

Но самое интересное — это то, что оцепенение каким-то образом защищает животных от радиации (которая в космосе представляет гораздо большую опасность, чем на Земле). Радиация вызывает изменения и нестабильность генома. Это значит, что в организме могут начать синтезироваться испорченные белки, что приведет к неправильной работе клетки. По всей видимости, спячка помогает уменьшить эффекты этой геномной нестабильности. Это делается с помощью усиления механизмов, которые восстанавливают поломки в геноме [26].

Спячка: мечта или реальность?

Идеи о спящих астронавтах и лечении различных заболеваний очень заманчивы, но есть ли на самом деле возможность ввести человека в спячку? Принято считать, что человек не впадает в спячку потому, что наш эволюционный путь начинался в жарких зонах Африки, где спячка была попросту не нужна. Тем не менее, у нас есть все нужные механизмы для этого, поэтому чисто теоретически у человека есть все шансы впасть в спячку. В пользу этого говорят и опыты с животными, которые в обычных условиях в спячку не впадают.

Гипоксия и гипотермия

Гипоксия и/или гипотермия — это явления, которые проявляются во время спячки. Опыты показали, что они также могут вводить животное в спячку. Если держать животное в условиях гипоксии и/или гипотермии, то оно может впасть в состояние, похожее на оцепенение. Например, Татерсаль и его команда в своем эксперименте на золотистых сусликах показали, что при недостатке кислорода температура их тела понижается. В условиях 7% кислорода на протяжении 120 минут температура тела сусликов падала с 37 ^oС до 31,9 ^oС. И наоборот, если понизить температуру тела животного, то упадет потребление кислорода и снизится скорость обмена веществ [27], [28].

Газ сероводород (H

₂S)

Мышей можно ввести в состояние, чем-то похожее на оцепенение, с помощью сероводорода (да-да, это тот самый газ, который пахнет как протухшие яйца) [18]. Температура тела у мышей при помещении в среду, насыщенную сероводородом, падала аж до 15 градусов при внешней температуре в 13 градусов. После возвращения мышей в привычную среду они просыпались без видимых изменений в организме. Однако не совсем понятно, какое влияние сероводород может иметь на здоровье человека. Дело в том, что в больших количествах этот газ токсичен и опасен для здоровья [10].

Нейропептиды

Нейропептиды — это сигнальные молекулы в нервной системе. Нейропептидами являются, например, дофамин, эпинефрин, серотонин. Нейромедиатор Y (NPY) интересен тем, что если ввести его в третий мозговой желудочек, это может вызвать у животных гипотермию, похожую на оцепенение [29].

Другие молекулы

Также некоторые другие молекулы могут вызывать торпор и гипотермию у мышей. Например, 5’-аденозинмонофосфат (5’-AMP), 3-йодтиронин (T1AM) и желудочный гормон грелин. Интересно, что некоторые из этих молекул не просто понижают температуру тела, а еще и играют роль в снижении метаболизма, а значит, и в защите от ишемии [10].

На «Биомолекуле» также вышла статья про спячку, в которой описаны центры спячки в головном мозге и рассказано, как искусственному введению в спячку может помочь стимуляция определенных групп нейронов в гипоталамусе животного — и для чего это может пригодиться [30]. — Ред.

Послесловие

Итак, спячка — это не просто сон, а сложнейший процесс, который помогает животным выживать во многих ситуациях. Если бы мы только знали все механизмы, которые регулируют спячку, мы могли бы применять их во многих областях жизнедеятельности — от медицины до космонавтики.

Благодаря новым исследованиям человеческая спячка — это уже не что-то из области научной фантастики, а перспектива, которая когда-нибудь может стать реальностью, однако это произойдет нескоро. Поэтому не удивляйтесь, если через несколько десятков лет увидите человека, который впал в спячку.

