- Sen zimowy jako przystosowanie do zmiennych warunków otoczenia
- Zwierzęta zapadające w sen zimowy
- Przygotowania do snu zimowego
- Przebieg snu zimowego u ssaków
Sen zimowy jako przystosowanie do zmiennych warunków otoczenia
Sen zimowy jest stanem fizjologicznym organizmu polegającym na znacznym spowolnieniu procesów życiowych, przejawiającym się głównie minimalną aktywnością ruchową zwierzęcia, spadkiem tempa przemian metabolicznych i obniżeniem temperatury wewnętrznej ciała do wartości zbliżonej do temperatury otoczenia (stan odrętwienia). Sen zimowy, jako mechanizm oszczędzający energię, stanowi więc adaptację do niekorzystnych warunków środowiskowych panujących w porze jesienno-zimowej – niskich temperatur, słabego oświetlenia oraz ograniczonego dostępu bądź braku pożywienia. Stan długotrwałej hibernacji (trwający od kilku tygodni do kilku miesięcy) występuje głównie u drobnych gatunków ssaków (np. owadożernych, gryzoni, nietoperzy) i ptaka z rzędu lelkowych (lelkowca zimowego), które do utrzymania wysokiego tempa metabolizmu i stałej temperatury wewnętrznej ciała wymagają bardzo dużych ilości wysokoenergetycznego pokarmu (niedostępnego w okresie zimowym). Niektóre gatunki ptaków i ssaków (np. kolibry, jerzyki, paszczaki australijskie, czepigi, nietoperze, gryzonie) wykazują zdolność do krótkotrwałego odrętwienia (tzw. torporu) spowodowanego brakiem pożywienia, intensywnymi opadami deszczu bądź spadkiem temperatury w ciągu nocy.
Sen zimowy występuje głównie u ssaków o niewielkich rozmiarach ciała, np. orzesznicy leszczynowej (Muscardinus avellanarius). Źródło: shutterstock
Zwierzęta zapadające w sen zimowy
Sen zimowy jest przystosowaniem charakterystycznym dla zwierząt zdolnych do precyzyjnej regulacji temperatury wewnętrznej ciała i tempa przemian metabolicznych, czyli zwierząt stałocieplnych (tzw. endotermów). Hibernacja występuje u gatunku ptaka z rzędu lelkowych (Caprimulgiformes), czyli lelkowca zimowego (Phalaenoptilus nuttallii), i licznych gatunków ssaków zaliczanych do następujących rzędów:- stekowców, np. kolczatka australijska (Tachyglossus aculeatus)
- torbaczy, np. drzewnica górska (Burramys parvus), torbik bambusowy (Dromiciops gliroides);
- owadożernych, np. jeż zachodni (Erinaceus europaeus); afrojeż białobrzuchy (Atelerix albiventris);
- gryzoni, np. świstaki (Marmota), susły (Spermophilus), susłogon arktyczny (Urocitellus parryii), chomik europejski (Cricetus cricetus), popielica szara (Glis glis), orzesznica leszczynowa (Muscardinus avellanarius), smużka (Sicista betulina), wiewiórka szara (Sciurus carolinensis), pręgowiec amerykański (Tamias striatus);
- nietoperzy, np. podkowce (Rhinolophus), nocek orzęsiony (Myotis emarginatus), nocek duży (Myotis myotis), mopek zachodni (Barbastella barbastellus), mroczek pozłocisty (Eptesicus nilssonii), gacek brunatny (Plecotus auritus);
- drapieżnych, np. jenot azjatycki (Nyctereutes procyonoides), borsuk europejski (Meles meles), niedźwiedź brunatny (Ursus arctos);
- naczelnych, np. lemurek średni (Cheirogaleus medius).
Długość i głębokość snu zimowego jest ściśle zależna od gatunku hibernatora oraz warunków środowiskowych (głównie temperatury zewnętrznej). Hibernacja u lelkowca zimowego trwa ok. trzy miesiące; u zapadających w sen zimowy ssaków przyjmuje postać kilkutygodniowych okresów snu przedzielonych krótkimi okresami przebudzenia i żerowania (hibernacja płytka) (np. chomik europejski, pręgowiec amerykański) bądź kilkumiesięcznego stanu odrętwienia (hibernacja głęboka) (np. susły, świstaki, popielica szara, orzesznica leszczynowa).
