Торпор: распространённый механизм выживания австралийских животных

Торпор — это сложная физиологическая реакция на высокую стоимость жизни для мелких животных, позволяющая снизить метаболизм и потребность в энергии. Животное в состоянии торпора часто сворачивается в клубок и выглядит спящим.

Ранее считалось, что торпор характерен только для птиц и млекопитающих Северного полушария с выраженной зимой. Теперь известно, что он широко распространён среди мелких австралийских млекопитающих и наблюдается у многих мелких видов птиц Австралии.

Мастера метаболизма

Птицы и млекопитающие — эндотермы, поддерживающие высокую постоянную температуру тела за счёт высокого метаболизма. Обратная сторона — необходимость большого количества пищи. Торпор позволяет снизить метаболизм контролируемым образом и жить на меньшем количестве энергии.

При снижении метаболизма температура тела падает — иногда до 30°C. Это зависит от степени снижения метаболизма и температуры окружающей среды. Пониженная температура тела, в свою очередь, ещё больше снижает уровень метаболизма.

Замедление ради выживания

Торпор — чрезвычайно эффективная стратегия выживания для мелких эндотермов. Например, мелкие млекопитающие используют его после лесных пожаров.

• Бурую сумчатую мышь массой 30 г после пожара торпор помогает пережить период нехватки пищи до восстановления растительности и популяций беспозвоночных.
• Многие беременные и лактирующие летучие мыши, сумчатые и даже ехидны синхронизируют торпор с репродукцией, чтобы справиться с энергетическими затратами.

Существует два основных типа торпора: ежедневный и спячка.

Ежедневный торпор

Животные могут использовать его примерно на 3–6 часов в день по мере необходимости. Он распространён среди эндотермов засушливых районов.

Пример: толстохвостая сумчатая мышь

• Плотоядное сумчатое, питается насекомыми.
• Взрослая особь весит ~12 г и может нуждаться в пище на свой вес ежедневно.
• При нехватке пищи она кормится в начале ночи, а под утро впадает в торпор.
• Метаболический режим и температура тела снижаются с 35°C до ~15°C (температуры подземного гнезда).

Спячка (гибернация)

Животные снижают метаболизм сильнее, а периоды торпора у них длиннее.

Пример: восточная карликовая сумчатая летяга

• Масса 40 г, обитает на юго-востоке Австралии.
• Температура тела падает с ~35°C до 5°C.
• В активном состоянии на 1 г жира может прожить менее половины дня, а в спячке — две недели.
• Без периодических повышений метаболизма и температуры тела на 1 г жира она могла бы прожить более трёх месяцев (цель этих пробуждений неизвестна).
• Метаболический режим во время спячки составляет всего 2% от базового уровня метаболизма (BMR) эндотермов при нормальной температуре тела.

Для сравнения: американский чёрный медведь

• Масса ~120 кг.
• Метаболический режим во время спячки падает до 25% от BMR.
• Температура тела снижается с ~37°C до 30°C.
• Более сильное снижение температуры, вероятно, невозможно, так как её понижение и последующее согревание потребовало бы слишком много времени и энергии.

Могут ли люди?

Некоторые мелкие приматы впадают в торпор. Технически индуцировать торпор у людей химическим путём возможно, но это очень сложный физиологический процесс, многие аспекты которого наука ещё не до конца понимает.

Адаптация к изменению климата

Дикая природа Австралии эволюционировала, чтобы справляться с суровой средой: многолетними засухами, наводнениями и пожарами.

Изменение климата, как ожидается, увеличит продолжительность, частоту и интенсивность этих событий. В сочетании с расчисткой земель это создаёт новые вызовы.

• Животные, использующие гибкий ежедневный торпор, могут быть лучше приспособлены к таким условиям, по крайней мере, в краткосрочной перспективе.
• Животные, впадающие в спячку, которые зависят от длительных зим, подвергаются наибольшему риску.