Весной во всем Северном полушарии просыпаются медведи. Они зевают, потягиваются и встряхиваются. Еще не пришедшие в себя после долгого сна, они бродят под лучами солнца, ощущая все возрастающий голод. Еще бы, с прошлой осени у них во рту и маковой росинки не было.
Зачем нужна спячка?
Снежная зима - не подарок для большинства животных. С замерзшего грунта исчезает пища. Дни становятся короткими и холодными, ночи длинными и еще более холодными.
Поиск пищи требует больших затрат энергии, которую, возможно, не восполнишь найденной пищей (если вообще что – нибудь удастся найти). Одни животные, например перелетные птицы, просто улетают на юг, спасаясь от зимы бегством. Другие стойко переносят холод. Многие погибают. А некоторые животные, такие как колибри, арктические белки и бурые медведи, впадают в спячку. Впадая в зимнюю спячку, животные уменьшают потребность организма в энергии, сводят ее до минимума.
Интересный факт: животные, впадающие в настоящую спячку, снижают частоту сердечных сокращений до одного удара в минуту.
Отличие спячки от сна
Если бы спячка была обычным сном, то впасть в нее мог бы каждый. Вы шли в декабре во двор, раскинули палатку, да и спите на доброе здоровье. В апреле просыпаетесь, потягиваетесь и идете домой завтракать. Ясно, что вы не в состоянии это сделать: во – первых, не сможете так долго проспать, во – вторых, через несколько дней вам надо будет напиться воды, в – третьих, вы просто замерзнете. Но дело в том, что спячка - это состояние, отличающееся от обычного сна. Это специальный механизм выживания, позволяющий снизить температуру тела и уменьшить частоту сердечных сокращений, чтобы сократить энергетические затраты организма на время холода и лишений.
Материалы по теме:
Млекопитающие на суше и в море
Как говорят ученые, есть животные, впадающие в истинную спячку, например суслики и другие мелкие животные, и такие животные, как медведи, которые впадают в неглубокую спячку. Мелкое животное, впадая в истинную спячку, быстро снижает частоту сердечных сокращений со 150-300 ударов в минуту до 7 ударов в минуту и меньше. У калифорнийских сусликов частота сердечных сокращений может снизиться до одного удара в минуту. Температура тела постепенно снижается до очень низких цифр, иногда почти до 0 градусов Цельсия, хотя исходная температура тела мелких грызунов практически не отличается от нашей и составляет около 35 градусов Цельсия. Короче, темпера тура становится такой же, как температура в норке.
Процесс спячки
Если спячка наступила, то животное как бы умирает для внешнего мира. На впавшего в спячку зверька можно наступить, подбросить его в воздух, и поймать, и он даже не пискнет. Однако маленькие спящие зверьки не остаются «сонными» всю зиму подряд. Каждые несколько недель, а иногда даже один раз в четыре дня, эти зверюшки просыпаются от спячки, точно так же, как люди «отходят» после наркоза. Они пьют воду, даже немного едят, справляют естественные потребности.
Интересный факт: каждые несколько дней или недель животные, впавшие в истинную спячку, просыпаются, чтобы поесть, попить и справить естественные потребности.
Они могут оставаться в бодрствующем состоянии до суток, затем снова возвращаются в свое анабиотическое состояние. За время зимней спячки такие животные теряют в весе до 40 процентов.
Материалы по теме:
Самые опасные животные
Спячка у медведей
В противоположность этому у медведей столь драматических изменений в организме не происходит. Температура тела не опускается столь резко, частота пульса снижается мало. Они вполне ориентированы в пространстве и времени. Спячку медведей лучше называть дремотой. Однако есть специалисты, которые считают, что именно медведи впадают в истинную спячку, так как они могут проспать всю зиму, и даже больше, ни разу не проснувшись.
Медведь может пролежать в берлоге, не прикоснувшись ни к еде, ни к воде в течение семи месяцев. Возьмем для примера бурого медведя, он такой же теплокровный, как и мы с вами. Эти создания каждый год «машут миру ручкой» на четыре месяца. Иногда они уединяются в пещерах или устраивают себе берлоги в дуплах деревьев.