Lelkowiec zimowy (Phalaenoptilus nuttallii) z rzędu lelkowych jest jedynym gatunkiem ptaka zapadającego w sen zimowy. Źródło: shutterstock
Przygotowania do snu zimowego
Ssaki w trakcie przygotowań do snu zimowego (w okresie letnim i jesiennym) intensywnie żerują, pobierając duże ilości wysokoenergetycznego pożywienia, dzięki czemu odkładają znaczne zapasy podskórnego tłuszczu (tkanki tłuszczowej brunatnej). Inne gatunki ssaków zapadające w niezbyt głęboki (częściowy) sen zimowy (np. wiewiórka szara, pręgowiec amerykański, chomik europejski) gromadzą w swych zimowych legowiskach zapasy pożywienia (np. orzechy, żołędzie, ziarna zbóż, nasiona dzikich traw, kłącza), z których korzystają podczas krótkich okresów przebudzenia. Lelkowiec zimowy, jedyny znany gatunek hibernującego ptaka, w okresie jesiennym również silnie się otłuszcza, odżywiając się dużymi ilościami owadów (np. motyli nocnych, chrząszczów, szarańczaków); zgromadzone zapasy podskórnego tłuszczu wykorzystywane są następnie jako źródło energii podczas hibernacji.Wraz z nastaniem chłodów w porze jesienno-zimowej zwierzęta zwierzęta zapadające w sen zimowy, rozpoczynają poszukiwanie legowiska zimowego (kryjówki zimowej) charakteryzującego się odpowiednią temperaturą (ok. 2-6°C) i wilgotnością oraz zapewniającego ochronę przed drapieżnikami. Lelkowiec zimowy hibernuje zwykle wśród skał; jeże spędzają zimę zagrzebane w stertach opadłych liści bądź pryzmach kompostowych. Gryzonie na kryjówki zimowe wybierają często podziemne nory (np. chomik europejski, susłogon arktyczny), dziuple drzew lub specjalnie przygotowane skrzynki lęgowe (np. wiewiórka szara, popielica szara) bądź budują gniazda zimowe ukryte pod kamieniami lub w ściółce leśnej (np. orzesznica leszczynowa). Nietoperze europejskie zimują głównie w jaskiniach i szczelinach skalnych (np. podkowce, nocki, mopek, mroczki) bądź dziuplach drzew (np. borowiec wielki). Jenoty azjatyckie i borsuki europejskie sen zimowy spędzają w norach, zaś legowiska zimowe niedźwiedzi brunatnych (tzw. gawry) znajdują się przeważnie w niedostępnych jaskiniach bądź pod wykrotami drzew.
Jeże zachodnie (Erinaceus europaeus) spędzają sen zimowy zagrzebane w stercie opadłych liści. Źródło: shutterstock
Przebieg snu zimowego u ssaków
Sen zimowy ssaków jest precyzyjnie regulowanym stanem fizjologicznym organizmu podlegającym kontroli zegara biologicznego – mechanizmu umożliwiającego synchronizację tempa procesów życiowych do zmieniających się w cyklu rocznym warunków termicznych środowiska zewnętrznego. Ssaki zapadają w sen zimowy, gdy temperatura otoczenia spada poniżej specyficznej gatunkowo temperatury progowej, np. 9°C dla chomika europejskiego, 8-10°C dla jeża zachodniego, 15°C dla orzesznicy leszczynowej i 18-20°C dla popielicy szarej. Wzrost temperatury zewnętrznej powyżej wartości progowej powoduje zaś wybudzanie się zwierzęcia ze snu zimowego, szybki wzrost temperatury ciała (dzięki energii zgromadzonej w brunatnej tkance tłuszczowej) oraz stopniowy powrót do normalnej aktywności życiowej.Hibernacja, czyli stan długoterminowego odrętwienia, polegają na znacznym spowolnieniu procesów życiowych oraz aktywności ruchowej zwierzęcia, czemu towarzyszy szereg zmian fizjologicznych zachodzących w jego organizmie:
- spadek tempa przemian metabolicznych (np. trawienia, produkcji moczu);
- obniżenie temperatury wewnętrznej ciała do wartości zbliżonej do temperatury otoczenia (hipotermia) spowodowane wyłączeniem mechanizmu termoregulacji;
- spowolnienie oddychania; występowanie okresów całkowitego bezdechu;
- zmniejszenie skurczów serca, występowanie arytmii oraz spadek szybkości przepływu krwi wskutek zwężenia naczyń krwionośnych (wazokonstrykcja);
- obniżona aktywność ośrodkowego układu nerwowego;
- niska wrażliwość na zewnętrzne bodźce środowiskowe (np. hałas, dotyk).
Temperatura ciała hibernujących ssaków o niewielkich rozmiarach spada przeważnie do wartości nieznacznie wyższej od 0°C, np. 1-2°C u orzesznicy leszczynowej, 3,5°C u chomika europejskiego i 5°C u jeża zachodniego. Susłogon arktyczny zamieszkujący obszary Alaski, północnej Kanady i Syberii wykazuje zdolność obniżenia temperatury swego ciała poniżej 0°C (ok. -3°C). Sen zimowy ssaków drapieżnych (np. borsuka europejskiego, jenota azjatyckiego, niedźwiedzia brunatnego) nie jest więc prawdziwą hibernacją, gdyż cechuje się niewielkim spadkiem wewnętrznej temperatury ciała oraz tempa przemian metabolicznych. Sen zimowy tych gatunków zwierząt określany jest często mianem spoczynku bądź letargu zimowego.
Susłogon arktyczny (Urocitellus parryii) wykazuje zdolność obniżenia temperatury wewnętrznej swego ciała do wartości -2,9°C. Źródło: shutterstock
Bibliografia
- Jane B. Reece, Lisa E. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson ; “Biologia Campbella”; Dom Wydawniczy Rebis, Poznań 2020. ;
- Grażyna Łabno, ; “Ekologia. Słownik encyklopedyczny ”; Wydawnictwo Europa, Warszawa 2006.;
- Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia biologiczna T. IV, XII ”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1998-2000.;
- Knut Schmidt-Nielsen; “Fizjologia zwierząt: adaptacja do środowiska ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.;
- Bernd Heinrich ; “Zimowy świat. Jak zwierzęta radzą sobie z zimnem ”; Wydawnictwo Czarne, Wołowiec 2019. ;
- Czesław Błaszak (red. nauk.); “Zoologia, T. 3, cz. 3. Ssaki”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2020.;
- promil