1. Fritz Geiser. (2013). Hibernation. Current Biology. 23, R188-R193;
2. A. Choukèr, Jürgen Bereiter-Hahn, D. Singer, G. Heldmaier. (2019). Hibernating astronauts—science or fiction?. Pflugers Arch — Eur J Physiol. 471, 819-828;
3. Wei Li. (2020). Ground squirrel – A cool model for a bright vision. Seminars in Cell & Developmental Biology. 106, 127-134;
4. Francisco E. Fontúrbel, Lida M. Franco, Francisco Bozinovic, Julian F. Quintero‐Galvis, Carlos Mejías, et. al.. (2022). The ecology and evolution of the monito del monte, a relict species from the southern South America temperate forests. Ecology and Evolution. 12;
5. Christopher P. Woods, Zenon J. Czenze, R. Mark Brigham. (2019). The avian “hibernation” enigma: thermoregulatory patterns and roost choice of the common poorwill. Oecologia. 189, 47-53;
6. Heather E. Johnson, David L. Lewis, Tana L. Verzuh, Cody F. Wallace, Rebecca M. Much, et. al.. (2018). Human development and climate affect hibernation in a large carnivore with implications for human-carnivore conflicts. J Appl Ecol. 55, 663-672;
7. Don J. Larson, Luke Middle, Henry Vu, Wenhui Zhang, Anthony S. Serianni, et. al.. (2014). Wood frog adaptations to overwintering in Alaska: New limits to freezing tolerance. Journal of Experimental Biology;
8. JM Conlon, K Yano, N Chartrel, H Vaudry, KB Storey. (1998). Freeze tolerance in the wood frog Rana sylvatica is associated with unusual structural features in insulin but not in glucagon. Journal of Molecular Endocrinology. 21, 153-159;
9. Christopher Turbill, Claudia Bieber, Thomas Ruf. (2011). Hibernation is associated with increased survival and the evolution of slow life histories among mammals. Proc. R. Soc. B.. 278, 3355-3363;
10. Matthew T. Andrews. (2019). Molecular interactions underpinning the phenotype of hibernation in mammals. Journal of Experimental Biology. 222;
11. HANNAH V. CAREY, MATTHEW T. ANDREWS, SANDRA L. MARTIN. (2003). Mammalian Hibernation: Cellular and Molecular Responses to Depressed Metabolism and Low Temperature. Physiological Reviews. 83, 1153-1181;
12. A. L. Evans, N. J. Singh, A. Friebe, J. M. Arnemo, T. G. Laske, et. al.. (2016). Drivers of hibernation in the brown bear. Front Zool. 13;
13. Heiko T. Jansen, Shawn Trojahn, Michael W. Saxton, Corey R. Quackenbush, Brandon D. Evans Hutzenbiler, et. al.. (2019). Hibernation induces widespread transcriptional remodeling in metabolic tissues of the grizzly bear. Commun Biol. 2;
14. Бурый медведь: сонный метагеном;
15. Kenneth B. Storey. (2010). Out Cold: Biochemical Regulation of Mammalian Hibernation – A Mini-Review. Gerontology. 56, 220-230;
16. A. Malan. (2014). The Evolution of Mammalian Hibernation: Lessons from Comparative Acid-Base Physiology. Integrative and Comparative Biology. 54, 484-496;
17. Julia Nowack, Clare Stawski, Fritz Geiser. (2017). More functions of torpor and their roles in a changing world. J Comp Physiol B. 187, 889-897;
18. Andrea Wolf, Elizabeth R. Lusczek, Gregory J. Beilman. (2018). Hibernation-Based Approaches in the Treatment of Hemorrhagic Shock. Shock. 50, 14-23;
19. Kunjan R. Dave, Sherri L. Christian, Miguel A. Perez-Pinzon, Kelly L. Drew. (2012). Neuroprotection: Lessons from hibernators. Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology. 162, 1-9;
20. Anna V. Goropashnaya, Brian M. Barnes, Vadim B. Fedorov. (2020). Transcriptional changes in muscle of hibernating arctic ground squirrels (Urocitellus parryii): implications for attenuation of disuse muscle atrophy. Sci Rep. 10;
21. C-W. Wu, K.K. Biggar, K.B. Storey. (2013). Biochemical adaptations of mammalian hibernation: exploring squirrels as a perspective model for naturally induced reversible insulin resistance. Braz J Med Biol Res. 46, 1-13;
22. D. Lang-Ouellette, T. G. Richard, P. Morin. (2014). Mammalian hibernation and regulation of lipid metabolism: A focus on non-coding RNAs. Biochemistry Moscow. 79, 1161-1171;
23. Белок, который помогает восстанавливать нейронные связи после спячки, полезен в борьбе с заболеваниями нервной системы;
24. Thomas Arendt, Torsten Bullmann. (2013). Neuronal plasticity in hibernation and the proposed role of the microtubule-associated protein tau as a “master switch” regulating synaptic gain in neuronal networks. American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 305, R478-R489;
25. Cheng-Wei Wu, Kenneth B. Storey. (2016). Life in the cold: links between mammalian hibernation and longevity. Biomolecular Concepts. 7, 41-52;
26. Anggraeini Puspitasari, Matteo Cerri, Akihisa Takahashi, Yukari Yoshida, Kenji Hanamura, Walter Tinganelli. (2021). Hibernation as a Tool for Radiation Protection in Space Exploration. Life. 11, 54;
27. Glenn J. Tattersall, William K. Milsom. (2009). Hypoxia reduces the hypothalamic thermogenic threshold and thermosensitivity. The Journal of Physiology. 587, 5259-5274;
28. Changhong Ren, Sijie Li, Gary Rajah, Guo Shao, Guowei Lu, et. al.. (2018). Hypoxia, hibernation and Neuroprotection: An Experimental Study in Mice. Aging and disease. 9, 761;
29. Kelly L. Drew, Carla Frare, Sarah A. Rice. (2017). Neural Signaling Metabolites May Modulate Energy Use in Hibernation. Neurochem Res. 42, 141-150;
30. Нейробиология спячки: гипоталамус, Q-нейроны и все-все-все.

