Анабиоз как способ переживания живыми организмами неблагоприятных условий

Анабиоз как реальный рецепт вечной жизни — насколько это возможно

Что такое анабиоз

В переводе с древнегреческого, определение трактуется как «возвращение к жизни» или «оживление». Анабиоз является временным явлением на период от нескольких месяцев до миллионов лет — все зависит от того, кто или что в него впадает. В это время процессы жизнедеятельности организма (пульс, дыхание и т.п.) замедляются настолько, что их невозможно зафиксировать без специального оборудования.

Роль анабиоза в природе

Процесс замедления жизненных процессов позволяет различного рода организмам адаптироваться под неблагоприятные условия, выжить в них и вернуться к прежнему состоянию после нормализации окружающей среды. Важным условием анабиоза является сохранение целостности органелл и мембран. Основная роль этого процесса — выживание и сохранение популяции. Находясь в состоянии анабиоза, организм не претерпевает никаких изменений, останавливается его рост, развитие и взросление. Это позволяет ему существовать продолжительное время, в некоторых случаях тысячи и даже миллионы лет. Бактерии, грибки и некоторые виды вирусов идеально поддаются различным видам анабиоза (высушивание или замерзание), тем самым обеспечивая свое выживание в самых экстремальных условиях.

Кто впадает в анабиоз из животного мира

Основа любой жизни — вода. Процесс анабиоза также полностью завязан на воду — чем больше ее теряет организм, тем дольше он может прожить в полуживом состоянии. Способность утрачивать жидкость без вреда для здоровья есть у всех, включая человека. Однако есть предельная степень обратимого обезвоживания разных организмов. Например, тихоходки могут потерять до 100% воды и это никак им не навредит. Мыши способны с легкостью пережить потерю до трети объема жидкости в организме, а вот человеку доступна потеря не более 10% «телесной воды» без вреда для здоровья. Поэтому мы до сих пор и не покорили процесс временного умерщвления.

Говоря о животном мире, в состояние анабиоза могут входить не только микроорганизмы, но и высшие позвоночные. Доказательством тому служат неоднократные находки замерзших во льдах ящериц, которые оживали после оттаивания. Некоторые представители хладнокровных проводили в таком состоянии десятки лет. При этом есть случаи обнаружения во льдах и теплокровных животных (ежей, тушканчиков), находившихся в состоянии, близком к анабиозу. Проблема в том, что они были живы, но разбудить их не получалось никаким из известных способов.

В этом и заключается основная опасность анабиоза. Войти в это состояние проще, чем выйти из него. Родственницей этого сложного процесса является искусственная кома, но отличие ее в том, что в таком состоянии организм не прекращает обычную жизнедеятельность, для него требуется привычная температура среды, достаточное питание и прочие условия существования.

Однако у лягушек есть свой аналог анабиоза, позволяющий выживать в самых экстремальных условиях. Когда наступают холода, лягушки находятся на открытом воздухе — они сидят до тех пор, пока не оцепенеют. При этом их тела не замерзают, кровь и вода не превращается в лед и клетки организма не травмируются.

Происходит это по причине того, что во время замерзания в крови лягушки значительно увеличивается количество глюкозы. Она препятствует образованию кристаллов льда, а животное принимает желеобразную консистенцию.

Анабиоз человека — возможно ли?

Несмотря на множество сложностей, ученые активно исследуют процесс анабиоза человека. Успехи в этом направлении есть благодаря положительным результатам опытов над животными. Это дает надежду, что в будущем временное умерщвление станет доступно и для людей. Есть несколько удачных примеров, когда люди выживали в неестественных условиях и при этом не получали никаких повреждений, включая полное восстановление работоспособности головного мозга:

• в 1999 году шведский рентгенолог Анна Богенхольм провалилась под лед на озере и провела под водой 40 минут. Ее тело остыло до 14 градусов по Цельсию, но в результате реанимационных действий она ожила и не получила вреда здоровью;
• в 2001 году двухлетний Пауль Хинек очутился в сугробе и в течение нескольких часов его тело остыло до 18 градусов по Цельсию. После его спасения он полностью восстановился и остался здоров;
• 2006 год. 35-летний японец Мицутака Утикоси впав в состояние «спячки» смог протянуть без воды и пищи в горах в течение 24 дней. Это лучший пример анабиоза, когда у человека полностью пропал пульс, тело остыло до 22 градусов по Цельсию, а метаболизм практически остановился. Несмотря на такой стресс, работоспособность мозга и тела японца восстановились на все 100%.

