خواب زمستانی یا هیبرناسیون یک راهبرد بقای فیزیولوژیک است که در آن حیوان با کاهش شدید دمای بدن، ضربان قلب و متابولیسم، مصرف انرژی خود را تا حد زیادی پایین میآورد تا بتواند ماهها بدون غذا در سرمای زمستان زنده بماند؛ سنجابهای زمینی و مارموتها نمونههای واقعی هیبرناسیون هستند، در حالی که خرسها از نظر علمی حالتی متفاوت به نام تورپور کارنیووران را تجربه میکنند.
هیبرناسیون حالتی فیزیولوژیک است که در آن دمای بدن حیوان میتواند تا نزدیک دمای محیط اطراف پایین بیاید، ضربان قلب از چند ده ضربه در دقیقه به تنها چند ضربه برسد و متابولیسم پایه تا کمتر از پنج درصد حالت طبیعی کاهش یابد تا بدن با حداقل انرژی ممکن زنده بماند.
در این حالت، فعالیت مغز و پاسخدهی به محرکهای بیرونی به شدت کاهش مییابد و بیدار کردن حیوان از خواب زمستانی، برخلاف خواب معمولی شبانه، ممکن است ساعتها طول بکشد. برخی سنجابهای زمینی قطبی میتوانند دمای بدن خود را تا زیر صفر درجه سانتیگراد پایین بیاورند بدون آنکه مایعات بدنشان یخ ببندد، پدیدهای که دانشمندان آن را ابَرسردسازی زیستی مینامند و یکی از شگفتانگیزترین سازگاریهای شناختهشده در میان پستانداران به شمار میرود، موضوعی که نشنال جئوگرافیک نیز به تفصیل به آن پرداخته است.
هدف اصلی این کاهش شدید فعالیت زیستی، صرفهجویی در انرژی در فصلی است که غذا کمیاب یا کاملاً ناپدید میشود. حیوانی که در حالت بیداری بماند، مجبور است انرژی زیادی برای حفظ دمای بدن در برابر سرمای بیرون مصرف کند، در حالی که همان حیوان در خواب زمستانی میتواند با ذخایر چربی اندوختهشده، ماهها بدون خوردن چیزی دوام بیاورد.
خرسها در طول زمستان دمای بدن خود را تنها چند درجه، معمولاً چیزی حدود سه تا پنج درجه سانتیگراد، پایین میآورند، در حالی که ضربان قلبشان به شدت کاهش مییابد؛ به همین دلیل زیستشناسان این حالت را تورپور کارنیووران یا کرختی زمستانی مینامند و آن را از هیبرناسیون واقعی جدا میدانند.
به گزارش مجله اسمیتسونین، با وجود افت اندک دمای بدن خرس نسبت به هیبرناتورهای واقعی، ضربان قلب او میتواند از حدود چهل تا پنجاه ضربه در دقیقه به تنها هشت تا نوزده ضربه در دقیقه برسد، رقمی که نشان میدهد کاهش متابولیسم میتواند تا حد زیادی مستقل از افت دمای بدن اتفاق بیفتد. این یافته یکی از دلایلی است که پژوهشگران را به بازنگری در تعریف هیبرناسیون واداشته است.
یک تفاوت مهم دیگر این است که سنجابهای زمینی و مارموتها برای بیدار شدن کامل از خواب زمستانی به ساعتها زمان و گرمایش تدریجی بدن نیاز دارند، در حالی که خرسها میتوانند در عرض چند دقیقه هوشیار شوند. حتی در دل زمستان، مادهخرسها قادرند زایمان کنند و از تولههای خود مراقبت و شیردهی کنند، کاری که هیچکدام از هیبرناتورهای واقعی از عهده آن برنمیآیند.
هیبرناسیون یک حالت طولانیمدت فصلی در پستانداران است که هفتهها تا ماهها طول میکشد، تورپور حالتی کوتاهمدت و اغلب روزانه است که برخی جانوران کوچک برای صرفهجویی در انرژی شبانه از آن استفاده میکنند، و برومیشن اصطلاحی است که مخصوص خزندگان و دوزیستان به کار میرود و با کاهش فعالیت به جای خواب عمیق همراه است.
