Ученые раскрывают механизмы медвежьей спячки
В период зимней спячки метаболизм медведей падает до 25% от нормального уровня – гораздо ниже, чем это можно было предположить по снижению температуры тела. Пониженный метаболизм также сохраняется у медведей в течение нескольких недель после пробуждения. Практическое изучение механизма медвежьей спячки могло бы помочь людям в разработке новых методов оказания медицинской помощи и в длительных космических экспедициях.
Пять месяцев ученые из Университета Аляски и Стэнфордского университета проводили беспрецедентное исследование спячки пяти черных медведей – Ursus Americanus. Настолько долго и тщательно поведение медведей в этот период еще никто не изучал.
Спячка – широко распространенное явление в животном мире, позволяющее выжить в холодное и голодное время года за счет снижения потребления энергии. Температура тела мелких животных может снижаться почти до точки замерзания, а обмен веществ в некоторых случаях - до 2% от нормального уровня.
Биологи обнаружили, что снижение температуры тела и скорости обмена веществ следует одной и той же пропорции: двукратное замедление обмена веществ на каждые 10 градусов снижения температуры. Они пришли к выводу, что два этих процесса – это совместно работающие части одного и того же механизма.
Однако предыдущие исследователи утверждали, что температура тела медведей и других крупных млекопитающих снижается незначительно, с 38 до 33°C, поэтому они впадают в так называемый "зимний сон", не столь глубокий как спячка. Тем не менее 5-7 месяцев в году медведи не едят и не пьют.
В ходе последнего исследования проводился мониторинг целого ряда параметров, способных дать полезную информацию о состоянии, в котором пребывает организм медведя: температуры, мышечной активности, сердечной деятельности, химического состава атмосферы в берлоге и т.д. В искусственные берлоги также были установлены инфракрасные камеры и микрофоны.
Во сне они иногда храпели. Температура тела снизилась до 30 °C, а потребление кислорода и выработка углекислого газа упали настолько, что уровень метаболизма ученые оценили всего в 25% от обычного.
Как только температура тела медведей достигает низшей отметки, их бьет дрожь, в результате чего температура повышается почти до нормального уровня – такой цикл длится от двух дней до недели.
Самый большой сюрприз исследователям преподнесло медвежье сердце. "Медведи обычно во время зимней спячки делают глубокий вдох и выдох, после этого сердце останавливается и не бьется совсем 10, 15, 20 секунд", – рассказывает ученый Брайан Барнс (Brian Barnes) из Института биологии Арктики. "Они задерживают дыхание примерно на минуту, и только когда снова вдыхают, сердце бьется. Это просто один из способов, которые используют животные, и мы многих не знаем, особенно у крупных животных".
Даже после пробуждения от спячки, когда температура тела медведей поднимается до обычных 38 градусов, их метаболизм еще до трех недель остается низким – около половины нормального уровня.
"Если бы мы могли раскрыть механизм такого снижения метаболизма, то можно было бы вводить человека, пострадавшего в аварии, или с сердечным приступом в состояние "спячки", чтобы успеть доставить его в больницу и оказать помощь", – говорит Барнс о возможных применениях результатов исследования. По мнению исследователей, спячка также может быть актуальна и для дальних космических путешествий.
Пять месяцев ученые из Университета Аляски и Стэнфордского университета проводили беспрецедентное исследование спячки пяти черных медведей – Ursus Americanus. Настолько долго и тщательно поведение медведей в этот период еще никто не изучал.
Спячка – широко распространенное явление в животном мире, позволяющее выжить в холодное и голодное время года за счет снижения потребления энергии. Температура тела мелких животных может снижаться почти до точки замерзания, а обмен веществ в некоторых случаях - до 2% от нормального уровня.
Биологи обнаружили, что снижение температуры тела и скорости обмена веществ следует одной и той же пропорции: двукратное замедление обмена веществ на каждые 10 градусов снижения температуры. Они пришли к выводу, что два этих процесса – это совместно работающие части одного и того же механизма.
Однако предыдущие исследователи утверждали, что температура тела медведей и других крупных млекопитающих снижается незначительно, с 38 до 33°C, поэтому они впадают в так называемый "зимний сон", не столь глубокий как спячка. Тем не менее 5-7 месяцев в году медведи не едят и не пьют.
В ходе последнего исследования проводился мониторинг целого ряда параметров, способных дать полезную информацию о состоянии, в котором пребывает организм медведя: температуры, мышечной активности, сердечной деятельности, химического состава атмосферы в берлоге и т.д. В искусственные берлоги также были установлены инфракрасные камеры и микрофоны.
Во сне они иногда храпели. Температура тела снизилась до 30 °C, а потребление кислорода и выработка углекислого газа упали настолько, что уровень метаболизма ученые оценили всего в 25% от обычного.
Как только температура тела медведей достигает низшей отметки, их бьет дрожь, в результате чего температура повышается почти до нормального уровня – такой цикл длится от двух дней до недели.
Самый большой сюрприз исследователям преподнесло медвежье сердце. "Медведи обычно во время зимней спячки делают глубокий вдох и выдох, после этого сердце останавливается и не бьется совсем 10, 15, 20 секунд", – рассказывает ученый Брайан Барнс (Brian Barnes) из Института биологии Арктики. "Они задерживают дыхание примерно на минуту, и только когда снова вдыхают, сердце бьется. Это просто один из способов, которые используют животные, и мы многих не знаем, особенно у крупных животных".
Даже после пробуждения от спячки, когда температура тела медведей поднимается до обычных 38 градусов, их метаболизм еще до трех недель остается низким – около половины нормального уровня.
"Если бы мы могли раскрыть механизм такого снижения метаболизма, то можно было бы вводить человека, пострадавшего в аварии, или с сердечным приступом в состояние "спячки", чтобы успеть доставить его в больницу и оказать помощь", – говорит Барнс о возможных применениях результатов исследования. По мнению исследователей, спячка также может быть актуальна и для дальних космических путешествий.
Ещё новости по теме:
18:20