 |
Почему в природе многие животные и растительные организмы впадают в различные состояния анабиоза
|
|
|
|
«Наблюдай за природой, учись у неё, бери лучшее и совершенствуй,
совершенству нет предела».
Современный человек именует себя царем природы. При этом царь настолько плохо ориентируется в подвластном ему царстве, что любой зверек чувствует себя в нём гораздо комфортней, чем самозваный властитель. Животные всегда поступают так, как подсказывает им интуиция, они никогда не действуют себе во вред. Они так же уязвимы, как и мы, тоже болеют, но не бегают по врачам. Скорая помощь с красным крестом на боку к ним не спешит. Они сами себе доктора, ибо ограждены системой внутренней самозащиты! Такая система имеется и у людей.
Когда я жил на Байкале, у меня был простой добрый пес. Он часто убегал из дома по разным причинам на длительное время. Приходил домой очень худой и голодный, это было голодание с водой. Но однажды его сбил пьяный мотоциклист, когда я его осмотрел, он был в плачевном состоянии, но самое интересное, что он заполз в тёмный сарай и отказался от воды и еды. Любая травма - это прежде всего отёк, и он инстинктивно это чувствовал. Семь дней он не ел и не пил и только на восьмой день стал есть и пить воду. Он полностью выздоровел.
Поэтому когда авторитетные диетологи рассуждают об ужасном вреде сухого голодания, я всегда говорю своим пациентам, что если бы это было вредно, то природа за время эволюции давно бы убрала и не использовала механизмы сухого голодания. Когда я писал эту главу, мне пришлось переработать и прочитать много литературы и информации, чтобы показать, что абсолютное (безводное голодание) - это не выдумка авантюристов и шарлатанов, а естественный универсальный природный механизм, помогающий выжить при неблагоприятных условиях или болезнях. в процессе жизнедеятельности любой живой
|
|
|
организм постоянно подвергается воздействию неблагоприятных факторов - как внешних, так и внутренних. Результатом этого становится интоксикация - отравление организма вредными веществами, поступающими как извне, так и вырабатываемыми внутри самого организма. Токсины извне поступают в наш организм через дыхание, кожу, вместе с пищей и водой. Внутри организма токсины вырабатываются как побочный продукт любых жизненных процессов: клетки делятся, старые отмирают и, если их не выводить, будут отравлять организм; при любых физических нагрузках происходит разрушение мышечных волокон; любые стрессы, да и любая обычная работа ума и воображения запускают в организме сложные биохимические процессы, при протекании которых «отработанный материал» также превращается в токсины, которые должны быть выведены из организма. Природа одарила всех живых существ замечательным механизмом, сообщающим о том, что организм нуждается в очистке от токсинов. По мере накопления в организме токсинов человека (и любое живое существо) охватывает сонливость, наступает усталость, и организм сигнализирует о том, что ему необходим сон. Именно во сне осуществляется основная детоксикация организма - освобождение от токсинов, скопившихся за день или поступивших в организм, к примеру, с приёмом отравляющей пищи или алкогольных напитков, после которых сон может буквально свалить вас. То же самое может произойти и после приёма определённых лекарств, вызывающих сонливость, или снотворных, которые вызывают отнюдь не безобидный сон, а на самом деле травят вас, причём весьма изощрённым образом. Нужно понимать, что если после приёма пищи вас клонит в сон, значит, ваша пища была непригодной к употреблению. Поэтому каждый из нас постоянно сталкивается с частичным сухим голодом и анабиозом во сне. Во время этого организм и делает свою целительную работу. в каждой клеточке живой материи генетически заложены механизмы жизни без пищи и воды. в природе существует два вида голодания. Первый - это влажное голодание, когда животное может двигаться, то в этом случае оно пьёт воду и ищет питание, но при тяжелых заболеваниях или ранении оно прячется в укромное место, где оно защищено от непогоды и находится в тепле, покое и тишине и где никто его не тревожит. Там оно отдыхает и голодает без воды. Оно может, например, потеряв конечность (или крыло), выздоравливать без перевязок и хирургических операций. в жизни животных сухое голодание является чрезвычайно важным фактором существования. Звери голодают не только тогда, когда больны или ранены, но и во время зимней или летней спячки (в тропическом климате). Некоторые животные голодают до рождения потомства, часто - и в период его кормления. Например, некоторые птицы голодают во время выведения птенцов. Другие животные голодают сразу же после рождения. Животные также голодают вынужденно во время засухи и выживают, хотя в течение долгого периода не могут добыть никакой
|
|
|
пищи и воды. Одной из разновидностей сухого голодания в природе является состояние, которое называется анабиозом.
