Lokio žiemos miegas: daugiau nei žiemos miegas

Lokio žiemos miegas: daugiau nei žiemos miegas

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas m Žinomas žurnalasperspausdintas su leidimu.

Kiekvieną pavasarį, ilgėjant dienoms šiaurėje, o tirpstančiam sniegui tekant į upelius, mieguisti gyvūnai – nuo ​​grizlių iki žemės voverių – pradeda trauktis iš žiemos miego. Kyla pagunda sakyti, kad jie „bunda“, tačiau žiemos miegas yra sudėtingesnis ir paslaptingesnis nei paprastas ilgas miegas: bet kuris gyvūnas, galintis kelis mėnesius praleisti po žeme nevalgydamas ar negerdamas ir vis tiek išnyra pasiruošęs susidurti su pasauliu, aiškiai įvaldė nuostabią gudrybę. biologijos.

Žiemą žiemojančių gyvūnų sąraše yra visų rūšių graužikai, kai kurie varliagyviai ir net keli primatai (kelios nykštukinių lemūrų rūšys), tačiau meškos tiesiogine prasme yra didžiausi žiemotojai. Suaugę grizliai ir juodieji lokiai sveria tiek pat, kiek amerikietiškojo futbolo žaidėjai ar daugiau, su ikimokyklinio amžiaus vaikų energija ir smalsumu, tačiau jiems nėra sunku ištisus mėnesius kęsti. Choreografija, kuria siekiama sustabdyti tokio dydžio padarą, prieštarauja lengvam paaiškinimui, sako Elena Gracheva, Jeilio universiteto Niu Heivene, Konektikuto valstijoje, neurofiziologė. „Žiemos miegas yra toks sudėtingas, kad jį reikia pritaikyti įvairiais lygiais“, – sako ji.

Meškų žiemos miegas suteikia svarbių įžvalgų apie stambių žinduolių, ypač mūsų, veiklą, aiškina Gracheva, 2020 m. žiemojimo fiziologijos tyrimo bendraautorius. Kasmetinė ląstelių ir vystymosi biologijos apžvalga. Geresnis šio proceso supratimas gali pakeisti mūsų požiūrį į įvairias žmonių ligas, įskaitant insultą, osteoporozę, Parkinsono ligą ir Alzheimerio ligą (žr. šoninę juostą).

Atšilus klimatui ir trumpėjant žiemoms, lokiai taip pat turės permąstyti savo žiemos miego sampratą. Tai, kaip jie reaguoja, daug pasakys apie jų įsipareigojimą miegoti žiemą ir apie gilius klimato ir gyvūnų elgesio ryšius.

Keletas žinduolių grupių sąmoningai sulėtina medžiagų apykaitą per naktį (kasdienis pykinimas) arba žiemą (žiemos miegas). Meškos iš kitų išsiskiria savo daug didesniu dydžiu.

Ne kietas

Lokių požiūris į žiemos miegą labai skiriasi nuo kitų miegančiųjų. Arktinės žemės voverės gali laikinai sumažinti savo kūno temperatūrą iki –3 °C (27 °F), nesušaldamos kietos medžiagos. Priešingai, lokiai beveik nepraranda šilumos savo žiemos guoliuose, tačiau jie vis tiek laikomi žiemos miegu, nes jų medžiagų apykaita sulėtėja iki šliaužio. Tai procesas, kurį Aliaskos Ferbenkso universiteto zoologas Brianas Barnesas ir jo kolegos atidžiai stebėjo daugiau nei prieš dešimtmetį, tyrinėdami juoduosius lokius, žiemojančius dirbtinėse guoliuose.

Žiemos patalpos iš tikrųjų buvo kameros, kuriose buvo galima išmatuoti deguonies suvartojimą ir anglies dioksido gamybą, svarbias metabolizmo priemones, o jutikliai stebėjo kūno temperatūrą. Tai buvo pirmasis tyrimas, galutinai įrodęs, kad gyvūnai gali užmigti žiemos miegu neatvėsę.

Vis dėlto žiemojantys lokiai ne tik ilsisi žiemą, sako Barnesas. Jie tikrai išsijungia, visiškai iš naujo nustatydami savo kasdienio gyvenimo parametrus. „Jie įeina, apsisuka du ar tris kartus, atsigula ir taip išbūna šešis mėnesius“, – sako jis ir keliasi į kitą pusę tik kas kelias dienas. „Žiemos miegas apibrėžia išorines žinduolių funkcijų ribas. Barnesas pažymi, kad sėjamosios lokys dažnai žindo dvynius ar trynukus žiemos miego metu, nevalgdamos ir negerdamos, čiulpia savo riebalų ir vandens atsargas jauniklių labui.