Конец спячки | Заповедное Прибайкалье

Считается, что медведь и бурундук просыпаются одновременно. Это не совсем так, ведь у каждого вида свои особенности.

Весна – время пробуждения у животных, проводящих долгую зиму в спячке. Считается, что медведь, бурундук и суслик просыпаются одновременно. Это не совсем так, определённого дня окончания зимнего сна, тем более для всех зимоспящих, нет, ведь у каждого вида свои места обитания и особенности сезонной жизни, к тому же каждая весна неповторима.

Бурундуки, например, появляются в тёплый мартовский день сразу в большом количестве, когда снег в тайге осел, а проталин ещё нет.

Бурундук. Весна пришла!

Суслики вылезут из нор, когда в степях снег сойдёт полностью и земля прогреется. Весна в степь приходит раньше, чем в тайгу, но дни появления сусликов и бурундуков могут совпасть. Но обычно бурундуки просыпаются в конце марта, а суслики – в апреле.

Барсуки обязательно дождутся больших проталин, а первое время после зимнего сна будут вести не привычный ночной, а дневной образ жизни. Ведь при ночном заморозке насекомые прячутся, а ходить бесшумно по хрустящей под лапами лесной подстилке невозможно.

У медведей общей даты подъёма нет вообще. Первыми встанут взрослые самцы, одновременно с оседанием снега и появлением первых проталин. Но медведицы с медвежатами поднимутся значительно позже, «отстав» от самцов на пару недель, а то и на месяц. Ведь медвежата своими маленькими босыми лапками должны не по холодному снегу, а по земле ходить.

