Зимний сон черного американского медведя отличается от такового у мелких млекопитающих. В отличие от них, температура тела медведя падает в среднем до 33−34°С, но обмен веществ при этом снижается на 75%. Дышит спящий медведь всего один-два раза в минуту, а сердцебиение падает до 9 ударов в минуту.

Подробнее...

Медведь спит не так, как сурки и суслики. Температура его тела снижается незначительно, зато обмен веществ падает на три четверти. Это позволяет крупному зверю не есть, не пить и не выделять отходы месяцами.

Черный американский медведь То, что медведь зимой спит, знают даже малые дети. Но подробностей медвежьей спячки до сих пор не знали и специалисты-зоологи. В основном, из-за трудности сбора данных — ведь не полезешь же в берлогу к медведю, чтобы измерить ему температуру. Биологам из Института арктической биологии Университета Аляски (Institute of Arctic Biology at the University of Alaska) в Фэрбенксе помогла телеметрия. Ученые вели наблюдения за пятью американскими черными медведями (Ursus americanus) – обитателями Аляски. Сначала животных отловили и под наркозом снабдили разными датчиками. Вживленный радиопередатчик передавал величину температуры тела, электрокардиограмму и электромиограмму (график электрической активности мышц). Подопытных медведей выпустили на изолированную лесную территорию, где в положенный срок они залегли в сооруженные для них искусственные берлоги.

Сон под присмотром

«Берлоги» представляли собой деревянные ящики с подстилкой, снабженные инфракрасными видеокамерами, измерителем активности и телеметрической антенной. Здесь же имелся анализатор выдыхаемого воздуха, измеряющий потребление кислорода и уровень углекислого газа.

Видеонаблюдение показало, что медведи спят, свернувшись калачиком — такая поза обеспечивает максимальную экономию тепла и воды. В среднем раз в два дня они начинают ворочаться, меняют позу, подгребают подстилку, но полностью не просыпаются. Самое интересное состояло в изучении их метаболизма, который позволяет им в течение 5−7 месяцев не есть, не пить и не выделять продукты жизнедеятельности.

Оказалось, что медведи спят не так, как мелкие млекопитающие, такие как сурки, суслики или летучие мыши. «Как правило, скорость обмена веществ у животных на каждые 10 градусов снижения температуры тела падает на 50%, но у медведей обмен снижается на 75%, хотя температура тела – всего на 5−6 градусов», — отмечает Эвинд Тойен (Øivind Tøien), руководитель исследования. Нормальная медвежья температура тела (37−38°С) падает в среднем до 33−34°С, но никогда не снижается ниже 30 градусов (это критическая температура для функционирования нейронов). Температура тела не всегда одинакова, она повышается и понижается в течение многодневных циклов. Дышит спящий медведь всего один-два раза в минуту. Скорость сердечных сокращений падает с 55 до 9 ударов в минуту (в среднем), при этом она меняется в зависимости от дыхания: сердце бьется чаще на вдохе и почти останавливается на выдохе. С учетом всех показателей уровень метаболизма спящего медведя составляет всего 25% от нормы.

Биологи ожидали, что когда медведи проснутся и выйдут из берлоги, их обмен веществ сразу же восстановится. Но оказалось, это не так: у проснувшихся животных метаболизм составлял всего половину от нормы, хотя температура тела достигла 37°С. Только через две-три недели жизнедеятельность животных достигла нормального уровня.

На следующем этапе ученые собираются изучить изменения в активности определенных генов, которые вызывают такие значительные сдвиги в медвежьем организме при спячке.

Медведи помогут понять людей

Исследование физиологии крупных млекопитающих во время спячки поможет понять механизмы выживания человека во время вынужденного длительного охлаждения. А также грамотно применять метод снижения температуры тела в медицинских целях, считают авторы работы.

О зимней спячке американских медведей можно прочитать в последнем выпуске Science.

Источник: Infox.ru

Полное прекращение выбросов парниковых газов вовсе не решит проблему глобального потепления. Температура продолжит свой рост по инерции еще как минимум тысячу лет, показывают расчеты американских климатологов.

