休眠,冬眠,夏眠温血脊椎动物

温度变化

鸟类通常有更高的温度比哺乳动物和更多的变量。而哺乳动物36和39°C之间的正常温度范围(97和102°F),禽流感气温介于37.7和43.5°C(99.9和110.3°F),大多数40到42°C(104和108°F)。虽然大多数雀形目的物种的嵌套温度(铲鸣禽)约为40.5°C (104.9°F),原始鸟类物种如原始哺乳动物温度低于做更高级的物种。猕猴桃,例如,平均coenothermic体温为37.8°C (100°F)。一般来说,小鸟的温度波动超过做的大鸟。房子鹪鹩的温度(穴居人)可能会有8°C (14°F)在24小时内,罗宾(Turdus)波动大约6°C (11°F),和国内的鸭子只有1°C (2°F)。

鸟类的生理活动和休息期是伴随着一个温度循环。鸟类活跃在白天的最高气温在下午晚些时候,在清晨的最低水平。然而,夜间的物种,如猫头鹰和猕猴桃,晚上有最大的身体温度,当他们是最活跃的。季节性温度变化也发现鸟类,像哺乳动物一样,某些鸟类展览热不稳定。尽管一些能够保持高度稳定的体温,其他人有一个波动体温。一个迟钝的poorwill(Phalaenoptilus nuttallii)是鸟的一个例子,演示了两个热不稳定和真正的冬眠。其coenothermic体温相对恒定的;然而,它可以通过影响体温调节中心的地板上(下丘脑)大脑,成为冷血的。在这样的影响下,它的身体温度近似的环境。

节能

考虑到冬眠和夏眠设备避免极端的温度、压力等因素缺乏水,不可用的食物,或减少光周期,他们也必须是有关动物的节能设备。即使迟钝的短时间内也可以节省能源。的效率可以演示这个节能系统的通过比较最小的鸟,蜂鸟,展品昼夜麻木,泼妇最小的哺乳动物,仍然活跃在24小时内。氧气消费代谢率的指标,在一个环境温度24°C (75°F)白天,休息一个醒着的但蜂鸟每小时消耗的氧气每克约14毫升。黄昏时分,利率下降首先睡觉水平,然后俯冲,蛰伏的约0.8毫升的氧气水平每小时每克。就在黎明之前,这只鸟唤醒另一个活动。蜂鸟的代谢率最高和最伟大的代谢的脊椎动物。泼妇,相比之下,使用相同数量的氧气像蜂鸟一样白天晚上甚至略有增加。

蜂鸟使用约10.3卡路里(热量单位)在每个24小时内如果晚上睡觉不迟钝的但如果变得迟钝的只有7.6卡路里。醒来从蛰伏的状态,其温度上升1°C (2°F)每分钟最多;整个过程耗时不到30分钟,有时只要10分钟。温暖的蜂鸟的组织所需要的能量相对较小;一只蜂鸟,重四克仅消耗0.114卡路里温暖的身体从10到40°C(50到104°F)。这只是1/85年的24小时支出蜂鸟的能量的性质。

蜂鸟的行为可以对比的大鸟,如poorwill,这是一个夜间,食虫鸟。平均24小时一天,poorwill短暂的活动在黄昏和黎明之前,总几乎一个多小时。的温度poorwill期间的活动,这是与鸟的喂养习惯,介于40.5和43.1°C(104.9和109.6°F)。之间的活动,鸟儿安静地休息,其体温下降1 - 3°C(2至5°F)。

期间当一个飞虫供应不可用,那只鸟会冬眠在萧条在岩石或其他适当保护的地方,它每年的回报。冬眠时,鸟的温度经常在1°C (2°F)的环境;因此,能源保存的很好。poorwill的体温是5°C (41°F)代谢率只有3%的代谢率在正常体温。因为poorwill比蜂鸟是一种大鸟,可能需要一个多小时才能走出冬眠。