Анабиоз (греч. anabнфsis - «оживление», от ana - «вновь» и bнos -
«жизнь») - состояние организма, при котором жизненные процессы (обмен веществ и др.) временно прекращаются или настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни. Анабиоз наблюдается при резком ухудшении некоторых условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.) у организмов, стоящих на разных ступенях развития; при наступлении благоприятных условий происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов - оживление. Таким образом,, анабиоз - биологическое приспособление организма к неблагоприятным внешним условиям, выработанное в процессе эволюции.
В случае обезвоживания организма протоплазма клеток (живой белок) из состояния гидрозоля (жидкого холодца) переходит в состояние гидрогеля (наподобие сухого желатина) и длительное время сохраняет возможность обратного перехода при наступлении благоприятных условий внешней среды. Как только такие условия создаются, протоплазма вбирает в себя воду - набухает, что ведёт к восстановлению жизненных процессов.
|
|
|
Почему в природе многие животные и растительные организмы впадают в различные состояния анабиоза?
Зимний сезон неблагоприятен для многих представителей мира животных и растений как из-за низкой температуры, так и по причине резкого сокращения возможностей добывать пищу. в ходе эволюционного развития многие виды животных и растений приобрели своеобразные приспособительные механизмы, чтобы выжить в неблагоприятное время года. у одних видов животных возник и утвердился инстинкт создавать запасы пищи; у других выработалось другое приспособление - миграция. Известны поразительно дальние перелеты многих видов птиц, миграции некоторых видов рыб и других представителей мира животных. Однако в процессе эволюции у многих видов животных замечен и другой совершенный физиологический механизм приспособления - способность впадать в безжизненное на первый взгляд состояние, которое у различных видов животных проявляется по-разному и имеет разные наименования (анабиоз, гибернация, гипотермия и др.). Между тем все эти состояния характеризуются заторможенностью функции жизнедеятельности организма до того минимума, который позволяет ему пережить неблагоприятные зимние условия без приёма пищи и воды. в подобное состояние мнимой смерти впадают те виды животных, которые неспособны обеспечить себя пищей зимой и для них существует опасность гибели от холода и голода. и всё это, выработанное в процессе эволюции, подчинено строгой природной целесообразности - необходимости сохранить вид.
Зимняя спячка - широко распространённое явление в природе, несмотрянато,чтоеепроявленияразличныупредставителейотдельных
групп животных, будь то животные с непостоянной температурой тела (пойкилотермные), называемые ещё и холоднокровными, у которых температура тела зависит от окружающей температуры, или животные с постоянной температурой, называемые теплокровными. Из числа животных с непостоянной температурой тела в состояние зимней спячки впадают различные виды моллюсков, ракообразных, паукообразных, насекомых, рыб, земноводных и пресмыкающихся, а из животных с постоянной температурой тела - несколько видов птиц и многие виды млекопитающих. в этой главе я постарался собрать наиболее интересные факты, существующие в природе, как живые существа приспосабливаются к неблагоприятным условиям и какие защитные механизмы они при этом используют. Заглянем в бюро патентов природы.
|
|
|
ЗИМНЯЯ СПЯЧКА ЗЕМНОВОДНЫХ
Холодная кровь не греет.