Žmonėms toks vangumas kainuotų. Nesvarbu, ar atsigaudavome ligoninės lovoje, ar skrietume raketa į Marsą, mūsų raumenys nyks, o kaulai suplonėtų po kelių mėnesių neveiklumo. Meškos tokių problemų neturi. Dalis jų stiprių kaulų paslapties tik dabar išaiškėja. 2021 m. Barnesas ir jo kolegos paskelbė tyrimą, rodantį, kad žiemojantys lokiai gali išjungti genus, susijusius su kaulų irimu.

Tyrėjai teigia, kad kada nors gali būti įmanoma manipuliuoti tuo pačiu procesu žmonėms, siekiant išvengti osteoporozės. Barnesas priduria, kad toks požiūris gali būti ypač naudingas žmonėms, besilaikantiems ilgo lovos režimo, o artimiausi žmonės šiuo metu miega žiemos miegu.

Lėta žiemojančių meškų medžiagų apykaita jau savaime yra nuostabus žygdarbis. Meška gali kelis mėnesius sulėtinti kvėpavimą ir širdies ritmą maždaug 75 procentais, išlaikydama palyginti aukštą kūno temperatūrą. Nors niekas tiksliai nežino, kaip jie įjungia medžiagų apykaitos stabdžius, Gracheva sako, kad strategija yra logiška. Ji įtaria, kad lokiai neatšąla kaip dirvinės voverės, nes pavasarį jų dideliems kūnams sušildyti prireiktų per daug energijos. Vietoj to, jie susirango, leisdami riebalams ir kailiui juos sušildyti, tik retkarčiais suvirpindami, kad kraujas nejudėtų.

Žmogaus dydžio (ar didesnių) gyvūnų beveik sustabdytos animacijos įvaldymas, žinoma, patraukė mokslinės fantastikos rašytojų ir kitų, svajojančių kada nors išsiųsti astronautus aplink Saulės sistemą, kai jie „žiemoja“ mėnesius ar metus, dėmesį. ribotas deguonies kiekis, maistas ir mankšta. Iš karto būtų galima panaudoti žiemos miego pamokas, kad apsaugotumėte intensyviosios terapijos ligonius.

Kaip aiškina Barnesas, širdies priepuoliai ir insultai labai sumažina smegenų aprūpinimą deguonimi ir maistinėmis medžiagomis. Toks pasiūlos trūkumas padarytų daug mažiau žalos, jei gydytojai galėtų greitai sumažinti paklausą, paguldydami pacientą į žiemos miego būseną ar panašiai. Barnesas pažymi, kad insulto aukoms greičiausiai bus naudingas gydymas per pirmąją valandą po insulto. Gydytojai savo galimybių langą atkurti kraujotaką vadina „auksine valanda“. Jei gydytojai galėtų pakartoti žiemos miegą iki taško, kai smegenų poreikiai neviršija pasiūlos, „ta auksinė valanda galėtų būti auksinė savaitė ar trys savaitės“, sako Barnesas.

Spekuliacijos netrukus gali baigtis: 2021 m. kovo mėn. Jungtinių Valstijų ir Kinijos mokslininkai, įkvėpti gyvūnų pasaulio žiemos miego, pasiūlė atlikti tyrimą, kurio metu būtų naudojamas raminamojo vaisto prometazino ir antipsichozinio vaisto chlorpromazino derinys, siekiant laikinai sukurti „Į žiemos miegą panaši būsena“ pacientams, sergantiems insultu, kurių galutinis tikslas – išsaugoti smegenų funkciją.

Pažadinimas

Lokių žiemos miegas išsiskiria kitais atžvilgiais. Kai kurie graužikai ir kiti gyvūnai žiemoja pagal griežtus grafikus, reguliuojamus dienos ilgumo. Tačiau lokiai patys nusprendžia, kada užsidaryti ir kada atsigauti, aiškina Heather Johnson, tyrinėjanti laukinės gamtos biologė iš JAV geologijos tarnybos Ankoridže, Aliaskoje. Šį laiką lemia daugybė užuominų, įskaitant maisto tiekimą ir, svarbiausia, temperatūrą.

2017 m. paskelbtame tyrime Johnsonas ir kolegos stebėjo 51 juodojo lokio patelės žiemos miegą vidutiniškai trejus metus Durango apylinkėse, Kolorado valstijoje. Bendra žiemos miego trukmė labai skyrėsi – nuo ​​mažiau nei keturių mėnesių iki daugiau nei septynių mėnesių, priklausomai nuo amžiaus ir tėvystės statuso. Vyresni lokiai ir motinos su jaunikliais buvo linkusios kęsti ilgiau nei jaunesni lokiai, kurie buvo vieni. Tačiau visi lokiai, ruošdamiesi grįžti į aktyvų gyvenimą, aiškiai atkreipė dėmesį į orą.