Некоторые медведи просто разгребают листья и ложатся на землю. В течение зимы спящих медведей постепенно заваливает снегом. Каким образом медведи переносят столько времени без пищи и воды, да к тому же на жестоком морозе? Медведь каким – то образом подвергает свой организм коренной перестройке, клетки начинают очень бережно расходовать энергию, поддерживая жизнедеятельность организма на необходимом минимальном уровне. Летом же медведь не просто много ест, он объедается. Лето для него - это праздник переедания. За сезон на медведе нарастает слой жира до 15 сантиметров толщиной. Весь процесс летнего питания медведя очень похож на откорм жирной свиньи. В день медведь потребляет до 20000 калорий. Это тоже самое, если бы вы съедали в день по 10 завтраков, 10 обедов и 10 ужинов.
Впадают . Для этого они еще с осени подготавливают себе берлогу, выбирая безопасное место в естественных оврагах, небольших уютных пещерах или у корней огромных деревьев. Чтобы защититься от холодов, они утепляют свое лежбище сухим мхом, листьями, травой и пушистыми еловыми ветками.
Помимо этого, медведи в конце лета и осенью очень много едят, чтобы к зиме запасти как можно больше подкожного жира. В противном случае в середине зимы этого зверя может быть прервана сильным чувством голода, в результате чего по лесу будет шататься злой -шатун. Отличительная особенность медвежьей спячки состоит в незначительном понижении температуры тела. Кроме того, медведя довольно легко вывести из этого состояния.
Спят зимой хомяки, бурундуки и барсуки, однако сон их также довольно чуток. Кроме того, эти зверки просыпаются среди зимы, чтобы утолить чувство голода с помощью заготовленных еще с осени припасов. А суслики могут впадать в спячку не только зимой, но и летом. В последнем случае это обычно связано с отсутствием корма. Погружается в длительный зимний сон и енот-полоскун.
У сурков зимняя спячка продолжается от 4 до 6 месяцев, в зависимости от климата региона, в котором они проживают. В течение этого времени они не питаются, однако каждые три недели просыпаются примерно на 12-20 часов. Ученые объясняют это необходимостью стабилизации жизненных процессов. Тем не менее из спячки сурки выходят довольно упитанными.
А вот у ежей, змей и лягушек температура тела снижается во время спячки довольно сильно, а метаболизм значительно замедляется. Ежи устраивают себе глубокие зимовочные норы в земле, змеи – в почве ниже зоны промерзания, в глубоких трещинах скал и под пнями. Лягушки на зимовку закапываются в ил или ныряют в пруд. Температура их тела становится немного ниже, чем окружающей среды, что позволяет им выживать на протяжении нескольких зимних месяцев. В теплых странах лягушки также впадают в сезонное состояние анабиоза.
Все животные без исключения предпочитают активному бодрствованию покой, ночной или дневной. Особенно они любят впадать в или каталепсию. В странах с климатом холодным и умеренным привычное времяпрепровождение животных – полугодовая зимняя спячка.
Спячка – это наследственная реакция живых организмов на перепады температур, сформировавшаяся миллионы лет назад.
Пережить эти перепады было можно, лишь научившись регулировать свою собственную температуру при наступлении холодов или жары. От умения переспать тяжелое время зависела жизнь животного.
Так природа позаботилась о своих созданиях – это умение им пригодится, если климат на Земле снова изменится.
Спячка характеризуется замедлением и обмена веществ у животных в периоды, когда пища малодоступна, а значит невозможно сохранять активность и высокий уровень метаболизма.
Подготовка к спячке
Готовясь к длительному сну, животные накапливают запасы питательных веществ, их вес за счет жира может увеличиться на 40%, а также запасают корм. Питание в подготовительный период богато жирными кислотами, повышающими иммунитет и устойчивость к длительному оцепенению.
Грызуны располагаются на зимовку семьями или в одиночку. Норы, которые они прорывают, могут тянуться внутрь на три и более метра. В них устраиваются склады зерен, орехов и семечек для поддержания жизненных сил.
Укрытие (дупло, пещера, нора) подбирается с учетом безопасности, защищенности от хищников, и микроклимата: температура убежища должна быть немного выше нуля, даже при сильных морозах снаружи.
Животные по способу поддержания температуры тела подразделяются на:
- Эндотермных , сохраняющих за счет внутренних ресурсов теплорегуляцию. К ним относятся все теплокровные организмы: млекопитающие, птицы.
- Эктотермных , их температура зависит от окружающей среды. Относятся к ним холоднокровные организмы (пресмыкающиеся, земноводные, рыбы).
