Зимние диеты? Секрет в охлаждении конечностей

Известно, что крупные млекопитающие в умеренном климате снижают метаболизм зимой. Но является ли это механизмом для выживания при нехватке пищи или просто следствием меньшего количества еды? Для благородного оленя загадку решила группа Вальтера Арнольда из Исследовательского института экологии дикой природы Венского университета ветеринарной медицины. Результаты опубликованы в Journal of Experimental Biology.

Хотя умеренный климат Центральной Европы обеспечивает обилие пищи летом, зимой найти достаточно еды гораздо проблематичнее. Многие мелкие млекопитающие избегают проблемы, впадая в спячку, но крупные животные, как правило, этой стратегией не пользуются. Крупные млекопитающие остаются активными круглый год, но также должны снижать метаболизм из-за сравнительной нехватки пищи. Например, известно, что благородные олени снижают частоту сердечных сокращений (ЧСС) и позволяют своим конечностям значительно охлаждаться зимой. Эти изменения интерпретировались как механизм сохранения энергии, но могли просто отражать тот факт, что животные не могут найти достаточно еды, так как процесс пищеварения напрямую влияет на метаболизм жвачных.

Чтобы понять, как олени минимизируют энергозатраты, Кристофер Турбилл и его коллеги вживили специальные передатчики в сетку (переднюю часть желудка) 15 самкам благородного оленя и в течение 18 месяцев, включая две зимы, отслеживали ЧСС и температуру желудка животных. Олени жили в условиях, близких к естественным, но их потребление пищи строго контролировалось учеными (количество и содержание белка). Также регистрировалась температура воздуха, а статистическое моделирование использовалось для разделения эффектов различных факторов.

Сезон замедления

Наиболее поразительный результат заключался в том, что олени снижали ЧСС зимой независимо от количества съеденной пищи. ЧСС 65–70 ударов в минуту в мае постепенно снижалась примерно до 40 ударов в минуту в течение зимы, даже когда оленям предоставляли много богатой белком пищи. Поскольку ЧСС — хороший показатель уровня метаболизма, как отмечает Турбилл, «снижение метаболизма происходило именно тогда, когда пищи обычно мало, хотя наши животные всегда имели достаточно еды. Это показывает, что олени каким-то образом «запрограммированы» на сохранение резервов зимой». Огромный рост ЧСС весной, в начале брачного сезона, также был частью внутренней программы животных и не был связан с изменением доступности пищи.

Как и ожидалось, когда оленям предлагали меньше пищи, их ЧСС падала еще сильнее. Однако, что удивительно, этот эффект наблюдался и летом и не был вызван исключительно уменьшением объема пищеварения. Это показывает, что благородные олени реагируют как на зимний сезон, так и на нехватку пищи активным снижением метаболизма.

Турбилл, Арнольд и их коллеги обнаружили, что снижение ЧСС было связано со снижением температуры желудка (внутренней температуры тела), что предполагает регуляцию внутреннего теплопродукции для корректировки энергозатрат. Однако относительно небольшие изменения температуры желудка оказывали большее, чем ожидалось, влияние на скорость метаболизма, что подразумевает наличие у животных дополнительного механизма экономии энергии.

Ключом к объяснению результатов стали предыдущие исследования группы Арнольда, которые показали, что благородные олени могут значительно снижать температуру ног и других конечностей, особенно в холодные зимние ночи. Таким образом, вероятно, небольшое снижение температуры желудка указывает на гораздо большее снижение температуры всего тела оленя, что могло бы объяснить существенное снижение ЧСС и метаболизма.

«Возможно, более крупные животные способны использовать свой размер для создания температурных градиентов, — предполагает Арнольд. — Это позволило бы им резко снизить метаболизм без необходимости значительного снижения внутренней температуры тела. Похоже, что периферическое охлаждение может быть важным механизмом для благородных оленей — и, возможно, других крупных млекопитающих — для сохранения энергии зимой и в условиях нехватки пищи».