真正的哺乳动物冬眠

省略热不稳定的哺乳动物,真正的哺乳动物冬眠的黑熊们是那些降低身体温度近似的环境和那些需要广泛而复杂的生理变化将从本质上是一个冷血的温血动物到一个可观的时间长度。只有三个订单的胎盘类哺乳动物显示这种行为:Erinaceomorpha,例证的刺猬;翼手目,蝙蝠;仓鼠和啮齿目,包括土拨鼠,睡鼠,淡褐色的鼠标,地松鼠。

典型的哺乳动物冬眠动物,比如北极地松鼠,发现保护环境在这种情况下,一个洞穴下表面和筑巢的草,头发,和其他材料提供进一步绝缘。通常的冬眠位置是与四肢蜷缩在一个球塞紧对身体有一个最小的表面体积比。后动物的温度接近环境温度的下降,它似乎死了:它的呼吸听不清,每分钟大约三个不规则的呼吸;它不会对外界刺激的反应以一种看得见的方式;也不应对处理和展开,尽管这样的处理将触发唤醒机制。

内部器官,如消化道和内分泌腺体,几乎完全不活跃。因为冬眠的过程需要所有身体的动员资源,这地方好要求的组织,都是为了维护动物的新陈代谢的问题在冬眠期间生活所需的最低水平。这意味着所有活动没有立即有密切关系的生活的过程停止最低的代谢水平。即使是骨骼和牙齿在冬眠期间恶化。冬眠动物显然是平衡在一个非常狭窄的行之间生活水平的维护,使从休眠状态恢复,减少代谢水平会导致死亡。从组织中获得的证据表明,冬眠的过程是一个不稳定的方法许多动物的生存在最好的情况下,一个不会醒来。作为一个物种的生存机制,冬眠似乎有效;然而,对于个人的生存,这是一个不确定的和危险的过程。

冬眠动物不保持连续进入冬眠状态的时间在秋天,直到它出现在春季。冬眠北极地松鼠,例如,唤醒每隔每三周或更少。在这段时间里的动物可能会移动,有时走出洞穴。这些兴奋的时期更频繁的开始和结束冬眠期比mid-hibernation;和动物会冬眠,温度越低越少无语问苍天。

冬眠期间,约占总数的40%体重丢失,平均每天大约0.2 - -0.3%。一个周期的觉醒和清醒消耗更多的热量和能量比在冬眠。大约90%的总热量生产和减肥在冬眠期间发生觉醒时期;只有10%需要维持冬眠的动物。因此,在异常的情况下长或艰难的冬天,动物可能被要求使用所有可用的能源周期性微觉醒;然后进入最后一个它不唤醒冬眠期。储存食物的动物的巢穴有机会更新能源需求定期吃时唤醒。

进入冬眠

冬眠哺乳动物可分为四大组根据他们进入冬眠。一组由的例证黄金仓鼠;它等待一个变量从一个到三个月时间在寒冷的,然后进入冬眠的一个主要温度下降。这是完成当生化和生理准备已经足以降低动物冬眠的级别是接受刺激,导致放弃环境和身体的温度之间的温差。

第二组的口袋里的老鼠(Perognathus)就是一个例子,准备冬眠相对迅速,等待几天前变得迟缓的一个主要的温度下降。第三组,构成大多数哺乳动物冬眠的黑熊们,包括地松鼠和土拨鼠。这些动物等待几天前进入休眠状态,然后通过一系列步骤的麻木和兴奋,每一个在先后降低体温,直到水平由准备冬眠的阶段。

第四组,包括大部分的蝙蝠冷血的方式,变得不活跃;也就是说,体温遵循环境温度。即使蝙蝠似乎准备在任何季节,hibernate冬眠期间生存取决于更充分准备是必要的暂时的麻木的时期。蝙蝠不仅表现出真正的冬季冬眠,也有自然的体温过低(低于正常的温度),与冬眠无关的,在剩下的一年。

的土拨鼠、睡鼠加州地松鼠在连续的阶段进入冬眠,每个人之间的完全或几乎完全觉醒。土拨鼠,一个初始温度下降之后是一个激励。在第二次下降较低和体温下降更明显,紧随其后的是不那么明显上升。这一过程持续进行直到体温环境本质上是一样的。