Виды спячек по длительности:
- Суточные (у летучих мышей и колибри).
Этот вид глубокого сна может происходить в любом сезоне, как у млекопитающих, так и у птиц. Физиологические процессы менее замедлены, чем при сезонной спячке. Температура тела опускается обычно до 18°С, в редких случаях - ниже 10°С, обмен веществ снижается на треть.
- Сезонные - зимние (гибернация) или летние (эстивация).
Зимняя (гибернация) спячка не является однородным состоянием и прерывается на короткие периоды «отогревания» организма: температура тела ненадолго повышается и усиливается энергообмен. Температура организма обычно понижается до 10°С и ниже. У длиннохвостых сусликов она опускается до 3°С. Обмен веществ составляет 5%, а иногда замедляется до 1% от нормального состояния.
- Нерегулярные , у белок и енотовидных собак, при наступлении неблагоприятных условий внезапно.
К слову, человек тоже может внезапно впадать в оцепенение, но при этом сохраняет сознание. Так проявляется тяжелое психическое расстройство двигательной функции.
почему животные впадают
Зимняя спячка
Зима – для многих животных нелегкое испытание. Перелетные птицы, чтобы попасть в теплые края, преодолевают огромные расстояния. Звери, которые не могут покинуть места с холодным климатом, приспосабливаются к смене времени года по-своему: они погружаются в сноподобное состояние.
При понижении температуры окружающей среды до пяти градусов тепла по Цельсию, спать укладываются жуки и бабочки, жабы и лягушки, ящерицы и змеи, медведи и ежи. Инфузории, амебы и водоросли, собираясь в большой шар, укутываются в предохранительную оболочку.
Зарываются в ил караси и карпы. Летучие мыши дремлют в пещерах по шесть месяцев, повиснув вниз головой.
Летняя спячка
Летняя спячка или диапауза (временная остановка развития, состояние физиологического покоя) обеспечивает выживание организмам в засушливые периоды года. Рыбы спят, укутавшись в ил на дне высохших водоемов. Черепахи и грызуны, лишенные корма, засыпают до зимы, когда от зноя высыхают болота и растения.
Некоторым обитателям тропиков также свойственно засыпать на длительный период: африканские ежи спят около трех месяцев, а насекомоядные Мадагаскара - около четырех.
Рекорд спячки побивают грызуны. Девять месяцев подряд спит суслик-песчаник. Впадая в конце июля в летнюю спячку, животное переходит в зимнюю, не просыпаясь.
Периодические пробуждения.
Некоторые животные время от времени выходят из состояния сна. Ученые точно не знают цель и причину такого поведения. Пробуждение может длиться от нескольких минут у мелких организмов до нескольких часов у крупных.
В спячку впада ет такое множество живых организмов, что перечислить всех очень сложно. Советский зоолог Н.И. Калабухов утверждал, что животных, находящихся зимой в состоянии оцепенения гораздо больше, чем бодрствующих.
Физиология спячки
Температура тела. Спящие животные теплее окружающего воздуха всего на доли градуса. Температура тела сони-полчка понижается с 38 градусов до 3,7 (в десять раз!). У некоторых видов она может понизиться до нуля и даже до минус пяти градусов по Цельсию.
Рыба даллия, редкая теплокровная среди рыб, засыпает, когда насквозь промерзают водоемы Чукотки. Если вмерзшую в кусок льда даллию положить в теплую воду, то, как только растает лед, рыба оживет. Благодаря уникальной глицериноподобной пропитке, в тканях даллии не образуются кристаллики льда, могущие разорвать мембраны клеток.
Гипотермическое состояние у всех прочих управляемо. Регуляторы мозга во главе с неутомимым гипоталамусом (отделом головного мозга, отвечающим за постоянство внутренней среды организма) вовремя включают жировой подогрев, чтобы температура тела не упала ниже критического уровня.
Обмен веществ во время спячки снижается у животных до 10-15% от нормы.
Дыхание у спящих млекопитающих снижается в 40 раз. У многих видов оно чередуется: учащенное поверхностное сменяется апноэ (отсутствием дыхания), длящимся больше часа, что вызывает кислородное голодание.
Газовый обмен – уменьшается в 10 раз. Еж, свернувшись в клубочек, делает еле уловимый вдох всего один раз в минуту.
Мозговая деятельность сохраняется только в гиппокампе, отделе соседнем с гипоталамусом.