Ученые из Вашингтонского университета (University of Washington, Сиэтл, США) аспирант Кайл Армор (Kyle Armour) и профессор Джерард Ро (Gerard Roe) построили модель, которая показала, что даже если выброс всех парниковых газов прекратится, то потепление не остановится, и температура воздуха на нашей планете продолжит расти как минимум тысячу лет. При самом оптимистичном сценарии температура снизится лишь на 0,56 °C. Напомним, что средняя температура по планете выросла с середины XIX века на 0,8 С, а в Северном полушарии эта цифра чуть больше, она составляет 0,8—1°C .

Естественно, добавляют ученые, рассчитывать на то, что выбросы парниковых газов внезапно прекратятся, нельзя. Задача перед учеными стояла совсем другая – выяснить, как климат Земли будет реагировать на такую ситуацию. «Climate commitment – этот термин используется для обозначения потепления, которое продолжает происходить в том случае, когда влияние деятельности человека прекращается. Это понятие очень важно для науки и для принятия политических решений в области сокращения выбросов парниковых газов. Оно определяет уровень минимальных климатических изменений, с которыми мы можем столкнуться», — пишут авторы исследования в статье «Climate commitment in an uncertain world», опубликованной в последнем номере журнала Geophysical Research Letters.

Аэрозоли смягчают потепление

Причин, почему потепление в любом случае продолжится, несколько. Прежде, всего, объясняют авторы, парниковые газы, однажды попав в атмосферу, остаются в ней тысячи лет. Другой важный фактор — аэрозоли. Это взвеси крошечных частиц жидкости или твердого вещества (соответственно, пар или дым). Аэрозоли могут быть природного происхождения (источники — морская соль, пыль, песок, вулканический пепел) или антропогенного (сульфаты, нитраты, частицы сажи, которые выбрасываются в воздух при сжигании ископаемого топлива). Климатологам известна способность аэрозолей влиять на климат – они могут смягчать парниковый эффект, отражая солнечные лучи.

Поэтому ситуация, при которой в атмосфере останутся лишь парниковые газы, а аэрозоли исчезнут (поскольку они «живут» меньше), очень неблагоприятная. Ведь в этом случае парниковые газы продолжат удерживать тепло, а смягчать его будет некому. «При остановке выбросов парниковых газов количество аэрозолей в атмосфере может резко сократится. Тогда мы увидим резкий рост температуры в течение нескольких десятилетий», — говорит Армор.

«Впрочем, это вовсе не аргумент в пользу того, что выбросы аэрозолей нужно поддерживать на высоком уровне. Наши расчеты лишь показывают, что простое сокращение выбросов или даже их полное прекращение проблему не решат. И чем дольше происходит выброс и накопление в атмосфере этих газов, тем ситуация становится хуже», — подводят итог ученые.

Источник: Infox.ru

Самцы и самки воробьёв по-разному слышат друг друга в зависимости от времени года. К такому выводу пришли зоологи из Университета штата Джорджия (США), исследовавшие работу периферической слуховой системы птиц — то есть уха и располагающихся в нём слуховых рецепторов. Учёных интересовало, меняется ли как-то чувствительность уха птиц к частотам и последовательности звуков в руладах друг у друга.

В сезон размножения самки и самцы воробьёв слышат друг друга по-разному. (Фото Tero Niemi.)У самцов воробьёв, как пишут исследователи в журнале Proceedings of the Royal Society B, ничего интересного не обнаружилось: они слышали одинаково что летом, что зимой. У самок всё иначе: в сезон размножения они лучше различают частоты, но хуже — последовательность звуковых сигналов. Можно сказать, что они лучше слышат интонацию и индивидуальный тембр голоса, но при этом у них сливаются вместе «слова». С наступлением осени слуховые особенности у самок исчезали, и они начинали слышать так же, как самцы.

Эти результаты демонстрируют, что нейронная пластичность, которая помогает выжить в постоянно меняющихся условиях среды, имеет место не только в мозгу, но и в периферических отделах нервной системы. Сами чувствительные нейроны, которые принимают сигналы непосредственно из среды, могут менять свои настройки и акцентировать те или иные параметры сигнала. Скорее всего, такие изменения связаны с тем, что летом самкам нужно выбирать брачного партнёра, а осенью и зимой становится важнее поиск пищи, и тут нужно вовремя услышать голос товарища, который нашёл еду.