Вопреки распространённому мнению, медведь встаёт из берлоги не злым и голодным, а сонным и ленивым. После зимнего сна ему несколько дней нужно, чтобы работу организма на активность переключить. Ведь все мышцы за долгую зиму затекли, пищеварительный тракт тоже работать отвык. Поэтому медведь подолгу возле берлоги лежит, на солнышке греется. Пьёт он талую водичку, ест понемножку то несъедобную гнилушку, то мох, не больше чем по горсточке. А для разминки может с горки покататься, на наклонное дерево залезать и спрыгивать вниз много раз подряд или валежник ворочать тяжёлый. А когда тело могучее и аппетит медвежий окончательно проснутся, зверь отправится по знакомой ему тайге на поиски пищи.

В Байкало-Ленском заповеднике, например, медведи зимуют в кедровниках верховьев Лены и её притоков. В обычные годы звери после подъёма идут к востоку, к Байкалу через перевалы ещё заснеженного Байкальского хребта. Ведь на байкальской покати уже почва на марянах оттаяла, можно коренья копать, да и зелень первая в апреле появится.

Некоторые медведи по байкальскому льду бродят, их даже на самой середине озера встречали. Вероятно, на опасный лёд медведя тянет возможность добыть нерпу. Скорее всего, охоты ему удаются, ведь медвежьи следы посреди Байкала встречаются каждую весну. Но если в кедрачах осталась с прошлой осени паданка богатая, то есть шишки кедровые с орехами, медведи на Байкал пойдут позже, когда он вскроется. А до этого времени они на вкусных и питательных орехах проживут.

По наблюдениям таёжников, весенние медведи на паданке пугливы и всегда уступают дорогу человеку. Нежелательно, как и всегда, с медведем в упор, нос к носу встречаться, ведь он с испугу и пришибить может. Для этого надо себя всегда лёгким шумом обозначать, зверь услышит и обязательно уйдёт.

Как правило, медведи, сумевшие пережить зиму, заняты очень важными делами продолжения жизни и людей не беспокоят. При таянии снега все лесные дороги становятся непроезжими, медведи и люди в это время живут в разных местах. Но на Байкале, где туристический сезон никогда не кончается, встречи с медведями возможны уже с конца марта. При пастьбе на марянах зверь заметен издалека. Ещё раз напоминаем, что приближаться к нему нельзя, это опасно.

Последним проснётся черношапочный сурок. Весна в высокогорье самая поздняя, сурки покинут свои зимние норы к концу мая. В это время снежный покров ещё почти сплошной, но у отвесных скал появляются и растут проталины. Зимние норы сурков всегда расположены рядом с этими первыми проталинами. Впереди у зверьков короткое, наполненное заботами и опасностями лето, а потом снова долгая зимняя спячка.

Виктор Степаненко

Автор главного фото новостного материала Умар Рамазанов

Спящий режим Определение и значение | Dictionary.

com

• Верхние определения
• Викторина
• Связанный контент
• Примеры
• Scientific
• Культурный

[Hahy-Ber-ney-Shuhn]

/ ˌhaɪ Bтаян.

См. синонимы гибернации на Thesaurus.com

---

сущ.

состояние зимнего покоя у некоторых животных, при котором нормальные годовые ритмы замедляют сердцебиение, дыхание и скорость обмена веществ до минимума, а животное глубоко спит в защитной четверти. Сравните брумацию.

ТЕСТ

МОЖЕТЕ ЛИ ВЫ ОТВЕЧАТЬ НА ЭТИ ОБЫЧНЫЕ ГРАММАТИЧЕСКИЕ СПОРЫ?

Есть грамматические дебаты, которые никогда не умирают; и те, которые выделены в вопросах этой викторины, наверняка снова всех разозлят. Знаете ли вы, как отвечать на вопросы, которые вызывают самые ожесточенные споры по грамматике?

Вопрос 1 из 7

Какое предложение верно?

