Почему люди не могут проспать всю зиму, как медведи
Приложение Русской службы BBC News доступно для IOS и Android. Вы можете также подписаться на наш канал в Telegram.
Автор фото, Getty
Множество обитающих на Земле живых существ - от медведей до шмелей - впадает зимой в спячку. Но людям это не дано, и корреспондент BBC Earth выяснил, почему.
Многие из нас, людей, испытывают сонливость зимой, однако представители других видов идут дальше и впадают в спячку на целый сезон.
Мышь-соня зарывается в землю, чтобы свернуться там в аккуратный клубочек, колонии летучих мышей находят уединение на чердаках или в пещерах, медведи спят в своих берлогах, шмели прячутся в почве, а ежи находят укрытие в своих гнездах.
В спячку впадают животные всех видов - от насекомых и земноводных до птиц и приматов. И, похоже, это идет им только на пользу.
Однако хоть мы и можем взять дополнительный выходной, когда дни становятся короче и холоднее, но не в состоянии спать на протяжении длительных промежутков времени.
Как им это удается
Как-то это все же не очень справедливо по отношению к нам, людям. Но для того чтобы выяснить, почему мы не можем впадать в спячку, надо для начала объяснить, для чего это делают животные.
Самая очевидная причина впасть в спячку – уберечься от холода.
Автор фото, Thinkstock
Мы можем всласть поспать, но впасть в спячку – это, увы, не для нас. Пока?
Спячка - это продолжительный период оцепенения, торпора (биологический термин, обозначающий глубокую спячку), во время которого животное накапливает энергию.
Процессы, протекающие в организме, замедляются, снижается частота дыхания и сердцебиения, обмен веществ становится менее интенсивным.
Интуитивно животные чувствуют, что в спячку надо впадать зимой. Условия жизни суровые, корма мало.
Поэтому многие животные отъедаются за лето, а затем, пока не настанет время просыпаться, существуют за счет накопленных жировых запасов.
Соответственно, животные, впадающие в спячку, чаще встречаются в северном полушарии. Большая часть суши в южном полушарии располагается близко к экватору, поэтому зимы там мягкие.
Однако это не универсальное правило.
Автор фото, Getty
Ежи не дураки поспать, и умеют это делать не хуже медведей
Некоторые виды, живущие в условиях теплого климата, также впадают в спячку - такие как, например, карликовый лемур (Cheirogaleus sibreei) на Мадагаскаре и южноафриканский еж в Анголе, Зимбабве и других африканских странах.
Более того, период их спячки не ограничивается холодными месяцами.
В ходе исследования сонь-полчков, проводившегося в 2015 году, выяснилось, что их спячка продолжается даже после окончания холодов.
Некоторые особи оставались в спячке под землей на протяжении 11.4 месяцев: практически целый год, и это самый длинный период спячки из тех, что наблюдался в дикой природе.
Это - "необыкновенно долгое отсутствие", говорит соавтор исследования Клаудия Бибер, сотрудница Университета ветеринарной медицины в Вене, Австрия.
Кто спит, тот обедает
На территории, где проводилось исследование, только четыре или пять месяцев в году бывают холодными. "Таким образом, очевидно, существуют иные причины [для торпора]", - полагает она.
Кажется, главная причина заключается в "поведении" европейских буков. У этих деревьев периодически бывают плодовитые годы, в которые они дают небывалый урожай семян, которыми питаются сони-полчки.
Каким-то образом зверьки могли предугадывать, будет ли год изобильным, а если нет, они так и оставались под землей.
Существуют и другие источники пищи, однако соням требуется дополнительное количество семян бука для производства на свет потомства.
Автор фото, Thinkstock
И даже бабочки могут делать это - а мы нет!
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
Конец истории Подкаст
"Они могут питаться фруктами (например, яблоками), и этого им достаточно для того чтобы подкрепиться, но не для производства потомства, и не достаточно для молоди, чтобы набрать достаточное количество жира, - говорит Бибер. - В такие годы они не размножаются и увеличивают вероятность собственного выживания за счет того, что просто остаются под землей".
Более того, Бибер считает, что у сонь есть еще одна причина спать подольше в укромных убежищах: хищники.
Оставаясь вне поля зрения своих врагов, сони исключают для себя вероятность стать добычей хищных птиц семейства соколиных и сов.
