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2014年5月 6日 (火)

寒冷な環境に適応する為の冬眠 両生類・爬虫類・哺乳類

○冬眠:季節的な低温に対して、動物が摂食や運動を中止して代謝活動を著しく低下させた状態で冬季を過ごすこと。リンク

●変温動物の冬眠
○カエル(両生類)
体温:外囲の温度に並行して低下する。
越冬場所:土中

・アメリカヒキガエル・・・温度が氷点下にならない深さまで穴を掘ってもぐり、春の雪どけまで仮死状態となる

・ウッドフロッグ 等・・・小型で、寒さを逃れるのに十分な深さの穴を掘ることができないカエル。血糖値を上げる事によって氷結を防ぐことによって冬眠。

>変温動物が氷点下の環境に直面するといったいどうなるのでしょうか?
体内に氷の結晶が形成されだすと、水分が氷となって膨張する際に生み出す力により、身体の複雑な機能に圧力が加えられ破損されます。また氷の結晶は細胞の壁となる薄膜をずたずたに切り裂きます。つまり身体は内側から破壊され、気温が上昇し氷が融けても元に戻ることはありません。このためアルゴンキン公園のように冬期常に氷点下を記録する地域では、変温動物は体表を外気にさらさせない方法を身につけなくてはなりません。(一部略)
ウッドフロッグに関する研究報告によると、このカエルの皮下に氷の結晶が形成されだすと、肝臓にある酵素のひとつに信号が送られ、この酵素がグリコーゲンを分解してブドウ糖に変化させることが分かりました。約数分のうちにカエルの血糖値は一気に上昇し、数時間この状態が続くのです。この驚異的な変化をより分かりやすくするため人間の場合と比べてみましょう。通常、私たちの血糖値は1mlの血液内に0.5mgから1mgが普通です。糖尿病の患者であればこの3倍から4倍の血糖値が測定されますが、凍り始めたウッドフロッグの血液内には、何と45mgものブドウ糖が確認されているのです。
糖分はカエルの身体が凍ってしまうのを食い止めることはできませんが、口や鼻などの体腔、あるいは細胞と細胞の間に氷が張ってしまうのを防ぎます。細胞内の水分も、高い糖分を含むことによって凍りにくくなります。また細胞は、外気温がさがると脱水状態へとなっていくのですが、糖分の高い体液はこの進行を遅らせます。
約24時間でこの過程も終わりに近づくと、カエルの体内にある水分の50-60%が凍っています。体内にある組織の間、皮膚の下、筋肉のまわり、そして体腔にはカチカチに氷が張っています。内臓も完全に氷の中に閉じ込められていますが、臓器そのものは氷結からまぬがれているのです。
さらに興味深いことに、濃縮したブドウ糖は細胞のエネルギー消耗を遅らせることも判明しています。つまり細胞は生命を維持するためのエネルギーを通常より必要としなくなり、過酷な環境下でもより長く生きることができるようになります。またブドウ糖は酸素に代わってエネルギーを各細胞に供給することもします。
リンク

○カメ(爬虫類)
時期:20度より下がる10月頃から動きが鈍くなり餌を食べなくなって、気温が10~15度以下になると冬眠開始(クサガメ・イシガメ)
体温:外囲の温度に並行して低下する。
呼吸:通常・・・・肺呼吸
冬眠時・・・水中の酸素を腸や皮膚から体に取り入れる(クサガメ・イシガメ)
越冬場所:水底の土中(呼吸の為一部水中に体をさらす必要あり)


●恒温動物の冬眠
コウモリ、ヤマネ、シマリスなどの小型の恒温動物も冬眠を行う。
体温:気温より高い一定温度(コウモリ/5℃,ヤマネ/0℃、シマリス/5℃)
○エゾシマリス
時期:10月~4月
体温:通常37℃の体温が、0℃まで低下
呼吸数:1分で200回/(活動時)→3回/(冬眠時)
代謝:通常の数十分の1まで低下
越冬場所:土中で仮死状態

・小型の動物では、体重に対する表面積の割合が大きいため、体温を維持するために大量のエネルギーを必要。しかし、食料の乏しい冬季ではエネルギー確保が難しい為、小型恒温動物は冬眠する。
・冬眠前には巣の中に食料を蓄えたり、体内に脂肪が蓄えられる。また、体内の脂肪の不飽和度が上がり、凍結することを防ぐ。
リンクウィキペディア冬眠(参考)

石川笑美

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