Кому не дано поддерживать температуру тела, зимой остаётся одно - замереть, заснуть, оцепенеть, чтоб переждать неблагоприятные условия жизни.Такипоступаютвсехолоднокровные:моллюски,ракообразные, пауки, насекомые, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. При наступлении зимы они впадают в спячку, именуемую холодовым оцепенением. Самое большое, на что они способны, - позаботиться об убежище, где температура не опускалась бы ниже 0°С. в противном случае клетки тканей необратимо травмируются образующимися при замерзании кристаллами льда. Раки, совершенно не ведая о том, какую бурную реакцию у людей вызывают их мирные зимние лежбища, зарываются в ил на дне водоёмов. Самцы обычно зимуют группами в глубоких ямах на дне, а самки - поодиночке в норках. Правда, одиночеством это не назовёшь, потому что к своим коротким ножкам самки приклеивают от 50 до 500 штук оплодотворённых яиц, из которых в начале лета вылупляются рачки величиной с муравья. Если ил промерзает, раки не гибнут и при оттаивании оживают. Не боятся они и длительного пребывания без воды, постепенно заменяя её в жабрах на воздух с характерным звуком (вот почему говорят, что вынутые из воды раки шепчутся, словно прощаясь друг с другом). Там же в иле проводят зиму водяные улитки-прудовики. Сухопутные улитки после накопления необходимых питательных веществ выкапывают норки, где сразу несколько зимовщиков могли бы вместе «вздремнуть» глубоко под землей при температуре 7-8°С. Хорошо закупорив убежище, они спускаются на дно и залегают отверстием раковины вверх, которая, впрочем, тоже затягивается слизистым веществом. При значительном похолодании улитки зарываются ещё глубже, образуя новые пленки и воздушные камеры, играющие роль прекрасного изолятора. Все обменные процессы резко, в течение месяца, затухают, чтобы достигнуть того минимума, при котором животное впадает почти в состояние анабиоза с едва уловимыми жизненными функциями. и так с октября до начала апреля.
|
|
|
Насекомых наступление зимнего сезона застает на разных стадиях их развития: в виде яиц, личинок, куколок или уже взрослыми. Каждый вид выработал свой подход - на какой стадии лучше «отоспаться». Например, божья коровка и малярийный комар зимуют только во взрослом состоянии, а тля - в яичной скорлупе. Но есть и такие, которым любые формы для спячки хороши. Вот хотя бы домашние мухи - они зимуют и в форме личинок, и в виде куколок (в тёплых навозных кучах), и во взрослом состоянии. Продолжительность сна тоже разная: бабочка павлиний глаз пребывает в состоянии анабиоза пять с половиной месяцев при температуре около 6°С, а тутовому шёлкопряду необходимо на месяц больше при 8,6°С.
Ещё с появлением первых признаков похолодания насекомые находят удобные убежища под камнями, корой деревьев, опавшей листвой, в почве, где после снегопада сохраняется умеренно низкая и равномерная температура. При 0°С обмен веществ у них сильно замедляется: дыхание подавляется, скорость окислительных процессов уменьшается в 10-15 раз. Чтобы пережить такое, зимовке предшествует определённая подготовка: аккумулируются запасы жира (они доходят до 18% веса тела), организм как можно больше обезвоживается (у личинки галицы содержание воды падает с 65 до 20%). Некоторые виды насекомых способны переносить очень низкие температуры, как например, гусеницы лугового мотылька, которые сохраняют искру жизни до минус 30°С! Но это скорее исключение, и далеко не каждому такое по плечу. Пчелы, например, не впадают в продолжительную спячку, запас накопленного жира не превышает 1,5-2%. Но всё же при температуре от 0 до 6°С оцепеневают и в этом состоянии могут находиться 7-8 дней. При более низкой температуре они погибают. к несчастью для многих низших животных, природа не снабдила их отслеживающим механизмом, и при неудачном выборе места зимовки оцепенение нередко переходит в своё логическое продолжение.