Сердце замедляет частоту сокращений в минуту до 5-10 ударов, у ежа оно бьется даже при нулевой температуре тела. Это удивительно, ведь у животных, которые не впадают в спячку, сердце останавливается при 15-градусной температуре тела.
Кровяное давление снижается незначительно, от 20% до 40, так как вязкость крови из-за понижения температуры увеличивается. Благодаря повышенной вязкости крови сердце лучше снабжается «бурым жиром», источником энергии.
Гормональная система перестраивается перед спячкой на новый ритм: животное накапливает жир, ферменты, витамины, особенно витамин Е, тормозящий обмен веществ. Летом животные жиреют, наращивая к осени вес в три раза, а весной просыпаются худющие и ослабленные.
Интересен факт:
зимняя спячка бурого медведя, белки и луговой собачки не настоящая – они впадают в состояние поверхностного оцепенения. У них немного замедляется обмен веществ, температура тела, пульс и дыхание соответствуют уровню, типичному для нормального сна.
Большинство из них прячутся в своих укрытиях и поддерживают существование за счет запасов пищи и жировых запасов, собранных ими на этот случай.
Сознание у медведя во время спячки не отключается, его легко разбудить.
Плюсы и минусы спячки
К безусловным плюсам относится снижение энергозатрат животного: оно расходует всего 15% той энергии, которая понадобилась бы ему для поддержания нормальной температуры организма зимой при бодрствовании.
В течение 4-7 месяцев они могут существовать за счет накопленных запасов жира и других питательных элементов.
Недостатки: возможность погибнуть от иссушения или истощения, развитие атрофии мускулатуры скелета, снижение иммунитета, при экстремально низких температурах не исключено промерзание, беззащитность перед хищниками.
Исследования учеными механизмов спячки имеют практическую цель: формула химических веществ, погружающих животных в длительный анаб иоз, позволит проводить хирургические операции, охлаждая тело человека до необходимой температуры.
Источники: А.Борбели «Тайна сна», «Три трети жизни» А.М. Вейн, ru.wikipedia.org, Энциклопедия Кольера (Открытое общество. 2000).
Следующее красивое видео о птицах, которые не впадают зимой в анабиоз, а преодолевают тысячи километров, чтобы попасть в теплые страны:
Елена Вальве для проекта Сонная кантата
Управление образования
Администрации Миасского района
муниципальное общеобразовательное учреждение
Миасская средняя (полная) общеобразовательная школа № 9
Миасского района Челябинской области
Зимняя спячка у животных
Работу выполнил Хуснутдинов Тимур,
Учащийся 3-в класса
МОУ Миасской средней
Руководитель Корк Ольга Николаевна,
учитель начальных классов
МКОУ Миасской средней
Миасс 2011
Тема исследования: Зимняя спячка у животных
Цель исследования – изучить, что такое зимняя спячка у животных.
Задачи:
Изучить такое явление, как зимняя спячка у животных;
Почему животные впадают в спячку;
Узнать, какие животные впадают в зимнюю спячку.
Предмет исследования : животные, впадающие в спячку.
Объект исследования : явление спячки у животных;
Методы исследования: изучение и анализ научно – популярной литературы, посещение зоопарка города Челябинска, консультации ветеринара по уходу за домашними животными, впадающими в спячку.
План
Что такое спячка? Типы спячек;
Какие животные впадают в спячку;
Причины, по которым животные впадают в спячку;
Личные исследования и наблюдения;
Вывод.
Что такое спячка?
Зимняя спячка у животных - период замедления жизненных процессов в организме животного, связанный со снижением температуры окружающей среды и малодоступности пищи.
Характеризуется снижением температуры тела животного, замедлением дыхания и частоты сердцебиения.
Различают летнюю и зимнюю спячку. Летняя спячка характерна для многих пустынных и полупустынных грызунов (сурки, суслики) и некоторых рептилий (ящерицы), которые благодаря этому могут благополучно переживать самое засушливое и голодное время. Зимняя спячка характерна для некоторых грызунов, насекомоядных (ежей), а также для бурого медведя - это биологическое приспособление для переживания неблагоприятного сезона года (отсутствие достаточного количества пищи, похолодание).