Любопытно, что похожие изменения в восприятии звука проявляются и у человека: известно, что женщины слышат по-разному в зависимости от стадии менструального цикла. Так что взаимные семейные упрёки (в стиле «Ты не слышишь, когда я говорю!») могут иметь под собой некое нейрофизиологическое обоснование — как у людей, так и у воробьёв.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Считается, что мел-палеогеновое вымирание, случившееся около 65 млн лет назад, изничтожило динозавров, но в основном пожалело других рептилий. Не тут-то было. Николас Лонгрич из Йельского университета (США) и его коллеги пришли к выводу, что исчезло примерно 83% ящериц и змей.

Хищная ящерица Palaeosaniwa преследует парочку эдмонтозавров. За погоней наблюдают змея Cerberophis и «президентская» ящерица Obamadon. (Изображение Carl Buell.)Это, конечно, не сенсация, скорее даже наоборот: теперь вымирание выглядит более последовательным, поскольку трудно представить себе катастрофу, способную уничтожить динозавров, оставив про запас змей и ящериц. Невозможно стереть с лица земли доминирующих хищников и травоядных, не вызвав разрушения экосистем в массовом масштабе.

Что бы ни стало первопричиной вымирания — падение метеорита в Мексике или продолжительный вулканизм в Индии, — перед катаклизмом змеи и ящерицы чувствовали себя превосходно (в отличие от постепенно приходивших в упадок динозавров): в ископаемой летописи зафиксировано 27 видов ящериц и три — змей. После катастрофы в живых остались только пять видов, причём большинство исчезнувших пропало из летописи совершенно внезапно.

Если действительно атмосфера потускнела от газов, пыли и пепла и большинство растений погибли, то травоядные должны были последовать их примеру, и только потом пришла бы очередь хищников. Вполне вероятно, что сравнительно безболезненно из мелового периода вышли только падальщики и охотившиеся на них животные. Это означает, что, когда все вокруг стали падать замертво, наступил расцвет жуков, червей и личинок. А последние, скорее всего, и были пищей для оставшихся в живых.

Г-н Лонгрич полагает, что полученные его группой выводы согласуются с метеоритной гипотезой, несмотря на недавно представленные, казалось бы, исчерпывающие доказательства в пользу вулканов.

Надо заметить, что авторы опираются в основном на данные из Северной Америки, но подают свои выводы как общемировые. Действительно, если вымирание случилось из-за падения метеорита в Мексике, после чего пыль затмила солнце, то и основная доля исчезновений должна была произойти в Америке. Но надо ещё доказать, что то же самое случилось в других частях света.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Живорождение могло возникнуть 280 млн лет назад, а то и раньше, полагают авторы нового исследования, которое фокусировалось на мезозавре — одной из первых водных рептилий. Она жила в Южной Америке и Южной Африке в те времена, когда эти массивы суши были нераздельно слиты в гигантский суперконтинент Пангея.

Уругвайская находка эмбриона мезозавра (изображение авторов работы)Мезозавры (возможно, что уже их предки) не могли нести яйца с жёсткой оболочкой — по крайней мере в первые несколько миллионов лет эволюции, считает ведущий автор Грасиела Пиньеро, представляющая Уругвай. «После недавнего обнаружения эмбрионов мезозавров можно утверждать с высокой степенью уверенности, что вынашивание плода развилось в начале эволюции амниотов, учитывая, что мезозавры находятся среди наиболее базальных рептилий и что они датируются началом пермского периода», — подмечает специалист.

Учёные нашли исключительно хорошо сохранившиеся эмбрионы мезозавров в Уругвае и Бразилии. Условия окружающей среды позволили окаменеть мягким тканям, нервам и кровеносным сосудам.

Живорождение и откладывание яиц имеют свои достоинства и недостатки. Благодаря твёрдой, минерализованной оболочке яйца упрощают размножение на суше. Но многие сухопутные животные, в том числе человек, предпочитают живорождение. Возможно, эта способность развилась для спасения от хищников (яйцам сколько ещё лежать неподвижно, а живой детёныш почти сразу готов отползать).

