Jump to content

оцепенение

(Перенаправлено с Торпида )

Оцепенение — состояние пониженной физиологической активности животного, обычно характеризующееся снижением температуры тела и скорости обмена веществ . Оцепенение позволяет животным пережить периоды недостатка пищи. [ 1 ] Термин «оцепенение» может относиться к времени, которое человек, находящийся в спячке, проводит при низкой температуре тела, продолжительностью от нескольких дней до недель, или к периоду низкой температуры тела и метаболизма, продолжающемуся менее 24 часов, как, например, «ежедневное оцепенение».

К животным, которые ежедневно подвергаются оцепенению, относятся птицы (даже крошечные колибри , особенно Cypselomorphae ). [ 2 ] [ 3 ] и некоторые млекопитающие, в том числе многие сумчатых , виды [ 4 ] [ 5 ] виды грызунов (например, мыши ) и летучие мыши . [ 6 ] В течение активной части дня такие животные поддерживают нормальную температуру тела и уровень активности, но скорость их метаболизма и температура тела падают в течение части дня (обычно ночью) для сохранения энергии. [ нужна ссылка ]

Некоторые животные сезонно впадают в длительные периоды бездействия со снижением температуры тела и обмена веществ, состоящие из нескольких приступов оцепенения. Это известно как спячка , если она происходит зимой, или зимняя спячка , если она происходит летом. С другой стороны, дневное оцепенение не зависит от сезона и может быть важной частью энергосбережения в любое время года. [ 7 ]

Торпор — это хорошо контролируемый процесс терморегуляции , а не результат выключения терморегуляции, как считалось ранее. [ 8 ] Сумчатое оцепенение отличается от оцепенения несумчатых млекопитающих ( эутерийского ) характеристиками возбуждения. производящей тепло, В основе эйтерианского возбуждения лежит использование бурой жировой ткани, как механизма ускорения согревания. Механизм возбуждения сумчатых неизвестен, но, по-видимому, он не зависит от бурой жировой ткани. [ 9 ]

Эволюция

[ редактировать ]

Эволюция оцепенения, вероятно, сопровождала развитие гомеотермии . [ 10 ] Животные, способные поддерживать температуру тела выше температуры окружающей среды, когда другие представители этого вида не имеют преимущества в физической подготовке. Преимущества поддержания внутренней температуры включают увеличение времени кормления и меньшую восприимчивость к резким перепадам температуры. [ 10 ] Такая адаптация повышения температуры тела к корму наблюдалась у мелких ночных млекопитающих, когда они впервые просыпались вечером. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

Хотя гомеотермия дает такие преимущества, как повышение уровня активности, мелкие млекопитающие и птицы, поддерживающие внутреннюю температуру тела, тратят до 100 раз больше энергии при низких температурах окружающей среды по сравнению с экзотермическими животными. [ 14 ] Чтобы справиться с этой проблемой, эти животные поддерживают гораздо более низкую температуру тела, чуть превышающую температуру окружающей среды, а не нормальную рабочую температуру. Такое снижение температуры тела и скорости обмена веществ позволяет продлить выживание животных, способных впадать в торпидное состояние.

В 2020 году ученые сообщили о свидетельствах оцепенения листрозавра, жившего примерно 250 млн лет назад в Антарктиде, — старейшего свидетельства состояния, подобного спячке, у позвоночных животных. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

Замедление скорости метаболизма для сохранения энергии в периоды нехватки ресурсов является основной целью оцепенения. [ 18 ] Этот вывод во многом основан на лабораторных исследованиях, в которых наблюдалось, что оцепенение возникает после лишения пищи. [ 19 ] Есть доказательства других адаптивных функций оцепенения, когда животных наблюдают в естественных условиях:

Циркадный ритм во время торпора

[ редактировать ]

Животные, которые могут впадать в торпор, полагаются на биологические ритмы, такие как циркадные и окологодовые ритмы, для продолжения естественных функций. Разные животные управляют своим циркадным ритмом по-разному, а у некоторых видов он полностью прекращается (например, у европейских хомяков ). Другие организмы, такие как черный медведь , впадают в спячку и переключаются на многодневные циклы, а не полагаются на циркадный ритм. Однако видно, что и пленные, и дикие медведи демонстрируют схожие циркадные ритмы при впадении в спячку. Медведи, входящие в спячку в искусственной берлоге без света, демонстрировали нормальный, но слабо функционирующий ритм. То же самое наблюдалось и у диких медведей, обитающих в природных зонах. Функция циркадных ритмов у черных, бурых и белых медведей позволяет предположить, что их система оцепенения эволюционно развита. [ 20 ]

Сохранение энергии у мелких птиц

[ редактировать ]
Колибри Анны ( Calypte anna ) в ночном оцепенении холодной зимней ночью (-8 °C (18 °F) недалеко от Ванкувера , Британская Колумбия . Птица оставалась в оцепенении с неизменным положением более 12 часов.