Происхождение зимней спячки

Впервые зафиксировано в 1680–1690 гг. ; hibernat(e) + -ion

Слова рядом со спящим режимом

hibakusha, Hibbing, hibernaculum, hibernal, hibernate, hibernation, Hibernia, Hibernian, Hibernicism, Hibernicize, Hiberno-

Dictionary.com Unabridged На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc., 2023

Слова, относящиеся к спячке

летаргия, вялость, застой, кома, сон, дремота, транс, флора, зелень, безделье, дремота, гудение, бездействие, праздность , инерция, досуг, безделье, безделье, лень, леность

Как использовать спячку в предложении

• Феминизм впал в частичную спячку в 1990-х, обремененный репутацией суровости и лишенности чувства юмора.

  Является ли этот блогер Vogue, лизающий дилдо и любящий доминатрикс, новым лицом феминизма?|Лиззи Крокер|22 мая 2014 г.|DAILY BEAST

• В исследовании также отмечается, что нападения медведей в основном происходили в августе, когда медведи собирались впадают в спячку и ищут пищу.

  Как изменение климата вызывает хаос в животном мире|Нина Строхлик|23 января 2014 г.|DAILY BEAST

• Новый льстивый документальный фильм, однако, надеется выманить Маму Гризли из спячки кампании.

  Причудливый документальный фильм о Пэйлин|Марлоу Стерн|15 июля 2011|DAILY BEAST

• Здоровяк закружился, как медведь, вышедший из спячки.

  Джубилейшн, США|Г. Л. Ванденбург

• Это скорее кома, что-то вроде спячки медведя или опоссума.

  Космические острова|Джон Кэмпбелл

• На самом деле все было так, как казалось — Война выходит из спячки и просыпается, чтобы снова убивать.

  Слава Грядущего|Ирвин С. Кобб

• Секрет летучей мыши, похоже, заключается в том, что она не птица-млекопитающее, а млекопитающее-насекомое: экономия тканей, спячка.

  Естественная философия любви|Реми де Гурмон

• Существует множество необычных популярных представлений о зимней спячке различных животных.

  Словарь дьявола|Амброуз Бирс

Научное определение спячки

спячки

[ hī′bər-nā′shən ]

---

Неактивное состояние, напоминающее глубокий сон, в котором некоторые животные, живущие в холодном климате, проводят зиму. В спячке температура тела снижается, дыхание и сердцебиение замедляются. Спячка защищает животное от холода и снижает потребность в еде в сезон, когда еды не хватает. Сравните оценку.

Научный словарь American Heritage® Авторские права © 2011. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Культурные определения спячки

Спячки

---

Прохождение зимы в спящем или неактивном состоянии. Зимуют медведи, суслики, сурки и некоторые другие виды животных.

Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторское право © 2005 г., издательство Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Nature’s Nap Time (Служба национальных парков США)

У зимы есть две большие проблемы для животных. Еды меньше и очень холодно.

Национальный парк Шенандоа — NPS Фото

Ваш учитель когда-нибудь говорил вам, что каждый квадрат является прямоугольником, но не каждый прямоугольник является квадратом? Точно так же спячка — это тип покоя, но не все спящие животные впадают в спячку. Это потому, что гибернация — это действительно специфический вид покоя.

Спячка описывает животное, которое на некоторое время замедлило свои телесные функции, но у гибернации есть несколько очень специфических правил.

Есть много разных видов сна…

Зимой у животных две большие проблемы. Еды меньше и очень холодно. Эти факторы стресса окружающей среды заставляют многих животных впадать в состояние покоя. В то время как спячка часто используется для описания любого животного, которое впадает в спячку зимой, есть три очень специфических требования к животному, которое считается настоящим спящим: сниженный метаболизм, более медленная частота сердечных сокращений и пониженная температура тела.

Гораздо более широкий круг животных испытывает формы покоя, отличные от настоящей гибернации. Например, брумация — это еще один особый вид покоя, которым пользуются змеи и другие рептилии. В то время как их метаболизм действительно снижается, это вызвано холодной погодой, поскольку рептилии не могут создавать собственное тепло тела. Это изменение температуры также означает, что рептилии не могут переваривать пищу всю зиму. Вместо этого они проводят зимние месяцы в ожидании возвращения теплой погоды.