"Основная причина гибели мелких млекопитающих проста – их съедают", - говорит Бибер. Спрятавшаяся в земле соня не испускает никаких запахов - таким образом, ее трудно найти.
Огромные белые бабочки-капустницы в южной Испании делают нечто подобное. Их куколки впадают в спячку на три месяца летом, это явление известно как летняя спячка.
В ходе проводившегося в 2014 году исследования установлено, что это помогает им укрываться от ос, которые в противном случае будут паразитировать на их кладках яиц.
"До недавних пор люди думали, что животные впадают в спячку для экономии энергии, защиты от холодной погоды и нехватки пищи, а сейчас мы думаем, что это скорее служит средством спасения от хищников", - говорит Томас Руф, который также работает в Университете ветеринарной медицины в Вене, Австрия.
"Мы знаем, что вероятность выживания для животных, впадающих в спячку, приближается к 100%".
Спать, чтобы выжить
Какая бы из причин не являлась основной, очевидно, что спячка сильно меняет образ жизни животных.
Некоторые из сонь, которых изучали Руф и Байбер, достигали возраста 12 лет, что является невероятным для маленьких грызунов (продолжительность жизни диких мышей редко превышает три месяца).
Автор фото, Thinkstock
Белки настраиваются на семейный сон
"Благодаря спячке им удается избегать хищников, - подчеркивает Руф. – В этом состоянии также важно обеспечивать поддержание жизнеспособности собственного организма, восстанавливать клетки".
В 2011 году проводилось исследование, в ходе которого команда ученых установила, что впадающие в спячку животные живут менее интенсивно, накапливают запасы веществ и свойств, необходимых для выживания, и дольше остаются в живых, чем не впадающие в сезонную спячку виды.
"Все впадающие в спячку животные уменьшают количество производимого в год потомства и увеличивают свою продолжительность жизни, - говорит Бибер. - Спячка замедляет темп жизни".
Это означает, что спячка может оказать влияние на функционирование целых экосистем, изменяя частоту размножения животных, что заставляет хищников искать другую добычу.
Однако при том, что у нас есть предположения, как и почему в процессе эволюции развилась спячка, мы не имеем ни малейшего представления, когда именно это произошло.
Автор фото, Thinkstock
Впадали ли в зимнюю спячку динозавры, или она им была совершенно ни к чему?
"В общем и целом, нет практически никаких ископаемых данных, зато хватает домыслов", - говорит Руф.
Высказывались предположения, что динозавры, жившие рядом с Северным Полюсом, могли впадать в спячку, чтобы переживать долгие зимы. Однако регулярная спячка, как правило, оставляет следы в костях животных.
Во время исследований в 2011 году окаменелых останков динозавров не удалось обнаружить подобного.
Тем не менее, Бибер говорит, что таким явлениям как спячка и летаргия миллионы лет.
Например, у представителей всех трех основных групп млекопитающих (клоачные, сумчатые и плацентарные, включая людей – Ред.) развились такие способы существования, а сами эти группы обособились десятки миллионов лет назад.
Это дает основания полагать, что хотя бы некоторые животные, от которых произошли люди, могли впадать в спячку.
А мы чем хуже?
Похоже, однако, что мы утратили некоторые из наших ключевых способностей.
Например, наше сердце не может работать, если слишком холодно. Оно сжимается, реагируя на кальций, и если его слишком много, происходит остановка сердца.
Автор фото, Thinkstock
Холод не останавливает сердца животных
Ниже определенной температуры сердце человека не может выводить избыток кальция и останавливается. "Человеческое сердце перестанет работать, если его охладить до 28 градусов по Цельсию", - говорит Руф.
Сердца животных, впадающих в спячку, наоборот, могут продолжать биться при температуре тела даже в 1 градус Цельсия. Руф утверждает, что у них есть специальные "насосы", позволяющие выводить кальций, которых нет у нас.
Однако это поднимает новый вопрос: почему у человеческих особей нет этих "насосов"? Ключевым фактором может быть наш образ жизни.
Процесс эволюции человека протекал в экваториальной Африке, глубоко в тропиках, где запасы еды постоянны. Это означает, что нам не требовалось впадать в спячку для того, чтобы избежать тягот жизни в суровых условиях.