Поскольку останки взрослых особей и детёнышей найдены вместе, исследователи полагают, что мезозавры заботились о молодняке.

При этом по крайней мере некоторые мезозавры пытались рожать в очень солёной воде. «В Уругвае они, возможно, первым делом обжили мелководье геологической формации Мангрульо, где под влиянием засушливого климата и увеличившегося испарения образовались солёные болота с гниющей органикой, — поясняет г-жа Пиньеро. — С такими условиями могли мириться лишь несколько условно-патогенных микроорганизмов». Но мезозавры умудрялись выживать. Вполне возможно, что детёныши рождались уже с солевыми железами.

Кроме того, существует убедительное доказательство того, что гигантские плотоядные рептилии с четырьмя ластами, известные как плезиозавры, тоже рожали будь здоров. Робин О'Киф из Университета Маршалла (США) и его коллеги обнаружили большой эмбрион в утробе матери. Самка достигала в длину 4,5 м и жила 78 млн лет назад.

«Плод очень крупный по сравнению с матерью, гораздо больше, чем мы могли бы ожидать по другим рептилиям, — отмечает г-н О'Киф. — Многие современные животные, рождающие больших единичных детёнышей, социализированы и заботятся о потомстве. Мы полагаем, что плезиозавры могли развить аналогичное поведение, напоминая в этом смысле больше дельфинов, чем других рептилий».

Но эмбриону есть и другое объяснение — каннибализм. «Как ни странно, каннибализм чаще встречается у живородящих рептилий, способных на родительское попечение и социальное поведение», — срывает покровы г-жа Пиньеро.

Результаты исследования опубликованы в издании Historical Biology: An International Journal of Paleobiology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Североамериканский дикобраз (который, заметим, относится к иной группе грызунов, нежели обычные дикобразы вроде хохлатого), носит на себе 30 тысяч игл. Всякий, кто имел несчастье столкнуться на узкой дорожке с этим зверем, знает, как трудно избавиться от его игл, если они проникли в кожу. На конце каждой есть крохотные зазубрины, которые и затрудняют извлечение иглы из плоти.

Американские дикобразы, взрослый и детёныш (фото Don Johnston)Исследователи из Массачусетского технологического института и Женской больницы Бригэма (США) обнаружили у дикобразьих игл странную особенность. Чтобы пронзить ими тело, к ним почти не нужно прикладывать усилий. Причём облегчённое проникновение обеспечивают как раз те самые зазубрины, из-за которых иглы так трудно вытащить. Чтобы вонзить в плоть такую же иглу, но без зазубрин, нужно приложить почти вдвое бóльшую силу.

Флюоресцентная микрофотография кончика иглы американского дикобраза (фото Woo Kyung Cho / Brigham and Women's Hospital)Учёные решили изучить физику дикобразьих игл поподробнее. Результаты этой работы опубликованы в журнале PNAS. Если коротко, то вот они: игла дикобраза совмещает в себе черты зазубренного ножа (или пилы) и якоря; когда игла входит в тело, зазубрины помогают распределить давящую силу так, чтобы легче было проникнуть между волокнами тканей. Вонзить такую иглу проще по той же причине, по которой помидор легче резать зазубренным ножом, нежели ножом с гладким лезвием. Вытащить иглу мешают те же зазубрины, которые держатся за ткани, подобно якорям. И тут уже надо приложить силу, в четыре раза бóльшую, чем в случае гладкой иглы. 

Зазубрины покрывают иглы дикобраза не по всей длине, а лишь на протяжении нескольких миллиметров на её вершине — и этого, как выясняется, вполне достаточно. По словам исследователей, такие иглы могли бы весьма и весьма пригодиться в медицине. Зашивая разрезы, хирурги используют нитяные швы или скрепляют края раны чем-то вроде скрепок. Однако такие крепления со временем ослабевают, и это доставляет дополнительные проблемы. Применять же клеевое крепление по понятным причинам не всегда возможно: клеящие вещества часто слишком токсичны. Дикобразья игла могла бы стать удачной альтернативой, особенно если бы удалось модифицировать её так, чтобы она не только легко проникала и крепко сидела, но ещё и легко извлекалась. Такое приспособление вообще нашло бы себе самое широкое применение везде, не только в медицине. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Не так давно учёные выяснили, что поведение рыб может зависеть от того, из какой икринки они вывелись: из той, что созревала в передней части яичника матери, или из росшей в заднем его конце. Нечто похожее обнаружилось и у птиц. В статье, опубликованной в журнале Animal Behaviour, зоологи из Университета Ланкастера (Великобритания) пишут, что характер зебровых амадин зависит от того, появились они на свет раньше или позже своих сестёр и братьев.  