心率和循环

冬眠哺乳动物的体温变化的影响呼吸、心率、耗氧量;显然都是由神经系统的一部分。前的心率降低体温的下降。土拨鼠,可能会从153年到68年下降率每分钟心跳在30分钟。在加州地松鼠,心脏可能击败一样慢慢地一次一分钟在5°C (41°F)。相比之下,心中non-hibernators一般不打在温度低于10 - 20°C (50 - 70°F)。

作为一个北极地松鼠准备冬眠,其心率和血压减少。都可能会发现之前可以指出身体温度的降低。当动物进入冬眠,心脏和腹部区域的温度是相同的,表明一个更血流量之间的前(前)和后(后)的身体部位。随着体温下降,血液流动的阻力外围的部分循环系统增加,因为增加的粘度(流动阻力)的冷却血液和远端小动脉的收缩身体的(小动脉)。这外周阻力保持血压深冬眠的松鼠在相对较高的水平,即使心跳只有三到四次一分钟。

神经的变化

的神经系统冬眠的黑熊们也习惯;特定的结构和代谢途径看似维护规范和协调随着温度的下降。这适应神经系统能够感知环境的变化,即使动物是迟钝的。在北极地松鼠,测量的电活动大脑表明减少90%当动物在冬眠,在这段时间里,大脑温度近似6°C (43°F)。冬眠期间,周围神经系统(神经大脑和外脊髓,这构成中枢神经系统)和脊髓对某些刺激敏感性增加;此外,大脑的区域调节温度以及心脏(心)和呼吸功能仍然活跃在环境温度下,下面的哺乳动物神经系统正常停止功能。

循环系统的变化涉及收缩(缩小)后血管的支持前循环允许冬眠的黑熊们保持几度的大脑温度比环境温度高的水平。这使得大脑的温度保持不变,尽管在皮肤的温度波动。

内分泌活动

男性的性激素睾酮刺激生殖活动。黄金仓鼠不会冬眠如果注射5毫克的激素多准备。冬眠也阻止动物如果美联储或注射甲状腺激素或促甲状腺提取物。后者似乎涉及到甲状腺作为另一个内分泌腺体,扮演着一个重要的角色在冬眠。事实上,季节性甲状腺活动的进展和回归在冬眠的黑熊们;最大的活动发生在春季和最小的活动下降。因为冬眠不发生在肾上腺的缺席,看来最小肾上腺活动也是hiberation和生存所必需的。

时机的重要性在年度活动和休眠的节奏可以证明:当暴露于低温冬眠的黑熊们在春天和夏天,他们做所有恒温动物的反应增加甲状腺活动和代谢率维持正常体温。但如果他们暴露在秋季低温,冬眠的黑熊们的甲状腺活动和代谢率降低。在一些物种中,降低食品和低的组合环境温度是需要减少甲状腺活动和生产冬眠,虽然冷单独是充分地松鼠和睡鼠。

尽管冬眠时期没有发生性腺的活动或刺激甲状腺活动,它可以发生在活动的增加脑下垂体。这个建议有一个分离的细胞增长和激素的合成,通常由垂体激素分泌控制及其靶器官。因此,恢复正常的内分泌活动的触发机制显然比在脑垂体中驻留在其他地方。的功能下丘脑大脑的区域在调节食欲,脂肪沉积,水的摄入量,和利尿(尿液的排泄增加),以及在控制的温度和睡眠,似乎使它的一个重要领域指挥冬眠动物的生命过程。此外,下丘脑调节垂体和其他内分泌腺体不仅支持这一点论文还表明,大脑的这个区域是',或主人,整个冬眠过程的监管机构。