Однако чем больше ученые изучают тропики, тем больше они там находят видов животных, впадающих в спячку, рассказывает Руф.
Он открыл, что малый лори может впадать в спячку на периоды до 63 часов между декабрем и февралем.
Это особенно поразительно, учитывая, что лори - приматы, то есть относятся к тому же семейству, что люди и обезьяны.
До настоящего времени были известны только три вида приматов, впадающих в спячку, все они - лемуры с Мадагаскара.
Летучие мыши предпочитают спать в компании
Малые лори живут в материковой части Азии, и это открытие показывает, что спячка распространена шире, чем кто-либо мог ожидать.
Все это означает, что наше тропическое происхождение снизило возможности для развития способностей к спячке. Но не исключило ее полностью.
Видимо, столь же важно и то, что мы относимся к числу высших хищников, способных справляться с добычей значительно крупнее себя.
Возможно, у нас никогда не возникало надобности впадать в спячку, чтобы избежать такой опасности, как хищники.
Не исключено, мы просто несколько крупноваты. В среднем животное, впадающее в спячку, весит 70 граммов.
Существуют, впрочем, исключения из этого правила, наиболее очевидное из них - медведи, но они не впадают в такую глубокую спячку, как другие животные.
В частности, они не так сильно понижают температуру тела, поскольку для того, чтобы потом разогреться, им потребуется слишком много энергии.
Объективно существует набор факторов, которые могут подтолкнуть животных впадать в спячку, и у людей не наблюдается ни одного из них.
У спячки могут быть и свои недостатки. Например, у впадающих в нее животных обычно отсутствует иммунная система, таким образом, для них существует риск заразиться инфекцией.
Вспомнить все
Как представляется, спячка также влияет на память. В 2001 году Ева Миллеси, сотрудница Университета Вены учила группы бурундуков (Spermophilus citellus) проходить лабиринт.
Группы, которые впадали в спячку, имели ослабленную память и забывали все, чему их учили.
Однако это не останавливает исследователей, изучающих возможность "сконструировать" человеческую спячку.
Анестезиолог Роб Хеннинг из Университета Гронингена в Нидерландах сотрудничает с NASA как раз в этом вопросе.
Он говорит, что спячка способна обеспечить будущих астронавтов двумя ключевыми преимуществами.
Автор фото, NASA
Астронавт выполняет комплекс физических упражнений на борту МКС. А мог бы спать
Она – теоретически - позволит сократить объем дорогостоящих припасов, которые необходимо брать с собой в космос, а также защитит здоровье.
"В числе вещей, особенно раздражающих астронавтов, - необходимость выполнять физические упражнения по шесть часов в день", - говорит Хеннинг. В противном случае их мышцы и кости атрофируются.
Но упражнения в космосе доставляют мало удовольствия из-за высокой – более 30 градусов – температуры и обилия углекислого газа в воздухе.
Если бы астронавты могли впадать в спячку, им бы не пришлось выполнять физические упражнения. "Животные, проводящие по полгода в спячке, не страдают от атрофии мышц или остеопороза", - говорит Хеннинг.
Спячка могла бы в буквальном смысле спасать жизни.
"Есть данные, что животные, впадающие в спячку, защищены от разрушительного воздействия радиации, а в космосе это действительно очень важно", - говорит Хеннинг.
В настоящий момент люди могут находиться в безвоздушном пространстве только около года; если человек проводит в космосе больше года, то значительно возрастает риск заболеть раком.
"Если бы мы смогли сделать так, чтобы люди впадали в спячку, и обеспечить им защиту, это позволило бы предпринимать куда более продолжительные космические миссии", - говорит Хеннинг.
Это также может помочь в долгосрочной колонизации космоса. "В реальности в космосе невозможно завести детей, потому что яйцеклетки и сперма настолько деформируются, что вы никогда не получите правильного потомства".
"Если мы поймем последовательность нейроэндокринной регуляции, однажды настанет час, когда мы сможем сделать так, чтобы человек впал в спячку, - утверждает Руф. - Мы знаем, что другие приматы, лемуры Мадагаскара, например, впадают в спячку, и, соответственно, у нас есть генетическая структура для образования требуемых субстанций и последовательностей".