Температура тела и ритмика спячки бурундука Eutamias sibiricus в различных диапазонах окружающих температур

Целью работы является изучение хода зимней спячки сибирского бурундука в широком температурном диапазоне, выявление оптимальной для спячки температур среды и способности к зимовке при относительно низких окружающих температурах. Перед периодом спячки в конце августа трем зверькам, у которых выполнены наблюдения за температурой тела, были проведены операции по хирургическому вживлению термохронов – температурных накопителей DS-1922L-F5. Ритмику спячки четырех бурундуков проводили по изменению температуры в подстилке гнезда,зимовальных домиках зверьков. После перевода зверька в подземную лабораторию, где температура среды была –4 °С, градиент между температурами тела и среды вырос почти на 8 °С, а с понижением температуры среды увеличился до 12÷ 14 °С. Снизилась продолжительность периодов гипотермии, возросла частота пробуждений. Минимальная температура тела была не ниже 1о . Наиболее продолжительные периоды гипотермии отмечены у зверьков в диапазоне температур от –4 до 4 °С, достигая 226 ÷283 ч (9,4–11,8 сут.). Средняя продолжительность интервалов гипотермии за спячку у двух бурундуков, зимовавших при температурах ниже –6 °С, была 73 и 99 ч, у остальных особей 174÷188 ч. Зимняя спячка бурундука в Якутии оптимально проходит в температурном диапазоне от –4÷–6 °С до 5–6 °С. При температурах среды выше 12–14 °С спячка прекращается. Температура среды ниже –6÷–10 °С способствует изменению ритмики спячки, продолжительность интервалов гипотермии становится минимальной, как и при высоких положительных температурах. Полученные материалы, несомненно, расширяют представления о способности к зимней спячки относительно мелких млекопитающих при низких (до –10 °С) температурах среды. Данные могут быть использованы при сравнительном изучении зимней спячки относительно мелких, до 100 г, зимоспящих млекопитающих (хомячки, сони).

1. Тавровский В.А., Егоров О.В., Кривошеев В.Г. и др. Млекопитающие Якутии. М.: Наука; 1971. 660 с.

2. Винокуров В.Н., Соломонова Т.Н. Экология и жизненный цикл Якутского бурундука (Tamias sibiricus jacutensis Ognev, 1936). Якутск: Изд-во ЯГУ; 2002. 122 с.

3. Ануфриев А.И. Механизмы зимней спячки мелких млекопитающих Якутии. Новосибирск. Изд-во СО РАН; 2008. 157 с.

4. van Breukelen F., Martin S.L. Translational initiation is uncoupled from elongation at 18°C during mammalian hibernation. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2001;281:1374–1379.

5. Van Breukelen F., Martin S.L. Reversible depression of transcription during hibernation. Journal of Comparative Physiology B. 2002;172(5):355–361.

6. Prendergast B.J., Freeman D.A., Zucker I., Nelson R.J. Periodic arousal from hibernation is necessary for initiation of immune responses in ground squirrels. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2002;282(4):1054–1062. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00562.2001

7. D’Alessandro A., Nemkov T., Bogren L.K., et al. Comfortably numb and back: plasma metabolomics reveals biochemical adaptations in the hibernating 13-lined ground squirrel. Journal of Proteome Research. 2017;16(2): 958–969.

8. Wiersma M., Beuren T.M.A., de Vrij E.L., et al. Torpor-arousal cycles in Syrian hamster heart are associated with transient activation of the protein quality control system. Comparative Biochemistry and Physiology. Part B, Biochemistry & Molecular Biology. 2018;223:23–28.

9. Ballinger M.A., Andrews M.T. Nature’s fat-burning machine: brown adipose tissue in a hibernating mammal. Journal of Experimental Biology. 2018;221(Suppl_1): jeb162586. https://doi.org/10.1242/jeb.162586

10. Ануфриев А.И. Экологические механизмы температурных адаптаций млекопитающих и зимующих птиц Якутии. Новосибирск: Издательство СО РАН; 2013. 214 с.

11. Ануфриев А.И., Ядрихинский В.Ф. Температурная регуляция процессов зимней спячки у длиннохвостого суслика Spermophilus undulatus Pallas, 1778. Принципы экологии. 2019;8(3):12–23. https://doi.org/10.15393/j1.art.2019.9322

12. Ануфриев А.И. Динамика и скорость роста температуры тела у зимоспящих при пробуждениях. Принципы экологии. 2020;9(4):3–15.

13. Слоним А.Д. Экологическая физиология животных. М.: Высшая школа; 1971. 448 с.

14. Калабухов Н.И.Летняя спячка сусликов (C. fulvus и C. pygmaeus). Труды Лаборатории экспериментальной биологии Московского зоопарка. 1929;5:163–176.

