Для багатьох тварин зима — це період мінімального використання енергії. Зі школи ми знаємо, що багато тварин у цей період впадають у сплячку, і саме ведмеді найчастіше асоціюються із цим.
Однак насправді вони не впадають у класичну гібернацію, як-от білки, кажани чи скунси. Ведмеді переходять у легший стан тривалого сну — так зване заціпеніння, пояснюють у National Forests.
Що таке зимова сплячка?
Гібернація або сплячка — це добровільний стан, у який тварини впадають під впливом факторів навколишнього середовища. Найбільш екстремальним прикладом є арктичний ховрах, який може перебувати у цьому стані до восьми місяців на рік і знижує температуру свого тіла до -1 °C, що є найнижчою серед усіх ссавців.
Тварини під час сплячки залишаються нерухомими, але, залежно від виду, прокидаються на короткий час раз на один–три тижні. Дослідження ховрахів показало, що такі пробудження можуть активувати імунну систему та не дають організму повністю вимкнутися. У цей період деякі тварини їдять або користуються туалетом.
Під час зимової сплячки, окрім температури тіла, змінюється частота серцевих скорочень та знижується дихання приблизно до одного відсотка норми. Це радикальна адаптація для збереження енергії в той час, коли багатьом істотам тяжко зігрітися та добре наїстися.
"Бурундуки знижують частоту серцевих скорочень зі звичайних 350 ударів на хвилину до майже непомітних чотирьох ударів на хвилину під час зимової сплячки", — пише Національний лісовий фонд. Це зниження майже на 99%.
Зимова сплячка поширена серед ссавців. У плазунів та амфібій це називається брумацієюНа відміну від ссавців, рептилії не сплять безперервно, а просто залишаються неактивними, часто потребуючи води. Вони обходяться без харчів. Характерно для черепах, ящірок та алігаторів. Проте ведмеді мають зовсім іншу стратегію виживання взимку.
Як насправді зимують ведмеді
Ведмідь у своєму зимовому барлозі перебуває в іншому стані збереження енергії, ніж сплячка. Він входить у стан, який називається заціпенінням (torpor). На відміну від сплячки, заціпеніння є мимовільним і в переважно викликане нестачею їжі. Цей стан також зустрічається в інших групах ссавців, таких як сумчасті, і навіть у деяких птахів , які залежать від літніх комах (ластівки та стрижі).
Ще одна відмінність між заціпенінням та сплячкою полягає в тому, що це безперервний стан низької енергії без періодів збудження, коли активність тварини зростає. Заціпеніння переважно зустрічається у чорних та бурих ведмедів.
Це залежить від їхнього раціону, основу якого становлять рослини. За даними Національної федерації дикої природи США, у багатьох внутрішніх районах рослинність становить 80–90% харчування ведмедів, тому її нестача взимку спричиняє заціпеніння.
Ведмеді в спекотнішому кліматі, де їжа доступна цілий рік, як-от сонячний ведмідь з Південно-Східної Азії або очковий ведмідь з Південної Америки, не впадають у заціпеніння.
Як змінюється тіло ведмедя під час заціпеніння
Хоч деякі тварини, що впадають у глибоку сплячку, наприклад гризуни, запасають їжу на зиму, ведмеді під час сплячки використовують запаси жиру як джерело енергії. Цей жир може становити до 30% ваги тіла. Під час сплячки ведмідь не їсть, не п'є і не ходить в туалет, оскільки його організм витрачає ці запаси.
Якщо у буднудука частота серцевих скорочень знижується до 1%, то у ведмедя грізлі під час заціпеніння частота серцевих скорочень знижується приблизно на 77%. Це з близько 84 до 19 ударів на хвилину.
Температура тіла ведмедя в стані зимового сну знижується значно менше, ніж у тварин, що впадають у справжню сплячку, — лише приблизно на 4–7°C (еквівалент 8–12°F). Для порівняння, температура тіла бурундука під час сплячки може падати до приблизно –12°C (10 °F).
Чи всі ведмеді впадають у заціпеніння?
Бурі та чорні ведмеді впадають у заціпеніння лише тоді, коли їжа тривалий час недоступна. На Алясці це триває близько двох місяців на теплому півдні штату і до семи — на холоднішій півночі.
У неволі бурі й чорні ведмеді часто взагалі не переходять у цей стан через регулярне годування. Через це у них може розвиватися ожиріння, адже не витрачають жирові запаси.
Великі панди ще більше залежать від рослинної їжі, однак у заціпеніння не впадають. Бамбук низькокалорійний, тому панди змушені їсти постійно і не накопичують жиру. Замість сну вони мігрують з гір у тепліші райони.
Білі ведмеді, попри суворий арктичний клімат, переважно залишаються активними взимку. Вони є хижаками, і їхня їжа не зникає в холодний сезон. Лише вагітні самиці впадають у заціпеніння, облаштовуючи барлоги в снігу для народження потомства.
Ведмеже заціпеніння має наслідки для людського здоров'я
Вчені працюють над розумінням біологічних процесів, що лежать в основі стану заціпеніння, і намагаються застосувати ці знання в медицині для людини.
"Знання того, як ведмеді можуть набрати величезну вагу, а потім проводити місяці без їжі та з малою кількістю руху без негативних наслідків для здоров'я, може відкрити шлях до терапії людей", – стверджує команда, яка досліджувала наслідки ведмежого заціпеніння у 2023 році .
Дослідження 2011 року показало, що під час заціпеніння серце ведмедя зазнає "складної серії змін", які "захищають від ускладнень, що можуть виникнути через значне зниження активності". Інші дослідження показали, що заціпеніння зміщує циркадні ритми ведмедя (їхній внутрішній біологічний годинник) і природним чином пригнічує білок, який викликає утворення тромбів.
Розкриття цих механізмів могло б покращити стан пацієнтів, які довго перебувають у лікарнях і ризикують втратити м’язову масу чи отримати тромби через малорухомість, а також людей із низькою частотою серцевих скорочень.
Дослідження заціпеніння може допомогти й тим, хто працює в нічні зміни, краще адаптувати біоритми. Один із науковців назвав вивчення білків крові ведмедів "потенційним швейцарським ножем" через широкий спектр застосувань.
Попри те, що ведмеді не є справжніми сонями, їхні механізми виживання дають науці чимало цінних підказок.