Странности чёрной рыбы.
Своеобразно реагируют на внезапное понижение температуры воды некоторые виды рыб - они впадают в шоковое состояние. После краткой фазы возбуждения перестают дышать, плавать и выглядят как мёртвые. Достаточно, правда, чтобы вода потеплела, и они быстро оживают. Губительным для рыб оказалось охлаждение, приводящее к образованию в крови и тканях кристалликов льда, повреждающих стенки кровеносных сосудов. Вернуться к жизни они могут лишь в том случае, если замораживание распространялось только на поверхностные ткани. При этом рыба некоторое время живёт за счёт запасов кислорода в плавательном пузыре (предположение о том, что замёрзшие рыбы дышат жабрами, оказалось несостоятельным).
Одна из самых приспособленных к холоду рыб - так называемая чёрная рыба - обитает в реках, озерах и торфяных болотах Чукотки и Аляски. Суровый климат позволяет ей оживляться лишь на короткий летний период, который она использует для размножения. В остальное время
года рыбы зарываются и вмерзают в ил. Если температура жидкостей в теле не падает ниже - 0,3°С, то при медленном размораживании они оживают. Если же кровь замерзает - рыбы погибают. Местное население использует эту рыбу как корм для собак. Рассказывают, что если собака проглотит замороженную рыбу целиком, то вскоре после этого она в желудке размораживается и начинает сильно раздражать его стенки. в таких случаях собака обычно отрыгивает рыбу, и если та попадает в воду, то тут же невозмутимо уплывает.
Из пресноводных рыб ещё в ноябре в зимнюю спячку впадают карп, ерш, окунь, сом и другие. Когда температура воды падает ниже
8-10°С, эти рыбы переходят в более глубокие части водоёма, в так называемые зимовочные ямы, зарываются большими группами в ил и остаются в состоянии оцепенения на протяжении всей зимы. в это время у карпа сердцебиение замедляется вместо нормальных 25-30 ударов в минуту до 2-3, а дыхание - до 3-4 вздохов в минуту. Интересное приспособление имеется у осетра, стерляди и белуги - их тело при наступлении сильных холодов обволакивается слизью, предохраняющей от неблагоприятного воздействия окружающей среды, и они впадают в зимнюю спячку. Некоторые виды растительноядных рыб (белый амур, толстолобик) тоже зимуют группами, покрытые толстым слоем слизи. Часть морских рыб тоже переносит сильные холода в сонном состоянии. Сельдь уже осенью приближается к побережью Ледовитого океана, чтобы заснуть на дне какого-нибудь небольшого заливчика. Даже черноморская хамса перемещается к южным районам - берегам Грузии и соседнему берегу Малой Азии, в это время рыба слабо активна и пищу не употребляет.
Углозуб из вечных льдов.
Земноводные к зиме готовятся заранее, ещё летом накапливая запасы питательных веществ. А осенью при понижении дневной температуры до 8-12°С, а ночной до 3-5°С отправляются к местам будущей зимовки, преодолевая иногда несколько километров. Одна часть из них зимует под водой, другая - на суше. Под водой зимуют озерная, травяная, прыткая, длинноногая лягушки. Собираются группами по 10-20 штук (иногда до 100) различного пола и возраста, а иногда и различного вида, и зарываются в ил или подводные впадины. При такой групповой зимовке уровень обмена веществ у лягушек почти на 40% ниже, чем у зимующих в одиночку. Во время зимней спячки лягушки дышат только через кожу, пульс замедляется, но всё же, хотя и исключительно медленно, земноводные растут и их половые клетки созревают. Причём сон у них неглубокий, и при неблагоприятных условиях они могут переместиться в другое место в том же водоёме. Главное, чтобы это произошло вовремя, ведь самая значительная опасность для них таится в недостатке кислорода. При очень суровых зимах случается даже массовая гибель земноводных, особенно когда водоёмы, в которых они зимуют, промерзают до самого дна. Поэтому они предпочитают быстротекущие реки и ручьи, протоки, каналы и озера с вливающимися в них реками, то есть выбирают водоёмы,
богатые кислородом. в период зимней спячки у земноводных резко увеличивается диаметр кровеносных сосудов в коже, через которую они дышат.