Это далеко не все удачные примеры выживания людей в супер экстремальных условиях. Ясно только одно — временная смерть помогла выжить им, как бы странно это ни звучало.

Источник

Анабиоз — что это за явление? Кто впадает в анабиоз? Роль анабиоза как способа переживания неблагоприятных условий

В природе существуют механизмы, защищающие растения и животных от пагубных воздействий окружающей среды, климатических и экологических условий. Одни впадают в спячку, другие приостанавливают развитие, но самый совершенный способ выживания — анабиоз. Что это такое и кто в него впадает, рассмотрим в статье ниже.

Определение

В переводе с древнегреческого анабиоз означает «возвращение к жизни». Определение анабиоза согласно «Википедии» — это временное прекращение или торможение процессов жизнедеятельности под влиянием внешних либо внутренних факторов. Все протекающие в организме процессы (дыхание, пульс и т. д.) замедленны настолько, что определяются только с применением специального оборудования.

В состояние анабиоза живые организмы впадают при резкой смене условий существования в худшую сторону. После улучшения условий начинается восстановительный период и переход к привычному для жизнедеятельности режиму.

Роль в природе

В природе анабиоз встречается не только среди животных организмов. Он широко распространен среди микроорганизмов, в числе которых бактерии и некоторые виды водорослей. Анабиоз также представлен в растительном мире.

Научно-исследовательской работой ученых доказана роль анабиоза как способа переживания неблагоприятных условий. Они сделали вывод, что в процессе эволюции отдельные виды растений и микроорганизмов приспособились впадать в состояние анабиоза и находиться в нем от нескольких месяцев до миллионов лет, а затем возобновлять естественные процессы жизнедеятельности.

Классификация

В природе выделяют два вида анабиоза:

• Вынужденный анабиоз. Данный вид наступает на любом этапе развития организма, происходит это по причине значительного неблагоприятного воздействия окружающей среды и прекращается при улучшении условий существования.
• Сезонный (онтогенетический) анабиоз. Такое состояние возникает на определенном этапе онтогенеза организмов. Кроме того, он характеризуется способностью эмбриона приспосабливаться к негативному влиянию внешней среды обитания, к примеру, когда яйца ракообразных находятся в состоянии покоя.

Относительно характера изменений воды и ее количества в организмах, в связи с которым произошел переход к состоянию анабиоза, также можно определить некоторые виды:

1. Что это — анабиоз, вызванный высыханием организмов? Для обозначения данного состояния зачастую используется термин — ангидробиоз, что, по мнению некоторых биологов, не совсем верное определение. Обусловлено это невозможностью полной потери жидкости при переходе к анабиозу.
2. Глубокая заморозка, в результате которой происходит спячка. Процесс обусловлен переходом воды в состояние льда и носит название криоанабиоз.
3. Анабиоз, вызванный нахождением живого организма в условиях повышенной концентрации солей и осмотического давления, в результате чего происходит извлечение воды из тканей. Как правило, такое состояние именуется осмотическим анабиозом.

Высушивание и замерзание

Ярко выраженным примером анабиоза при высушивании являются семена, некоторые из них сохраняют всхожесть спустя многие десятилетия.

Впадают в анабиоз и беспозвоночные виды: черви, наземные моллюски, некоторые насекомые и раки, среди позвоночных отдельные экземпляры земноводных и пресмыкающихся способны терять от 50 до 75 % воды, впадать в анабиоз и спустя время оживать. Современной наукой были выявлены некоторые виды бактерий, которые в условиях анабиоза образуют споры. Они представляют собой обезвоженные клетки с плотной оболочкой. Благодаря спорообразованию они в разы повышают устойчивость практически ко всем факторам внешней среды.

Говоря об анабиозе, вызванном замерзанием, отмечают не только снижение содержания воды, но и ряд других изменений, таких как уменьшение и уплотнение тела, потеря активности ферментов, загустение цитоплазмы, полное прекращение метаболизма.

Во время анабиоза организм не претерпевает никаких изменений в росте, развитии и взрослении, благодаря этому его существование во много раз продлевается. Наибольшей стойкостью к замерзанию и высушиванию отличаются бактерии, грибки и отдельные виды патогенных вирусов.