15. Kayser Ch. The physiology of natural hibernation. N.Y: Pergamon Press; 1961. 325 p.

16. Pengelley E.T., Fisher K.C. Onset and cessation of hibernation under constant temperature and light in the golden-mantled ground squirrel (Citellus lateralis). Nature. 1957;180:1371–1372. https://doi.org/10.1038/1801371b0

17. Pengelley E.T., Fisher K.C. The effect of temperature and photoperiod on the yearly hibernating behavior of captive golden-mantled ground squirrel (Citellus lateralis tescorum). Canadian Journal of Zoology. 1963; 41(6):1103–1120. https://doi.org/10.1139/z63-087

18. Strumwasser F. Factors in the pattern, timing and predictability of hibernation in the squirrel, Citellus beecheryi. American Journal of Physiology. 1959;196(1):8–14.

19. Pengelley E.T., Fisher K.C. The effect of temperature and rhythmical arousal ground squirrels (Citellus lateralis). Canadian Journal of Zoology. 1961;39(1):105–120.

20. Ortmann S., Heldmaier G. Regulation of body temperature and energy requirements of hibernating Alpine marmots (Marmota marmota). American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2000;278(3):698–704.

21. Oklejewicz M., Daan S., Strijkstra A.M. Temporal organization of hibernation in wild-type and tau mutant Syrian hamsters. Journal of Comparative Physiology B. 2001;171(5):431–439. https://doi.org/10.1007/s003600100193

22. Hut R.A., Barnes B.M., Daan S. Body temperature patterns before, during, and after semi-natural hibernation in the European ground squirrel. Journal of Comparative Physiology B. 2002;172(1):47–58. https://doi.org/10.1007/s003600100226

23. Duboeus R. Physiological compared (Etude sur le mechanism de la thermogenèse of dusommeil chez mammifères). Paris; 1898. 286 p.

24. Lyman Ch. P., Willis J.S., Malan A., Wang L.C.H. Hibernation and torpor in mammals and birds. N.Y.-L.: Acad. press. 1982. 318 p.

25. Galster W., Morrison P.R. Gluconeogenesis in arctic ground squirrels between periods of hibernation. American Journal of Physiology. 1975;228(1):325–330. https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1975.228.1.325

26. Willis L.S., Goldman S.S., Foster R.F. Tissue K-concentration in relation to the role of kidney in hibernation and in the cause of periodic arousal. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology. 1971;39(3):437–445. https://doi.org/10.1016/0300-9629(71)90307-0

27. French A.R. Allometries of the duration of torpid and euthermic intervals during mammalian hibernation: a test of the theory of metabolic control of the timing of changes in body temperature. Journal of Comparative Physiology B. 1985;156(1):13–19. https://doi.org/10.1007/BF00692921

28. Buck С.L., Barnes B.М. Effects of ambient temperature on metabolic rate, respiratory quotient, and torpor in an arctic hibernator. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2000;279(1):255–262 https://doi.org/10.1152/ajpregu.2000.279.1.R255

29. Чунков М.М., Омаров К.З., Суров А.В. Предварительные данные по зимней спячке хомяка Брандта (Mesocricetus brandti). В кн.: Теоретические и практические аспекты действия естественной и искусственной гипотермии на организм: Тезисы докладов Всероссийской конференции, г. Махачкала, 1–3 октября 2021 г. Махачкала; 2021. С. 26–27.

30. Ушакова М.В., Феоктистова Н.Ю., Петровский Д.В. и др. Особенности зимней спячки хомячка Эверсмана (Allocricetulus eversmanni Brandt, 1859) из Саратовского Заволжья. Поволжский экологический журнал. 2010;(4):415–422.

31. Чунков М.М. Особенности экологии хомяка Радде (Mesocricetus raddei avaricus) в условиях изменения характера землепользования в Горном Дагестане: Дис. … канд. биол. наук. М. 2020. 177 с.

32. Kristofersson R., Soivio A. Hibernation of the hedgehog (Erinaceus europaeus L.). The periodicity of hibernation of undisturbed animals during the winter in a constant ambient temperature. Annales Academiae Scientiarum Fennicae. Ser. A, IV. Biol.80:1-22.

33. Heller H., Poulson T.L. Circanian rhythms-II. Endogenous and exogenous factors controlling reproduction and hibernation in chipmunks (Eutamias) and ground squirrel (Spermophilus). Comparative Biochemistry and Physiology. 1970;33:357–383.

34. Штильмарк Ф. Бурундук. Охота и охотничье хозяйство. 1968;(5):14–16. Shtilmark F. Chipmunk. Hunting and game management. 1968;(5):14–16.

35. Магомедов М.-Р.Д., Омаров К.З. Интенсивность питания и энергетические потребности хомяка Радде в различные периоды жизнедеятельности. Экология; 1994(4):39–45.

36. Погосян А.Р. Эколого-биологический очерк малоазиатского хомяка в условиях Армянской ССР. Изв. АН. Арм. ССР, Биол. и с.х. науки, 1951;(1):27–39.

37. Ануфриев А.И. Организация и регуляция ритмов зимней спячки у зимоспящих различной экологической специализации. В кн.: Теоретические и практические аспекты действия естественной и искусственной гипотермии на организм. Тезисы докладов Всероссийской конференции, г. Махачкала, 1–3 октября 2021 г. Махачкала; 2021. С. 6–7.