پرندگان کوچکی مانند مرغهای مگسخوار هر شب برای حفظ انرژی وارد تورپور کوتاهمدت میشوند و صبح روز بعد دوباره به فعالیت عادی برمیگردند. این تفاوت اصلی تورپور با هیبرناسیون است که در آن حیوان برای هفتهها یا ماهها بدون وقفه در حالت کاهشیافته باقی میماند.
برومیشن در خزندگانی مانند لاکپشتها و مارها و همچنین در برخی دوزیستان رخ میدهد. از آنجا که این جانوران خونسرد هستند، دمای بدنشان به طور طبیعی با محیط تغییر میکند، بنابراین برومیشن بیشتر شبیه کاهش شدید فعالیت و متابولیسم در پاسخ به سرمای محیط است تا خواب عمیقی که در پستانداران هیبرنیتکننده دیده میشود. در طول برومیشن، خزنده ممکن است گاهبهگاه بیدار شود و حتی کمی آب بنوشد.
| حالت | مدت | مثال |
|---|---|---|
| هیبرناسیون واقعی | هفتهها تا چند ماه | سنجاب زمینی، مارموت، خفاش |
| تورپور | چند ساعت تا یک شبانهروز | مرغ مگسخوار، برخی موشهای کیسهدار |
| کرختی زمستانی خرسها | چند ماه، با امکان بیداری سریع | خرس سیاه، خرس قهوهای |
| برومیشن | چند هفته تا چند ماه | لاکپشت، مار، قورباغه |
در میان پستانداران، سنجابهای زمینی، مارموتها از جمله گراندهاگ یا سگ زمینی آمریکایی، بسیاری از گونههای خفاش، جوجهتیغیها و برخی موشهای خوابیده اروپایی از نمونههای شناختهشده هیبرناتورهای واقعی هستند که در طول زمستان دمای بدنشان به شدت افت میکند و میتوانند هفتهها بدون تغذیه دوام بیاورند.
مطالعه دقیق رفتار این جانوران در طبیعت، از جمله ردیابی سنجابهای زمینی در دل زمستان، یکی از آن دسته حرفههای میدانی و کمترشناختهشده در زیستشناسی است که کمتر کسی از وجودشان خبر دارد. در این باره میتوان به فهرستی از عجیبترین مشاغل جهان نگاهی انداخت که برخی از آنها به طور مستقیم با پژوهش روی حیات وحش سروکار دارند.
برخی از این گونهها، بهویژه جمعیتهای جدا افتاده جوجهتیغی در مناطق ساحلی و جزیرهای اروپا، در زیستگاههایی زندگی میکنند که از نظر انزوای جغرافیایی با عجیبترین جزایر خالی از سکنه جهان قابل مقایسه است.
پیش از فرارسیدن سرما، هیبرناتورها هفتهها یا حتی ماهها زمان صرف پرخوری و انباشت چربی بدن میکنند، بهویژه نوعی چربی به نام چربی قهوهای که برای تولید گرما در آغاز فرایند بیدار شدن استفاده میشود، و همزمان به دنبال لانه یا سوراخی امن و عایقبندیشده در برابر سرما و شکارچیان میگردند.
برخی گونهها وزن بدن خود را تا حدود یکسوم افزایش میدهند تا انرژی کافی برای عبور از زمستان داشته باشند. این استراتژی بقا در اقلیمهایی با کمبود شدید منابع طبیعی، از جمله مناطق کوهستانی و قطبی، حیاتی است؛ نوعی چالش زیستی که از جهاتی یادآور سازگاری موجودات با مناطقی از جهان است که هرگز باران نمیبینند و باید با کمبود مزمن منابع کنار بیایند.
انتخاب مکان مناسب برای خواب زمستانی نیز اهمیت زیادی دارد. برخی جانوران مانند خفاشها به صورت گروهی و در دستههای بزرگ در غارها جمع میشوند تا با تجمع بدنی گرمای بیشتری حفظ کنند، در حالی که سنجابهای زمینی معمولاً لانههای انفرادی عمیقی زیر خط یخبندان خاک حفر میکنند تا از سرمای شدید سطح زمین در امان بمانند.
بیدار شدن از خواب زمستانی معمولاً ترکیبی از عوامل درونی و بیرونی است؛ ساعت زیستی سالانه یا ریتم فصلی درونی بدن، افزایش دمای محیط در اوایل بهار، تغییرات هورمونی و کاهش ذخایر چربی بدن همگی میتوانند سیگنال بیدار شدن را فعال کنند.