Однако большинству животных, впадающих в спячку, необходимо запастись достаточным количеством пищи или жира на всю зиму! Более крупные виды, такие как медведи, съедают тонны пищи летом и ранней осенью и превращают ее в жир для использования зимой. Однако более мелкие виды, такие как белки и мыши, запасают пищу, чтобы медленно поедать ее в течение зимы.

Группа спящих животных

Ежегодно арктические суслики впадают в спячку от 7 до 8 месяцев.

Национальный парк и заповедник Денали — Мэри Левандовски,

Грызуны

Грызуны — чемпионы по спячке. В дополнение ко многим видам грызунов, которые запасают пищу и снижают частоту сердечных сокращений и обмен веществ, у некоторых грызунов может значительно снижаться температура тела в зимние месяцы. Арктические суслики, температура тела которых обычно составляет 99 градусов по Фаренгейту, могут опускаться до 27 градусов по Фаренгейту! Эта отрицательная температура тела может сохраняться в течение нескольких недель, прежде чем белкам придется ненадолго проснуться и согреться. Затем он снова впадает в спячку и ждет возвращения теплой погоды.

Южные леопардовые лягушки обитают на юго-восточном побережье.

Экологический и исторический заповедник Тимукуан – Бриана Смрекар

Лягушки

Лягушкам и другим амфибиям необходимо прятаться как от сильного холода, так и от сильной засухи, которая может случиться зимой. Чтобы выжить, они находят множество ниш, чтобы спрятаться от стихии. Многие земноводные проводят спячку вместе большими группами. Южные леопардовые лягушки зимуют в незамерзающих водоемах, но некоторые другие виды прячутся в сухих норах.

Черные медвежата рождаются в январе, пока их мать спит.

Национальный парк Биг-Бенд – Фото NPS

Медведи

Угадай, что? Медведи не впадают в зимнюю спячку, потому что температура их тела не падает зимой. Правильно, медведи технически не впадают в спячку! Тем не менее, они действительно хороши в состоянии покоя. Каждый год сотни тысяч медведей в Соединенных Штатах замедляют свои физические функции, чтобы пережить нехватку пищи зимой. Знаете ли вы, что черные медведи так далеко на юге, как Техас и Флорида, зимой впадают в спячку из-за нехватки еды? Несмотря на то, что обычно не бывает снега и холода, ограниченная доступность пищи означает, что пришло время для приятного, долгого медвежьего сна.

Черные крысиные змеи — неядовитые удавы, как и питоны!

Национальная река ущелья Нью-Ривер – Дэйв Биери

Змеи

Рептилии начинают брыкаться поздней осенью, и хотя зимой им нужно пить воду, в холодные месяцы они не едят. Брумация вызывается холодной погодой и меньшим количеством дневного света, как и спячка. Черную крысиную змею иногда называют «змеей-пилотом», потому что раньше считалось, что она ведет других змей к местам зимней бруции. Эти места, называемые гибернакулами, заполнены множеством змей, которые проводят зиму вместе.

Летучие мыши живут по всему миру — в пещерах и на деревьях, под мостами, в шахтах и ​​других сооружениях.

Национальная зона отдыха на озере Мид — фото NPS

Летучие мыши

Некоторые виды летучих мышей — еще один вид настоящих спящих, у них метаболизм, частота сердечных сокращений и температура тела падают, когда они пережидают холода или ждут, когда весной станет в изобилии еда. Зимой эти удивительные млекопитающие ночуют в таких местах, как пещеры, старые шахтные стволы или под мостами. Некоторые виды даже комбинируют стратегии выживания зимой и впадают в спячку в течение части сезона, прежде чем мигрировать в более теплые районы.