На суше проводят зиму зелёная и серая жаба, обыкновенная квакша, чесночницы, жёлтобрюхая жерлянка, саламандры. Они зимуют большими группами у подножий обрывов, в расщелинах скал и между корнями деревьев, в норах, вырытых другими животными, под толстым слоем листьев и мха. Некоторые виды способны даже зарываться в землю.
Тритоны разных видов зимуют и на суше, и под водой. Первые обычно устраиваются под прогнившими пнями и стволами упавших деревьев, а если не находят таких удобных квартир, то удовлетворяются трещинами в почве. Особый интерес представляют сибирские тритоны - углозубы, обитающие на огромной территории от Камчатки и Сахалина до Урала. Это единственное хвостатое земноводное к северу от Полярного круга. Даже при 0°С оно ещё может двигаться, а некоторые отдельные особи углозуба переносят охлаждение (естественно, в состоянии оцепенения) до -37°С. Геологи и строители находили тритонов, вмёрзших в выкопанные ледяные блоки. Нередко случалось, что оттаявшие и выпущенные в подогретую воду тритоны оживали, поедали предложенную им пищу - мух, пауков, аквариумных рыбок. в 1956 году горнопроходческая бригада в Магаданской области нашла на 14-метровой глубине тритона. Когда вернулись в палатку и затопили печку, замёрзшее животное постепенно оттаяло и зашевелилось. Его жизнь продолжалась целых 12 часов. Тогда же поторопились объявить это событие большой сенсацией: якобы найден ископаемый тритон, который, пробыв в состоянии анабиоза два миллиона лет, снова ожил. На самом деле тритон оказался не ископаемым, а современным. Но вопрос, на какое время может быть сохранена жизнь замёрзших земноводных, остался предметом споров. Найденного в другой раз на Чукотке в куске вечного льда сибирского углозуба подвергли радиоизотопному исследованию. Киевские учёные пришли к выводу, что возраст его находится в пределах от 75 до 105 лет, в то время как контрольные земноводные оказались во много раз моложе.
Практически все виды пресмыкающихся северных широт впадают зимой в спячку. в самых северных районах она продолжается 7-8 месяцев. Южнее их спячка короче. Ящерицы зарываются в почву, устраивая себе норы на крутых сухих склонах, которым не угрожает наводнение. в хороший солнечный денек они пробуждаются на несколько часов, чтобы погреться на солнце и поохотиться и снова прячутся, впадая в оцепенение. Сухопутные черепахи забираются на полметра вглубь почвы, в естественные укрытия или норы кротов, лисиц, грызунов, закрываясь торфом, мхом и влажными листьями. Бывает, что они просыпаются иногда на целую неделю. Болотные черепахи проводят зиму, зарывшись в ил водоёмов. Змеи не любят холода. Даже летом, если поместить змею на несколько часов
в холодильник, с ней можно обращаться как с куском веревки. Поэтому зимние квартиры змеи подбирают тщательно и облюбовывают надолго. Обычно это подземные пещеры и пустоты, образовавшиеся вокруг больших старых пней с гнилыми корнями, или щели в скалах. в таких укрытиях собирается большое число змей даже различных видов, образуя огромные клубки. в них иногда насчитывается от нескольких десятков до сотен змей, что и привело к ошибочному мнению, будто змеи собираются в клубки, чтобы согреться. Между тем температура змей в период зимней спячки почти не отличается от температуры окружающей среды, а собираются они вместе просто от нехватки подходящих убежищ - некоторые «общежития» используются десятилетиями.