جالب است بدانیم که بسیاری از هیبرناتورهای واقعی حتی در دل زمستان و بدون هیچ محرک بیرونی، هر چند هفته یکبار به طور موقت از خواب عمیق بیدار میشوند، دمای بدنشان را برای چند ساعت به حالت طبیعی بازمیگردانند و دوباره به خواب زمستانی برمیگردند. پژوهشگران مؤسسه زیستشناسی قطبی دانشگاه آلاسکا فربنکس که سالهاست فیزیولوژی سنجابهای زمینی قطبی را بررسی میکنند، نشان دادهاند این بیداریهای دورهای بخش قابل توجهی از کل انرژی مصرفی حیوان در طول زمستان را به خود اختصاص میدهند.
خواب زمستانی با وجود آنکه راهبردی برای بقا است، بدون خطر نیست. اگر حیوان پیش از زمستان چربی کافی ذخیره نکرده باشد، ممکن است پیش از رسیدن بهار از گرسنگی یا سرمای شدید تلف شود، و هر گونه اختلال یا بیدارشدن اجباری در میانه خواب میتواند ذخایر انرژی حیاتی او را به شدت کاهش دهد.
مزاحمت انسانی، مانند ورود به غارهایی که خفاشها در آنها هیبرنیت میکنند، میتواند حیوان را از خواب عمیق بیدار کند و او را مجبور به مصرف بخش بزرگی از انرژی ذخیرهشدهاش پیش از موعد کند. یکی از نمونههای مستند و خطرناک برای خفاشهای هیبرنیتکننده در آمریکای شمالی، بیماری قارچی موسوم به سندروم پوزه سفید است که باعث بیدار شدن مکرر و نابهنگام خفاشها از خواب زمستانی و در نهایت مرگ آنها از گرسنگی میشود.
حیوانی که تازه از خواب زمستانی بیدار شده نیز به دلیل کندی حرکات و ضعف موقت بدن، در برابر شکارچیان آسیبپذیرتر از حالت عادی است، به همین دلیل بسیاری از گونهها روند بیدار شدن را به تدریج و در محیطی امن انجام میدهند.
انسان به طور طبیعی وارد هیبرناسیون نمیشود، زیرا بدن ما فاقد سازوکارهای فیزیولوژیک لازم برای کاهش ایمن دمای مرکزی بدن و متابولیسم تا آن حد است. با این حال، پژوهشگران فضایی و پزشکی سالهاست در حال بررسی امکان القای مصنوعی نوعی تورپور کنترلشده در انسان هستند.
آژانس فضایی اروپا و ناسا در سالهای اخیر مطالعاتی درباره امکان استفاده از تورپور القایی برای کاهش نیاز به غذا و اکسیژن در سفرهای طولانی فضایی، مانند سفر احتمالی به مریخ، انجام دادهاند. این ایده از فیزیولوژی هیبرناتورهای واقعی الهام گرفته شده، اما تا امروز هیچ روش ایمن و اثباتشدهای برای واردکردن انسان به حالتی مشابه خواب زمستانی وجود ندارد.
در نهایت باید گفت آنچه در روایتهای عامیانه گاهی هیبرناسیون انسانی نامیده میشود، معمولاً چیزی جز خواب طولانی یا کاهش موقت فعالیت بدن در برابر سرما نیست و از نظر علمی هیچ شباهت واقعی به فیزیولوژی پیچیده هیبرناسیون در جانوران ندارد.
خواب زمستانی پدیدهای متنوعتر از آن چیزی است که در نگاه اول به نظر میرسد. هیبرناسیون واقعی، با افت شدید دمای بدن و متابولیسم، تنها در گروه محدودی از پستانداران مانند سنجابهای زمینی، مارموتها، خفاشها و جوجهتیغیها دیده میشود، در حالی که خرسها حالتی سطحیتر به نام تورپور کارنیووران را تجربه میکنند و خزندگان و دوزیستان از سازوکار جداگانهای به نام برومیشن استفاده میکنند. همه این جانوران با ذخیره چربی، یافتن پناهگاه امن و تنظیم دقیق ساعت زیستی درونی خود را برای عبور از فصلی که غذا کمیاب است آماده میکنند، و بیدار شدنشان نیز نتیجه ترکیبی از سیگنالهای درونی و بیرونی است.
تیم تحریریه
دیدگاه شما برای ما ارزشمند است
تمامی حقوق برای سایت چه خبر محفوظ است
