خواب زمستانی، رخوت و خواب تابستانی
چگونگی بقای حیوانات در برابر سرما، گرما یا کمبود غذا با ورود به حالتهای تنظیمشده کاهش متابولیسم، از چند ساعت رخوت روزانه تا ماهها خواب زمستانی.
Definition
خواب زمستانی (Dormancy) یک حالت کلی از فعالیت و متابولیسم معلق یا بسیار کاهشیافته است که رخوت (torpor) یک دوره کوتاه آن و خواب زمستانی (hibernation) یک نسخه طولانیمدت و فصلی آن است. همه اینها شامل کاهش تنظیمشده سرعت متابولیسم و معمولاً دمای بدن برای حفظ انرژی در شرایط نامساعد است.
Scope
این موضوع فیزیولوژی کاهش متابولیک را پوشش میدهد: رخوت روزانه، خواب زمستانی فصلی، خواب تابستانی و دیاپوز؛ کاهش دمای بدن و سرعت متابولیسم در طول این حالتها؛ ورود، حفظ و بیداری کنترلشده؛ و صرفهجویی در انرژی و چالشهای فیزیولوژیکی مرتبط. این موضوع به چگونگی افزایش تحمل حیوان در برابر شرایط سخت یا کممنابع میپردازد. پوشش این موضوع مقایسهای و مکانیکی است.
Core questions
- چرا حیوانات به جای فعال ماندن، وارد رخوت یا خواب زمستانی میشوند؟
- دمای بدن و سرعت متابولیسم در طول این حالتها تا چه حد کاهش مییابد؟
- حیوانات در خواب زمستانی چگونه از سرمای طولانیمدت جان سالم به در میبرند و به صورت دورهای دوباره گرم میشوند؟
- حالتهای خواب زمستانی در مقیاسهای زمانی روزانه، فصلی و رشدی چگونه با یکدیگر تفاوت دارند؟
Key theories
- کاهش متابولیک تنظیمشده
- رخوت و خواب زمستانی کاهشهای فعالانه کنترلشدهای در سرعت متابولیسم هستند که اغلب بسیار کمتر از آن چیزی است که تنها دمای پایین بدن ایجاد میکند و امکان صرفهجویی زیاد در انرژی را فراهم میکند در حالی که حیوان قادر به بیدار شدن و بازگشت به عملکرد عادی است.
- مبنای بودجه انرژی خواب زمستانی
- حیوانات زمانی وارد حالتهای خواب زمستانی میشوند که هزینه انرژی فعال ماندن و گرم ماندن از منابع موجود فراتر رود، به طوری که کاهش متابولیسم انرژی و آب ذخیرهشده را تا بازگشت شرایط مطلوب حفظ میکند.
Mechanisms
در رخوت و خواب زمستانی، یک حیوان خونگرم نقطه تنظیم دمایی خود را کاهش میدهد و اجازه میدهد دمای بدن به سمت دمای محیط کاهش یابد، در حالی که سرعت متابولیسم به کسر کوچکی از حالت عادی کاهش مییابد، که اغلب بیش از آن چیزی است که تنها دما میتواند توضیح دهد، زیرا متابولیسم به طور فعال سرکوب میشود. رخوت روزانه ساعتها طول میکشد و توسط پرندگان و پستانداران کوچک برای بقا در شبهای سرد یا گرسنگی استفاده میشود؛ خواب زمستانی فصلی هفتهها تا ماهها طول میکشد و با بیداریهای خودبهخودی دورهای قطع میشود که طی آن حیوان با استفاده از چربی ذخیرهشده و ترموژنز بافت چربی قهوهای دوباره گرم میشود. خواب تابستانی (Estivation) یک پاسخ مشابه به گرما و خشکسالی است و دیاپوز (diapause) یک توقف رشدی برنامهریزیشده در حشرات و سایر حیوانات است. در تمام این حالتها، حیوان باید سلولها را در برابر سرما محافظت کند، تعادل اسید-باز و یونی را در دمای پایین مدیریت کند و توانایی بیدار شدن را حفظ کند، که این حالتها را به شکلی کاملاً کنترلشده از کاهش متابولیک تبدیل میکند تا صرفاً خنک شدن ساده.
Clinical relevance
فیزیولوژی خواب زمستانی و کاهش متابولیک برای درک محافظت از بافتها در دمای پایین و کاهش جریان خون و همچنین تنظیم متابولیسم مورد مطالعه قرار میگیرد. این مدخل یک ماده مرجع آموزشی است و راهنمایی پزشکی ارائه نمیدهد.
History
فیزیولوژیستهای مقایسهای از جمله بارتولومیو و پنگلی الگوهای رخوت و بیداریهای ریتمیک خواب زمستانی را مستند کردند و مطالعات بافت چربی قهوهای نشان داد که چگونه حیوانات در خواب زمستانی دوباره گرم میشوند و خواب زمستانی را به عنوان یک حالت تنظیمشده و برگشتپذیر از کاهش متابولیسم به جای صرفاً خنک شدن غیرفعال تثبیت کردند.
Key figures
- Charles Richard Taylor
- Knut Schmidt-Nielsen
- George Bartholomew
- Eric Pengelley
Related topics
Seminal works
- schmidtnielsen1997
- hill2016
- randall2002
Frequently asked questions
- آیا خواب زمستانی فقط یک خواب عمیق است؟
- خیر. خواب زمستانی یک کاهش کنترلشده در سرعت متابولیسم و دمای بدن است که بسیار فراتر از خواب است و حیوانات در خواب زمستانی به صورت دورهای دوباره گرم میشوند؛ این یک حالت فیزیولوژیکی متمایز با هدف صرفهجویی در انرژی است.
- تفاوت بین رخوت و خواب زمستانی چیست؟
- رخوت یک دوره کوتاه از کاهش متابولیسم است که ساعتها طول میکشد و اغلب در طول شب استفاده میشود، در حالی که خواب زمستانی یک شکل طولانیمدت و فصلی از رخوت است که هفتهها تا ماهها با بیداریهای دورهای طول میکشد.