Самые смелые амадины получаются из тех, кто позже вылупился. (Фото peter.lindenburg.)Амадины насиживают кладку с первого отложенного яйца, то есть какие-то яйца греются дольше. Соответственно, есть птенцы, которые выводятся первыми, и есть те, что появляются последними; разница между теми и другими может достигать четырёх дней. Чтобы проверить, влияет ли это на судьбу птиц, учёные экспериментировали с кладками, делая так, чтобы у одних родителей птенцы появлялись одномоментно, а у других в разное время. Всего зоологи проследили за сотней птиц, и оказалось, что выводящиеся позже вырастают боле смелыми и любопытными.

Смелость амадин оценивали по тому, как часто они будут залетать в незнакомый открытый загон с кормушкой. Птички, родившиеся позже, смелее изучали незнакомое пространство и чаще прилетали к новой кормушке. Впрочем, если в случае с рыбами разницу в характерах можно было объяснить чисто физиологически — разницей кровоснабжения передней и задней доли яичника, то в случае с птицами нужно искать другое объяснение. Скорее всего, активность тех, кто вылупился последним, тренируется в первые же дни после появления на свет: чтобы получить свою порцию пищи, им приходится конкурировать со старшими, более крупными птенцами. И те пернатые, которым пришлось уже в малом возрасте проявить инициативу, сохраняют эту черту и во взрослом состоянии. 

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

В споре о причинах мел-палеогенового вымирания очередной залп сделали сторонники гипотезы об извержениях вулканов на Деканском плато в Индии, которые продолжались десятки тысяч лет. По их мнению, дело вовсе не в метеорите, а в насыщении атмосферы ядовитым уровнем серы и двуокиси углерода, что привело к глобальному потеплению и подкислению океана.

Разнообразие планктона снижалось, пока не остались одни неприхотливые малыши. (Изображение авторов работы.)Оппоненты, напротив, полагают, что газ и пыль, поднявшиеся в воздух после падения метеорита, который образовал кратер Чикшулуб в Мексике, закрыли солнце и привели к глобальному похолоданию, а также отравили морскую жизнь. А вулканическая активность (как и землетрясения с цунами) стали результатом удара.

На конференции Американского геофизического союза Герта Келлер из Принстонского университета (США) объявила о новых данных, которые явственно говорят о правоте первой гипотезы из упомянутых. В 2009 году нефтяники, бурившие у восточного побережья Индии, наткнулись на заполненные лавой отложения на глубине 3,3 км под поверхностью океана. Г-жа Келлер и её коллеги получили разрешение на анализ пород и нашли в них множество ископаемых, относящихся к границе мела и палеогена (примерно 65 млн лет назад).

Отложения несли слои лавы, которые прошли около полутора тысяч километров от Деканских траппов. Стоит отметить, что сегодня этот вулканический регион занимает территорию, эквивалентную площади Франции, но в конце мелового периода он был размером с Европу.

Анализ образцов показал, что в первые годы после извержений планктонные виды становились всё меньше и меньше, а их панцири — всё менее сложными. Большинство постепенно вымерло. В то же время начался расцвет особо выносливого планктона Guembilitria с небольшим, неприметным экзоскелетом.

Аналогичную картину группа г-жи Келлер обнаружила в морских донных отложениях из Египта, Израиля, Испании, Италии и Техаса. На долю Guembilitria приходилось от 80% и 98% останков. «Он будто таракан: когда всем плохо, ему хорошо», — острит г-жа Келлер.

Исследователи полагают, что на руку этому виду сыграло попадание в океан огромного количества серы в виде кислотных дождей. Там она связывалась с кальцием, делая его недоступным для существ, которые строили из данного элемента свои раковины и скелеты.