Стадии

Глубина оцепенения напрямую зависит от концентрации остаточной жидкости, а спячке предшествует процесс накопления жировой ткани. Время нахождения организма в одном из состояний и условия для его поддержания подразделяют на следующие стадии:

1. Это анабиоз, что был вызван глубоким обезвоживанием (в исключительных случаях 100%), может продолжаться десятки, сотни, а иногда и тысячи лет. Идеальное такое состояние характеризуется полным удалением свободной жидкости из организма, при этом вся молекулярно-связующая вода остается. В случае, когда свободная вода осталась в организме, процесс хоть и в замедленном темпе, но продолжается и рано или поздно приведет к гибели клетки. Удаление молекулярно-связующей воды также со временем погубит организм. В случае абсолютного удаления свободной жидкости и полной сохранности молекулярно-связанной живой организм может находиться в анабиозе неограниченное время.
2. Диапауза — это частичное обезвоживание организма, в котором он может пребывать не столь длительный срок, как при анабиозе.
3. Оцепенение. Перед наступлением данного состояния организмы накапливают жидкость, не способную замерзнуть. В среднем оцепенение может длиться год или немногим больше.
4. Спячка. В качестве подготовки к спячке животные организмы накапливают жировые отложения, которые обеспечивают выживание. В таком состоянии они могут пребывать несколько месяцев, в редких случаях — год.

Кто впадает в анабиоз из животного мира?

Наряду с насекомыми и микроорганизмами в состояние анабиоза способны впадать высшие позвоночные. Науке известны примеры обнаружения во льдах мерзлых ящериц, которые оживали после их размораживания. При этом важно отметить, что некоторые представители хладнокровных провели там несколько десятилетий. Но еще более удивительны примеры обнаружения во льдах теплокровных животных, которые пребывали в состоянии, близком к анабиозу.

Таким образом не лучшие климатические условия могут переждать ежи и тушканчики, мало того, разбудить их не представляется возможным никаким известным способом. В свое время в качестве эксперимента в анабиоз вводились летучие мыши и кролики.

Среди бесхвостых земноводных интересным для науки экземпляром является лягушка в анабиозе. Ученые выясняют, почему она не замерзает во льду. Известно, что лягушки находятся на открытом воздухе, когда начинается похолодание, и сидят, пока не оцепенеют. В процессе замораживания в их крови происходят изменения – увеличивается количество глюкозы. Благодаря процессу тело лягушки становится похожим на желеобразную массу, в которой не образуются кристаллы льда и не травмируют клетки организма.

Анабиоз растений

Вблизи моря можно часто найти сухие корочки, мало напоминающие растения, однако если опустить их в воду, они приобретают цвет, распрямляются и превращаются в водоросли. Это пример анабиоза растений. Даже низшие многоклеточные организмы имеют способность переходить в состояние анабиоза.

Растения, анабиоз которых наступает в результате высыхания, имеют общую способность оживать после дождя. Речь идет о некоторых видах лишайника, мха и водорослей. Несмотря на убеждение, что растения без воды погибают, для них это нормальные условия жизнеобеспечения.

Невозможно не упомянуть об анабиозе семян, которые могут храниться годами, при этом сохраняя свою всхожесть. Один из удивительных примеров — найденные в торфяных болотах семена лотоса тысячелетней давности, из которых впоследствии было выращено растение.

Анабиоз человека

Исследования по анабиозу человека активно ведутся и по сей день. Введенные в данное состояние теплокровные животные дают основания предполагать, что и человек может пребывать в анабиозе. Что это значит для нашего вида? Для этого должен быть осуществлен ряд подготовительных работ:

1. Усыпление человека.
2. Замена крови специальным физиологическим раствором, который не будет иметь способность замораживаться.
3. Тело погрузить в капсулу с жидким азотом.
4. Такой контейнер хранится при низких температурах в подвалах.

Но исследования пока не подтвердили факт удачной разморозки человека. При этом ученые склоняются к тому, что мозг после таких манипуляций будет безвозвратно поврежден.

Некоторое время назад было предложено погружать космонавтов в состояние анабиоза для совершения длительных межгалактических путешествий. Это даст возможность поддерживать жизнедеятельность астронавта в течение длительного времени и экономить необходимые ресурсы.

Многочисленные лаборатории по всему миру ежедневно проводят самые различные исследования, цель которых искусственно погружать человека в состояние анабиоза.