По степени оцепенения многие ученые различают три типа зимней спячки:
1) легкий , выражающийся в легком оцепенении, которое легко прекращается (еноты, барсуки, медведи, енотовидные собаки). Например, в теплые зимние дни или в случае опасности медведь просыпается и даже выходит из берлоги, а затем снова засыпает в той же берлоге или в другом месте;
2) полное оцепенение , сопровождающиеся пробуждением только в более теплые зимние дни (хомяки, бурундуки, длинноухие ночницы - летучие мыши);
3) настоящая непрекращающаяся зимняя спячка , представляющая собой стабильное, продолжительное оцепенение (суслики, ежи, сурки, тушканчики, сони и большинство видов летучих мышей) .
Животные, впадающие в спячку
Медведь Ёж обыкновенный
Летучая мышь Сурок
Бурундук Суслик
Енот Бурундук
Земноводные Барсук
Причины, по которым животные впадают в спячку
Настоящая спячка чем-то похожа на смерть и не имеет ничего общего с обыкновенным сном. Когда животное находится в зимней спячке, вся его жизненная активность падает практически до нуля. Температура тела животного становится всего лишь чуть выше окружающего воздуха.
Вот почему животные расходуют свои пищевые запасы, накопленные в теле, очень-очень медленно. Поскольку они потребляют меньше топлива, то и нуждаются в меньшем количестве кислорода, и в результате их дыхание замедляется, а сердце еле бьется. Если температура в берлоге становится очень низкой, находящееся в спячке животное просыпается, зарывает себя поглубже и засыпает снова.
Животные, которые впадают в зимнюю спячку, не делают запасов пищи на зиму. Но они накапливают за теплое время года жир в своем теле, позволяющий при резком снижении жизнедеятельности благополучно существовать длительное время без питания. Так что когда они долгое время не могут найти себе еду, то глубоко заползают в свои норы и засыпают.
Спячка проходит обычно в норах, логовах, глубоких расщелинах, где меньше сказываются резкие колебания температуры и влажности и создается благоприятный микроклимат.
Во время зимней спячки все виды млекопитающих лежат неподвижно в своих норах, свернувшись в клубок. Зимние квартиры многих млекопитающих - это естественные пустоты стеблей и дупла деревьев. Животные проводят так целую зиму, питаясь запасенным жиром.
В природе основными стимулами для впадения в состояние зимней спячки являются понижение температуры, уменьшение продолжительности дня и отсутствие кормов.
Вывод:
Природа придумала замечательное приспособление, чтобы спасти свои детища - живые организмы от неблагоприятных условий.
Она устроила так, что растения и животные просто "выключаются" из активной жизнедеятельности, когда жить нормально становится невозможно.
Животные могут пережить холодную зиму за счет того, что погружаются в спячку. Длительность спячки - приспособление пережить зимнее отсутствие кормов и холода.
Литература
«Ильменский заповедник» под ред. Е.М. Николаевой, Челябинск, 1991;
«Большой атлас природы России» под ред. И. Копыловой, Москва, 2003;
«Большая детская энциклопедия» под ред. М. Морозова, Москва, 2005;
Википедия, www .wiki .org
Следует знать, что далеко не все животные впадают в зимнюю спячку. Животные, не впадающие в спячку, продолжают вести активный образ жизни.
Животные, когда впадают в спячку, могут проспать от пяти до восьми дней. При этом они сворачиваются в клубок, для меньшей потери тепла. Пока животное спит, его органы работают, также как и при обычной жизни.
После отдыха, чтобы восстановить силы, животное должно поесть.
Животное может показаться мертвым, когда находится в спячке, - это потому, что оно совсем неподвижно. Дыхание и пищеварение замедляются, сердце работает медленно. Поэтому температура тела доходит до 10 градусов по Цельсию.
В этом состоянии животное использует свои жировые запасы, накопленные за лето.
Если животное хорошо приспособится, то в зимней спячке может провести несколько месяцев, - например, так долго спят медведи и ежи.
Так для чего же животные впадают в зимнюю спячку?
Делают они это для того, чтобы восполнить временное отсутствие еды. Зимой медведь никак не найдет небольших млекопитающих и фруктов, а еж насекомых для пропитания.
Место, где животное впадает в спячку, имеет огромное значение. Еж под корнями деревьев выкапывает нору, где и зимует, а медведи любят спать в берлогах, где нет ветра и не холодно. Медведь может погибнуть от недостатка еды, если его разбудить во время спячки. Еще следует знать, что чтобы медведю снова вернутся в спячку, ему нужно много сил и энергии, которых у него зимой может не оказаться.