生殖周期

北极地松鼠可能花费超过一半生活在冬眠。因此必须能够繁殖,后方年轻,保持本土洞穴,准备冬眠期不到六个月的活动期间。这需要相当大的适应代谢和行为模式。进入冬眠之前在9月底或10月初,有一个更新的性活动在男性的睾丸,整个冬眠期,他们继续增长。在北极斜率5月初,男性从地洞里地松鼠出现。因为它利用剩余的脂肪,吃种子和其他食品的商店还在鸟巢,男性到达一段时间的生育能力。可能的交配发生在中间,年轻人出生在6月,妊娠期约25天之后。7月中旬的年轻人地面和北极吃绿色植被,它们继续吃,直到开始冬眠。在10月,年轻人和成年人比上年重量将近1000克(2.2磅)。

蝙蝠,冬眠的生殖周期中断。男性性腺的活动达到最大的秋天,当与女性发生交配。然后动物hibernate,精子在男性的生产停止了。精子在女性的沉积存储在她的整个冬眠期生殖系统;受精发生第二年春天,当鸡蛋(从卵巢释放)排卵后几天内从冬眠中清醒过来。

唯一的例外的蝙蝠一般hibernation-reproduction模式温带蝙蝠蝙蝠(Miniopterus),没有延迟排卵和受精。在这个物种交配后不久,排卵鸡蛋是在秋天,并立即受精。在随后的冬眠期胚胎发育开始放缓,但这并不实际停止。年轻人在初夏出生,冬眠结束后不久。怀孕期间冬眠的引入使妊娠期几个月的时间比在non-hibernating热带同一属的成员。

周期性的生殖活动因此成为适应缩短活动季节hibernator可用。尽管生殖活动的年度序列是已知的,蝙蝠的外部刺激,调节生殖周期和其他冬眠的黑熊们不知道。需要更多的知识关于内分泌和神经机制,调节生殖系统内部。有人建议,pituitary-gonadal关系影响冬眠周期以及生殖周期,因此后者和温度调节都是由一个共同的机制。这样的建议是有吸引力的机制解决了监管的问题,但更需要已知的冬眠直接或间接的方式修改内分泌和神经的作用机制,直接的生殖周期。

免受疾病和辐射

冬眠生物有一定程度的抵抗感染疾病这似乎是由至少三个因素,所有这些都与温度有关。一个是主人的降低温度和代谢过程的相应减缓预防寄生虫的乘法比他们更大程度上影响宿主的防御机制。第二,较低的温度更有害的发展比主机疾病的有机体,是已被证明的寄生虫旋毛虫。蝙蝠冬眠在5°C (41°F),只有幼虫从肠道中恢复过来;但成熟成虫恢复肠道的蝙蝠保持在35°C (95°F)。第三个因素是,低温度对化学的影响作文宿主的组织也会影响传染性生物体。

冬眠似乎也从保护动物辐射。时地松鼠与放射性钴辐照冬眠的时候,他们发现抗辐射的影响比松鼠辐照而温暖和活跃。这种阻力,这是明显的在一个广泛的剂量,表明在冬眠动物保护机制功能。动物在冬眠和non-hibernating,修复过程细胞内发生辐照后的第一天;然而,当细胞的代谢需求很小,在冬眠,受伤的细胞似乎更能够修复,和生存更大。大代谢需求实施受伤的细胞上温暖的和活跃的动物似乎使他们不能适当的修复反应。

觉醒从冬眠

觉醒的过程在北极地松鼠大约需要三个小时。有一个快速增长的心跳和外周循环阻力下降;头部和心脏周围地区变暖速度高于后动物的一部分。这个微分血管舒张血管的(扩大)在身体的前部是一个独特而重要的觉醒过程的一部分。活动循环在这个区域的集中的结果高血压和一个高效和快速变暖。如果一种药物是管理在觉醒导致全身血管舒张,血压下降有明显即使心脏可能翻番速度;因此,心脏不能维持一个高血压这个时候如果所有血管扩张。后在觉醒过程中,温暖身体的前部,后部的一部分动物迅速变暖。

尽管腺体和组织的恶化和冬眠期间所有代谢活动的大幅减少,觉醒后24小时内,所有的松鼠的生理过程本质上是正常的。这种快速修复和恢复机制需要进一步研究。