Было показано, что оцепенение является стратегией мелких перелетных птиц, направленной на сохранение запасов энергии в организме . [ 21 ] [ 22 ] Было замечено, что колибри, отдыхавшие ночью во время миграции, впадали в оцепенение, что помогало сохранять запасы жира во время миграции или холодных ночей на большой высоте. [ 19 ] [ 21 ] [ 22 ]

Эта стратегия использования оцепенения для сохранения запасов энергии, например жира, также наблюдалась у зимующих синиц. [ 23 ] Черношапочные синицы , обитающие в умеренных лесах Северной Америки, зимой не мигрируют на юг. Синица может поддерживать температуру тела на 12 °C ниже нормальной. Такое снижение метаболизма позволяет сохранить 30% жировых запасов, накопленных за предыдущий день. [ 23 ]

Преимущество в средах с непредсказуемыми источниками пищи

[ редактировать ]

Оцепенение может быть стратегией животных с непредсказуемыми запасами пищи. [ 24 ] Например, живущие в высоких широтах грызуны используют оцепенение сезонно, когда не размножаются. Эти грызуны используют оцепенение как средство пережить зиму и выжить для размножения в следующем цикле воспроизводства, когда источников пищи много, что отделяет периоды оцепенения от периода размножения. Восточная ушастая летучая мышь зимой впадает в оцепенение, а в теплые периоды способна просыпаться и добывать пищу. [ 25 ] Некоторые животные впадают в оцепенение во время репродуктивного цикла, что наблюдается в непредсказуемых средах обитания. [ 24 ] Они несут издержки длительного периода воспроизводства, но наградой является выживание, чтобы иметь возможность воспроизводиться вообще. [ 24 ]

Выживание во время массовых вымираний

[ редактировать ]

Предполагается, что такое ежедневное использование оцепенения могло позволить выжить в условиях массового вымирания . [ 26 ] Гетеротермные животные составляют только четыре из 61 млекопитающего, вымершего за последние 500 лет. [ 26 ] Торпор позволяет животным снизить потребность в энергии, что позволяет им лучше выживать в суровых условиях.

Межвидовая конкуренция

[ редактировать ]

Межвидовая конкуренция возникает, когда двум видам требуется один и тот же ресурс для производства энергии. [ 27 ] Торпор повышает приспособленность в случае межвидовой конкуренции с ночной обыкновенной колючей мышью . [ 27 ] Когда у золотой колючей мыши снижается доступность пищи из-за совпадения рациона с обыкновенной колючей мышью, она проводит больше времени в спящем состоянии.

Устойчивость летучих мышей к паразитам

[ редактировать ]

Было показано, что падение температуры из-за оцепенения снижает способность паразитов к размножению. [ 28 ] В зонах с умеренным климатом скорость размножения эктопаразитов у летучих мышей снижается, когда летучие мыши впадают в спячку. В регионах, где летучие мыши не впадают в оцепенение, паразиты поддерживают постоянную скорость размножения в течение всего года.

Вариант глубокого сна НАСА для миссии на Марс

[ редактировать ]

В 2013 году SpaceWorks Engineering начала исследовать способ значительно сократить расходы на экспедицию человека на Марс, поместив экипаж в продолжительное состояние спячки на 90–180 дней. Путешествие в спящем режиме снизит метаболические функции астронавтов и сведет к минимуму требования к жизнеобеспечению во время многолетних миссий. [ 29 ]