Как же удается животным сохранять жизнеспособность замороженными? Подобно тому, как при наступлении холодов в радиатор машин добавляют антифриз, замерзающий при минус 37°С, в жидкостях тел некоторых холоднокровных зимой образуются белки-антифризы, которые при появлении в организме кристаллов льда связываются с ними и блокируют дальнейшую кристаллизацию воды. у многих рыб, наземных членистоногих, включая пауков и клещей, эффективность белков-антифризов настолько велика, что предотвращает образование льда даже при минус 15°С. Кроме специальных белков в организме некоторых холоднокровных существ вырабатываются ещё и углеводы-антифризы, ещё больше снижающие точку максимального переохлаждения. Например, в тканях многих насекомых зимой накапливается углевод-антифриз глицерол, успешно препятствующий промерзанию. у гусениц галлообразующей бабочки к середине зимы глицерол составляет 19% всего тела, позволяя переохлаждаться до минус 30°С. А волосатые гусеницы арктической бабочки в замороженном состоянии проводят до 10 месяцев в году при минус 50°С и более! Оригинально приспосабливаются к низким температурам воды некоторые рыбы, живущие в северной части Атлантического океана и в арктических водах - они меняют состав крови. с понижением температуры воды осенью в их крови скапливаются соли в такой концентрации, какая характерна для морской воды, что усиливает криозащитное действие, затрудняя замерзание крови. Сравнительно недавно в крови этих рыб обнаружены и специальные белки-антифризы, понижающие точку замерзания раствора ещё в большей степени, чем соли.
Если предстоит очень суровая зимовка, то осенью у холоднокровных животных (особенно насекомых) до первых заморозков в организме накапливаются защищающие ото льда криогенные протекторы, которые повышают прочность оболочек клеток и препятствуют так называемому осмотическому стрессу, когда вода из клеток стремится вытечь во внеклеточную среду со льдом, уменьшая объём клеток и делая их уязвимыми для кристаллов льда, протыкающих сморщенные клеточные оболочки. Криопротекторы служат и замедлителями обмена
веществ. у лягушки, например, как только начинается образование льда на поверхности кожи, происходит быстрый синтез криопротектора глюкозы из животного крахмала печени. в результате через восемь часов ею насыщаются все органы, замедляется до минимума обмен веществ, ограничивается энергопотребление. Рекорд такого рода использования криопротекторов принадлежит черепахам - у них обмен веществ падает до уровня, обеспечивающего выживание без потребления кислорода(!) в течение всей зимы. Причём при высоких концентрациях глюкозы в организме отсутствуют явления, присущие человеку с высоким содержанием глюкозы в крови, - сахарный диабет и старение. Морозоустойчивость холоднокровных животных всегда вызывала пристальный интерес учёных.
В анабиотическое состояние впадают и некоторые виды высших растений. Рекорд в этом отношении принадлежит растению бронец, встречающемуся в прериях Американского континента. Помещённое в гербарий, это растение выдержало целых 11 лет в высушенном состоянии, не потеряв своей жизнеспособности. Неизбежно возникает вопрос: что помогает растениям переносить сильное обезвоживание и впадать в состояние анабиоза, при котором обмен веществ протекает настолько замедленно, что практически почти равен нулю? По мнению учёных, при обезвоживании у растений, способных впадать в анабиотическое состояние, не нарушается процесс дыхания, который сохраняет свою так называемую энергетическую полноценность. При обезвоживании у растений продолжают образовываться богатые энергией соединения, например АТФ (аденозинтрифосфат). Энергия, образующаяся в процессе дыхания почти до полного высушивания этих растений, передаётся почти всем клеточным структурам и всему клеточному содержимому, которое, обезвоживаясь, переходит в желеобразное состояние, и клетки могут годами сохранять свою жизнеспособность.
|
|
|