Mokslininkai vidutiniškai 3 metus matavo 14 laisvėje gyvenančių rudųjų lokių kūno temperatūrą, širdies susitraukimų dažnį ir aktyvumą. Žiemos miego metu lokiai smarkiai sumažino savo aktyvumą ir širdies susitraukimų dažnį, o kūno temperatūra nukrito tik šiek tiek. Vertikalios žalios juostos rodo laikotarpį, per kurį lokiai įėjo į savo guolius arba paliko juos.

Vidutiniškai lokiai paliko savo guolius 3,5 dienos anksčiau, kai vidutinė minimali temperatūra pavasarį pakilo 1 laipsniu Celsijaus (1,8 laipsnio Farenheito). „Kai temperatūra pasiekia tam tikrą lygį, tai yra jų užuomina, kad laikas išeiti iš žiemos miego“, – sako Johnsonas.

Taip pat atrodo, kad rudieji lokiai Skandinavijoje laukia, kol temperatūra pasieks slenkstį, prieš išlipdami iš savo žiemos urvų, sako Alina Evans, laukinės gamtos veterinarijos gydytoja iš Vidinės Norvegijos taikomųjų mokslų universiteto Evanstade. 2016 m. paskelbtame tyrime Evansas ir jo kolegos stebėjo 14 lokių, kuriems buvo įtaisyti palydoviniai antkakliai ir monitoriai, sekantys širdies ritmą ir kūno temperatūrą, žiemos miego režimą.

Meškučiai pasirinko skirtingą laiką ir vietas (medžių šaknis, urvus, iškastus skruzdžių kalnelius), kad pradėtų gaudyti, tačiau visi jie paliko savo tankumą, kai vidutinė dienos temperatūra artėjo prie 5 ° C (apie 40 ° F). Evansas mano, kad temperatūra yra tai, kas skatina juos išeiti, bet priduria, kad yra ir kitų galimybių. Pavyzdžiui, lokiai taip pat gali atkreipti dėmesį į nemalonų drėgnumą, atsirandantį dėl tirpstančio sniego.

Šylant klimatui žiemoms švelnėjant, meškos neabejotinai anksčiau pradės lįsti iš savo urvų, sako Johnsonas. Sunku pasakyti, ar tokie poslinkiai jau įvyko, bet, anekdotiškai, yra daugybė istorijų apie lokius, kurie per šiltą žiemos laikotarpį pasirodo miestuose ar namelių prieangiuose. Ji nerimauja, kad trumpesni žiemos miego laikotarpiai gali suteikti lokiams daugiau laiko patekti į bėdą. Anksti iš urvų išlindę lokiai turi daugiau galimybių apvirsti šiukšliadėžes, nukentėti nuo automobilių ar atsidurti medžiotojų taikiklyje. „Žiemos miego metu lokiai išgyvena beveik 100 procentų“, – sako ji. – Priešingu atveju jiems tai pavojingas pasaulis.

Meškiukai paprastai žiemoja taip, kad prigultų, kai trūksta maisto, bet būtų aktyvūs, kai gausu, sako Evansas. Ji nerimauja, kad besikeičianti temperatūra gali išstumti tą tvarkaraštį. Teoriškai ankstyvas šiltas periodas gali anksti išvaryti lokius iš duobės ir vėl panirti į šaltį, kai jau pradės mesti žiemos svorį. „Jie gali praleisti galimybę taupyti energiją atšiaurioje aplinkoje“, – sako ji.

Kai kuriais atvejais staigus klimato pasikeitimas lokius gali laikinai paversti persivalgytais, sako Gracheva. Paprastai žiemos miego metu lokys praranda net 30–40 procentų savo kūno svorio – daugiausia riebalų. Jei lokys prabunda anksti kelerius metus iš eilės, visi tie pavasariniai valgiai gali priaugti nereikalingų kilogramų. „Meška gali nutukti“, – sako ji. „Jie gali tapti imlūs diabetui, kaip ir mes.

Tačiau ilgainiui lokiai galiausiai galės pakoreguoti savo valgymo ir žiemos miego grafikus, kad tilptų į šylantį pasaulį, sako Evansas. Galų gale, pastebi ji, juodieji lokiai klesti Floridos pelkėse ir Meksikos miškuose, o rudieji lokiai įsitvirtina pietų Europos šalyse, kur atšiaurios žiemos dažniausiai išnyko su ledynmečiu. Kai kurie šiltesniame klimate gyvenantys lokiai nusprendė visiškai praleisti žiemos miegą. Meškos Graikijoje ir Kroatijoje gali visiškai neneigti, nebent yra nėščios, sako ji.

Žiemos miegas gali būti ne toks skubus atšilusiame pasaulyje, tačiau mokslininkai labiau nei bet kada nori suprasti šį procesą.

.

Leave a Comment

Your email address will not be published.