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Вуарин, Полина; Даммхан, Мелани; Каппелер, Питер М.; Анри, Пьер-Ив (сентябрь 2015 г.). «Когда начинать использование оцепенения? Наличие пищи ускоряет переход к зимнему фенотипу у тропических гетеротермных животных» (PDF) . Экология . 179 (1): 43–53. Бибкод : 2015Oecol.179...43В . дои : 10.1007/s00442-015-3328-0 . ПМИД   25953115 . S2CID   17050304 .
  2. ^ Хейнсворт, Франция; Вольф, LL (17 апреля 1970 г.). «Регуляция потребления кислорода и температуры тела во время оцепенения у колибри Eulampis jugularls». Наука . 168 (3929): 368–369. Бибкод : 1970Sci...168..368R . дои : 10.1126/science.168.3929.368 . ПМИД   5435893 . S2CID   30793291 .
  3. ^ «Колибри» . Центр перелетных птиц Смитсоновского национального зоологического парка. Архивировано из оригинала 14 февраля 2008 г.
  4. ^ Гейзер, Ф (1994). «Спячка и суточное оцепенение у сумчатых - обзор». Австралийский журнал зоологии . 42 (1): 1. дои : 10.1071/zo9940001 . S2CID   84914662 .
  5. ^ Стэннард, HJ; Фабиан, М.; Олд, Дж. М. (2015). «Гряться или не греться: поведенческая терморегуляция у двух видов дасюрид, Phascogale Calura и Antechinomys laniger ». Журнал термической биологии . 53 : 66–71. дои : 10.1016/j.jtherbio.2015.08.012 . ПМИД   26590457 .
  6. ^ Бартельс, В.; Право, бакалавр; Гейзер, Ф. (7 апреля 1998 г.). «Суточная оцепенение и энергетика тропического млекопитающего, северной цветущей летучей мыши Macroglossus minimus (Megachiroptera)». Журнал сравнительной физиологии B: Биохимическая, системная и физиология окружающей среды . 168 (3): 233–239. дои : 10.1007/s003600050141 . ПМИД   9591364 . S2CID   16870476 .
  7. ^ «Arc.Ask3.Ru, свободная энциклопедия» . www.википедия.орг . Проверено 22 марта 2024 г.
  8. ^ Гейзер, Фриц (март 2004 г.). «Скорость обмена веществ и снижение температуры тела во время спячки и ежедневного оцепенения». Ежегодный обзор физиологии . 66 (1): 239–274. doi : 10.1146/annurev.phyol.66.032102.115105 . ПМИД   14977403 . S2CID   22397415 .
  9. ^ Доусон, Ти Джей; Финч, Э.; Фридман, Л.; Хьюм, ID; Ренфри, Мэрилин; Темпл-Смит, доктор медицинских наук «Морфология и физиология метатерии» (PDF) . В Уолтоне, Д.В.; Ричардсон, Би Джей (ред.). Фауна Австралии - Том 1B Млекопитающие . ISBN  978-0-644-06056-1 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Гейзер, Фриц; Ставски, Клэр; Вакер, Крис Б.; Новак, Юлия (2 ноября 2017 г.). «Феникс из пепла: огонь, оцепенение и эволюция эндотермии млекопитающих» . Границы в физиологии . 8 : 842. дои : 10.3389/fphys.2017.00842 . ПМЦ   5673639 . ПМИД   29163191 .
  11. ^ Ставски, Клэр; Гейзер, Фриц (январь 2010 г.). «Жир и сыт: частое использование летнего оцепенения у субтропической летучей мыши». Naturwissenschaften . 97 (1): 29–35. Бибкод : 2010NW.....97...29S . дои : 10.1007/s00114-009-0606-x . ПМИД   19756460 . S2CID   9499097 .
  12. ^ Варнеке, Лиза; Тернер, Джеймс М.; Гейзер, Фриц (29 ноября 2007 г.). «Оцепенение и нежимость в небольшой засушливой зоне сумчатых». естественные науки . 95 (1): 73–78. Бибкод : 2008NW.....95...73W . дои : 10.1007/s00114-007-0293-4 . ПМИД   17684718 . S2CID   21993888 .
  13. ^ Кёртнер, Герхард; Гейзер, Фриц (апрель 2009 г.). «Ключ к зимнему выживанию: ежедневное оцепенение небольшого сумчатого животного засушливой зоны». Naturwissenschaften . 96 (4): 525–530. Бибкод : 2009NW.....96..525K . дои : 10.1007/s00114-008-0492-7 . ПМИД   19082573 . S2CID   3093539 .
  14. ^ Варфоломей, Джордж А. (1982). «Энергетический обмен». В Гордоне, Малкольм С. (ред.). Физиология животных: принципы и адаптации . Макмиллан. стр. 46–93. ISBN  978-0-02-345320-5 .
  15. ^ «Ископаемые свидетельства состояния, подобного спячке, у антарктического животного возрастом 250 миллионов лет» . физ.орг . Проверено 7 сентября 2020 г.