Примерно в то же время из летописи окаменелостей Индии исчезают и сухопутные животные и растения.

В прошлом та же группа нашла в Чикшулубе доказательства того, что метеорит не мог стать причиной вымирания. Отложения, содержащие иридий (редкоземельный элемент, который несут с собой астероиды), начинаются выше зоны вымирания. Кроме того, столкновение с небесным телом не привело к росту в породах серы и диоксида углерода до токсичного уровня.

По-видимому, астероид был слишком маленьким, чтобы вызвать глобальное вымирание.

На юге Китая ученые нашли уникальные ископаемые возрастом примерно 600 млн. лет. Похоже, это первые макроскопические организмы на нашей планете. Большинство напоминает современные бурые водоросли, но некоторые похожи на червей.

Ископаемое многоклеточное из формации Ланьтянь (Китай) возрастом 600 млн. лет Один из самых поразительных этапов развития жизни на нашей планете – эдиакарский — случился 635−542 млн. лет назад.

Тогда произошел огромный эволюционный скачок – после почти трех миллиардов лет исключительно микроскопической жизни появились первые макроскопические организмы. Таких необычных форм в природе не появится уже никогда. Окаменелости этого периода ученые делят на три группы, самая древняя из которых — авалонская. Ее возраст составляет примерно 575−565 млн лет. В основном это мягкотелые организмы, состоящие из отдельных фракталов. Размеры их тела варьировались от одного сантиметра до одного метра. Выглядели они настолько необычно, что долгое время ученые спорили, к какому царству – растений или животных их можно отнести. Но в конце концов решили, что это все-таки животные.

Отложения Ланьтянь

Похоже, группе ученых, которой руководит Сюньлай Юань (Xunlai Yuan) из Наньцзиньского института геологии и палеонтологии (Китай), удалось обнаружить самые первые макроскопические существа, которые жили еще до авалонской биоты. В формации Ланьтянь на юге Китая ученые описали несколько организмов, которые очень похожи на современные бурые водоросли и кольчатых червей.

Вообще-то, об ископаемых формации Ланьтянь ученые впервые узнали еще десять лет назад. Проблема состояла в точной датировке образцов. Дело в том, что отложения залегают там очень плотно. Например, в 150−тиметровых отложениях зашифрована история длиной в 90 млн лет. Из-за такой плотной упаковки датировать слои необыкновенно сложно. При помощи радиоуглеродного анализа удалось установить, что биота этой формации гораздо более древняя, чем можно было предположить. Ее возраст, по подсчетам ученых, составил примерно 635−577 млн лет.

Водоросли, черви и стрекающие

Как объясняет доктор Сюньлай Юань, эти организмы появились на Земле сразу после Мариноанского оледенения – одной из стадий глобального оледенения, когда нашу планету в течение многих миллионов лет сплошь покрывали льды (теория о существовании такого масштабного оледенения носит красивое название «Земля-снежок»). Как только лед растаял, океан стал теплеть и насыщаться кислородом. Это и привело, по мнению авторов, к новому витку эволюции – формированию макроскопических форм жизни.

Ископаемые организмы формации Ланьтянь ученые отнесли к пяти разным морфологическим типам: «Типы А и B очень напоминают современные водоросли, например бурую водоросль Postelsia palmaeformis. У них выделяется орган, с помощью которого они прикреплялись к субстрату, стебель и ветвящиеся лопасти», — пишут авторы исследования. Другие типы выглядели совсем необычно. «Типы С-Е, скорее, ближе к животным типа стрекающие. С веретенообразным телом, пищеварительной системой, окруженной оболочкой. Возможно, у них были и сократительные мышцы. Тип D и Е — вообще загадочный. Эти организмы напоминают червеобразных животных», — говорит доктор Сюньлай Юань.

По словам руководителя группы, все эти необычные организмы обитали в спокойных мелких водах, там, куда спокойно проникали солнечные лучи. А в пластах отложений они так и «законсервировались» в своем обычном положении.

Об ископаемых отложений формации Ланьтянь можно прочитать в cтатье «An early ediacaran assemblage of macroscopic and morphologically differentiated eukaryotes», опубликованной в последнем номере журнала Nature.

Источник: Infox.ru