Берндт Хайнрих - Зима: Секреты выживания растений и животных в самое суровое время года

В физиологии медведя начался переход от подготовки к зимнему сну собственно к гибернации . Этот переход запускают химические сигналы в крови. В зимнем сне медведь остается в берлоге целых пять месяцев подряд, сохраняя с трудом нажитые энергетические ресурсы (жир), которые он накопил во время жора предыдущей осенью. Бегать в поисках пищи, когда ее уже осталось мало, означает создавать дефицит в энергетическом бюджете. Логика эволюции требует, чтобы у готового к зимнему сну медведя аппетит был подавлен, потому что голодный медведь будет продолжать искать еду, а медведь с дефицитом в энергетическом бюджете быстро окажется мертвым медведем.

Можно бороться с энергетическим кризисом, который приносит с собой зима, двумя способами. Первым в равной степени пользуются корольки и человек: для этого нужно все больше и больше работать, стараясь поддерживать определенный размер «прибыли», пусть даже приходится нести все больше расходов на обогрев в условиях постоянно убывающих ресурсов. Однако может настать момент, когда лучше выйти из игры и постараться сберечь как можно больше энергии. Это может быть вынужденной мерой и регулярно случается со многими животными зимой. В определенных обстоятельствах это может произойти и с человеком. В разгар зимы здесь, на широте Вермонта и Мэна, меня начинает клонить в сон около пяти часов вечера, и мне ничего не стоит свернуться калачиком в уютной постели, как только стемнеет. Летом в это время до темноты остается еще целых четыре часа, и я продолжаю бегать по своим делам. Конечно, социальное давление капельку притупляет мою склонность к «полуспячке». В моей культуре спать по 14 часов в день считается признаком банальной лени. Так что под действием социальных предубеждений зимой я продлеваю свой день с помощью искусственного освещения вечером и кофеина утром. Главное, что естественные наклонности можно подавлять, потому что зимой мы не оказываемся на строгой диете, как должны были бы. Я получаю не меньше калорий, чем обычно, и этого достаточно, чтобы поддерживать мой энергетический уровень. В отличие от медведей в лесу, новоангличанам в октябре, когда кончатся орешки, не обязательно погружаться в зимний сон.

Нам со студентами не удалось выследить медведя до берлоги. Если бы это получилось, мы могли бы найти его в куче хвороста, в полом дереве, под корнями или на куче веток в густой роще молодых елей или бальзамических пихт. Медведь может даже свернуться калачиком и впасть в зимний сон на открытой местности, предполагая, что в конце концов его занесет снегом. Гризли роют берлоги, выкапывая тонны земли, чтобы прорыть в холме ход с уютной камерой для сна на конце. «Пол» этого помещения медведи покрывают «матрасом» из веток, травы или перегноя, добытого из почвы по соседству.

Медведь может готовить зимнюю берлогу за несколько дней или недель до того, как залечь в нее. Некоторые животные ждут большой метели, после которой наконец забираются в подготовленное убежище. Медведи отличаются гибкостью и обилием индивидуальных отличий. Однако для большинства из них в конце лета и начале осени характерен жор, когда животные поглощают примерно в пять раз больше пищи, чем обычно, и нагуливают двенадцатисантиметровый слой жира. К концу осени они понемногу теряют аппетит и наконец перестают есть, а когда весной покидают берлогу, испытывают голод не сильнее, чем перед тем, как забраться в нее. Наоборот, если часть жира в теле сохранилась, аппетит возвращается к животному лишь через некоторое время. Вероятно, подавление аппетита перед зимним сном регулирует лептин, «гормон сытости», который выделяется жировыми клетками, циркулирует в крови и воздействует на центры аппетита в мозгу (Ormseth et al., 1996). Весной количество лептина падает, и аппетит растет.

Когда медведь впадает в спячку и впадает ли вообще? Этот распространенный вопрос нельзя считать хорошим научным вопросом, потому что ответ будет – как посмотреть. Часто, чтобы достичь точности, мы втискиваем реальность в рамки определений: и когда нужно решить, правильно ли что-то или неправильно, и живое ли нечто или неживое, и впадает ли оно в спячку. Проблема в том, что животные в простые рамки не вписываются. Они не подчиняются правилам, так что точность, искусственно полученная с помощью определений, в каждом отдельном случае в любой момент может рассыпаться.

Трехмесячный неспящий медвежонок забирается на сонную мать

У медведей во время зимовки наблюдается масса физиологических и поведенческих особенностей, но долгое время считалось, что они не впадают в спячку просто потому, что температура у них понижается слабо, а определение спячки предполагает низкую температуру тела. Во время гибернации температура у медведя остается около 35 °C, лишь чуть-чуть ниже 37–38 °C, при которых животное активно. При температуре тела 35 °C медведь слегка заторможен, но определенно реагирует на раздражители, особенно в виде человеческих исследователей, которые посмели проникнуть в его берлогу с намерением измерять температуру ректальным термометром или тыкать в животное шприцем, чтобы взять у него кровь и познать чудеса медвежьей физиологии во время зимовки. Впрочем, как оказалось, ключ к гибернации медведя кроется не в температуре в прямой кишке. Определяющие характеристики этого состояния проявляются в физиологии аппетита, работе выделительной системы, водном балансе и в том, что, несмотря на малоподвижное состояние животного, его кости не страдают. На самом деле чудесные свойства медведя в зимнем сне связаны с массой практических медицинских вопросов, остро стоящих для человека, особенно что касается старения, космических полетов и остеопороза.

В связи с гибернацией медведя одним из первых исследовали вопрос о том, как, несмотря на высокую скорость метаболизма (высокую температуру тела), животному удается всю зиму не пить и не выделять мочу. Человек тоже может долго обходиться без пищи, если у него в теле есть жир. Но без воды мы не можем. Если бы человеку зимой пришлось провести существенное количество времени в медвежьей берлоге, он, даже не потея, быстро оказался бы обезвожен из-за мочеиспускания. А если отключить почки, в крови быстро накапливаются отравляющие организм продукты обмена веществ, в первую очередь мочевина. Мочевина переносит азот и позволяет человеку избавиться от него, а азот образуется как продукт обмена при переваривании белков и нуклеиновых кислот. Медведь всю зиму не испускает мочу. Тогда возникает вопрос: мочевина нетоксична для медведя или вообще не образуется в его теле? Чтобы выяснить это, медики Ральф Нельсон и Дайана Стайгер из госпиталя Carle Foundation в Университете Иллинойса объединились с зоологом Томасом Беком из Управления дикой природы Колорадо, чтобы попытаться исследовать содержание мочевины в крови медведя в зимнем сне. Но как получить кровь? Медведь в берлоге достаточно бдителен, чтобы отрицательно реагировать на людей со шприцами. Отчасти с целью получить в проекте более покладистых испытуемых исследователи предприняли сложнейшую операцию. Они отлавливали медведей осенью и снабжали радиопередатчиками, чтобы позже находить подопытных животных в берлогах. Здесь медведей усыпляли из транквилизаторного ружья химическим средством (Ромпун), под действием которого те становились более сговорчивыми, и брать у них кровь оказывалось проще. Всего было взято и проанализировано 76 проб крови у 48 медведей.