  16. ^ «Окаменелости позволяют предположить, что животные находились в спячке на протяжении 250 миллионов лет» . УПИ . Проверено 7 сентября 2020 г.
  17. ^ Уитни, Меган Р.; Сидор, Кристиан А. (декабрь 2020 г.). «Свидетельства оцепенения в бивнях листозавра из раннего триаса Антарктиды» . Коммуникационная биология . 3 (1): 471. doi : 10.1038/s42003-020-01207-6 . ПМК   7453012 . ПМИД   32855434 .
  18. ^ Аллаби, Майкл (2014). Зоологический словарь . Издательство Оксфордского университета. п. 963. ИСБН  9780199684274 .
  19. ^ Перейти обратно: а б Карпентер, Ф. Линн; Хиксон, Марк А. (май 1988 г.). «Новая функция оцепенения: сохранение жира у дикой перелетной колибри». Кондор . 90 (2): 373–378. дои : 10.2307/1368565 . JSTOR   1368565 .
  20. ^ Янсен, Хайко Т.; Лейзе, Таня; Стенхаус, Гордон; Голубь, Карин; Касворм, Уэйн; Тейсберг, Джастин; Радандт, Томас; Даллманн, Роберт; Браун, Стивен; Роббинс, Чарльз Т. (декабрь 2016 г.). «Циркадные часы медведя не «спят» во время зимнего покоя» . Границы в зоологии . 13 (1): 42. дои : 10.1186/s12983-016-0173-x . ПМК   5026772 . ПМИД   27660641 . ПроКвест   1825614860 .
  21. ^ Перейти обратно: а б Вольф, Блэр О.; МакКечни, Эндрю Э.; Шмитт, К. Джонатан; Чензе, Зенон Дж.; Джонсон, Эндрю Б.; Витт, Кристофер К. (2020). «Чрезвычайное и переменное оцепенение среди высокогорных видов колибри Анд» . Письма по биологии . 16 (9): 20200428. doi : 10.1098/rsbl.2020.0428 . ISSN   1744-9561 . ПМЦ   7532710 . ПМИД   32898456 .
  22. ^ Перейти обратно: а б Гринвуд, Вероника (08 сентября 2020 г.). «Эти колибри очень любят дремать. Некоторые могут даже впадать в спячку» . Нью-Йорк Таймс . ISSN   0362-4331 . Проверено 9 сентября 2020 г.
  23. ^ Перейти обратно: а б Чаплин, Сьюзен Бадд (1974). «Суточная энергетика черношапочной синицы Parus atricapillus зимой». Журнал сравнительной физиологии . 89 (4): 321–330. дои : 10.1007/BF00695350 . S2CID   34190772 .
  24. ^ Перейти обратно: а б с Макаллан, Б.М.; Гейзер, Ф. (1 сентября 2014 г.). «Оцепенение во время размножения млекопитающих и птиц: решение энергетической загадки» . Интегративная и сравнительная биология . 54 (3): 516–532. дои : 10.1093/icb/icu093 . ПМИД   24973362 .
  25. ^ Ставски, Клэр; Тербилл, Кристофер; Гейзер, Фриц (май 2009 г.). «Спячка субтропической летучей мыши, живущей на свободном выгуле (Nyctophilus bifax)». Журнал сравнительной физиологии Б. 179 (4): 433–441. дои : 10.1007/s00360-008-0328-y . ПМИД   19112568 . S2CID   20283021 .
  26. ^ Перейти обратно: а б Гейзер, Фриц; Бригам, Р. Марк (2012). «Другие функции оцепенения». Жизнь в сезонном мире . стр. 109–121. дои : 10.1007/978-3-642-28678-0_10 . ISBN  978-3-642-28677-3 .
  27. ^ Перейти обратно: а б Леви, О.; Даян, Т.; Кронфельд-Шор, Н. (1 сентября 2011 г.). «Межвидовая конкуренция и оцепенение у золотых колючих мышей: две стороны медали получения энергии» . Интегративная и сравнительная биология . 51 (3): 441–448. дои : 10.1093/icb/icr071 . ПМИД   21719432 .
  28. ^ Лоренсо, София; Палмейрим, Хорхе Местре (декабрь 2008 г.). «Какие факторы регулируют размножение эктопаразитов пещерных летучих мышей умеренного пояса?». Паразитологические исследования . 104 (1): 127–134. дои : 10.1007/s00436-008-1170-6 . ПМИД   18779978 . S2CID   24822087 .
  29. ^ Холл, Лора (19 июля 2013 г.). «Перенос среды обитания для пребывания человека на Марс, вызывающий оцепенение» . НАСА . Проверено 20 марта 2018 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: ed470addd3cac341ece5a6d6badfc288__1717599060
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ed/88/ed470addd3cac341ece5a6d6badfc288.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Torpor - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)