Источник

Способы переживания живыми организмами неблагоприятных условий (зимовка, спячка, анабиоз, миграции и т. д.).

Зимовка — способы переживания неблагоприятного зимнего периода (низкие температуры, отсутствие корма) животных умеренных и холодных поясов. У беспозвоночных – существуют циклы развития, где одна из фаз – холодостойкая (пример: яйца саранчи, личинки жуков, куколки бабочек). У теплокровных животных – спячка (гибернация)- медведь, еж, барсук – во время нее замедляются биологические процессы. У растений зимовка сопровождается прекращением или резким замедлением физиологических процессов. Физиологический смысл – сохранение энергии в неблагоприятных условиях. Летняя спячка связана с сезонным дефицитом влаги (эстивация) — двоякодышащие рыбы.

Анабиоз — состояние организма, при котором физиологические процессы временно прекращаются или так замедлены, что отсутствуют видимые проявления жизни, наблюдается при резком ухудшении условий существования – низкая температура, засуха. При наступлении благоприятных условий – восстановление нормального уровня жизнедеятельности, наиболее устойчивы цисты. У пойкилотермных – земноводных (жаб, лягушек, тритонов) – длительное воздействии высоких температур для пробуждения. Диапауза — частный случай анабиоза, у насекомых наблюдается – личиночная (у боярышницы), куколочная, имагинальная (комар) диапауза.

Зимний сон — торможение в коре головного мозга и подкорковых областях, сопровождаемое снижением обмена веществ. Зимний сон позволяет животным пережить неблагоприятный период

года. Зимний сон отличается от спячки меньшей интенсивностью процесса торможения всех функций и способностью проснуться.

Эмиграция – это массовое переселение животных из обычных мест обитания.

Кочевка – краткосрочное и недалекое перемещение животных из одной местности в другую как приспособление к переживанию неблагоприятных условий жизни. Различают сезонные, периодичные и случайные формы кочевки. Причина: зима, засуха, зимовка, у травоядных копытных — наличие корма. При этом во время кочевок животные не всегда возвращаются в исходные места, наблюдаются разные маршруты.

Миграция — периодические или непериодические, горизонтальные и вертикальные закономерные перемещения животных на индивидуальный участок обитания особи (их группы) за сезон, год или ряд лет. Её особенности: строгая сезонность, наличие механизма контроля ее календарных сроков, множественная перестройка физиологических систем организма из-за предстоящего усиления энергозатрат, необходимости ориентации в пространстве, в миграцию вовлекаются особи в определенном физиологическом состоянии, массовость, связанная с синхронизацией сроков развития миграционного состояния у всех особей. Сезонная миграция известна для многих таксонов животных, наиболее хорошо изучена у птиц, а также нерестовые миграции рыб. Различают активные, пассивные, кормовые, расселительные и другие формы миграции животных.

47. Структура популяций: пространственная и демографическая.

Читайте также: II Учет граничных условий. Коэффициент отражения. V. Результаты проведения специальной оценки условий труда Агентские сети и способы стимулирования их активности Активные способы проверки домашнего задания Альтернативные способы получения и преобразования энергии. Альтернативные способы получения электрической энергии. Амортизация основных средств, способы начисления амортизационных сумм. Анализ условий безубыточности предприятия и первоочередные меры по увеличению его прибылей Анализ условий безубыточности при освоении новых продуктов Анализ условий конденсации пара , переохлаждение конденсата в конденсаторе парового двигателя .

Рис. 104. Основные варианты размещения колоний больших песчанок (по Е. В. Ротшильду, 1966): 1 – сплошные равномерные поселения; 2 – сплошные кружевные поселения; 3 – узколенточные; 4 – широколенточные; 5 – мелкоостровные; 6 – крупноостровные; 7 – отдельные скопления колоний

Основные показатели структуры популяций – численность, распределение организмов в пространстве и соотношение разнокачественных особей. Каждая особь имеет определенные размеры, пол, отличительные черты морфологии, особенности поведения, свои пределы выносливости и приспособляемости к изменениям среды. Распределение этих признаков в популяции также характеризует ее структуру. Структура популяции не стабильна. Рост и развитие организмов, рождение новых, гибель от различных причин, изменение окружающих условий, увеличение или уменьшение численности врагов – все это приводит к изменению различных соотношений внутри популяции.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 172 ; Нарушение авторских прав

Источник