Сезонные циклы

Климатическая сезонность обусловливает приспособление к сезонным изменениям основных условий существования (питание, энергообмен, размножение, линька и др.). Климатическая сезонность слабо выражена в тропиках, где колебания среднемесячных температур за год (1-6°С) меньше даже обычной суточной амплитуды. Благоприятные гидротермические условия, устойчивая обеспеченность кормами, создают условия почти постоянно благоприятной обстановки питания и обмена веществ (за исключением пустынь).

С продвижением в сторону высоких широт сезонные изменения давления атмосферы, температуры, влажности воздуха, ветра и количества осадков увеличиваются. В умеренных и особенно в арктических широтах световые, тепловые и иные условия в разные сезоны резко различны. Существенно различается и сезонная динамика запасов растительных и животных кормов. В таежных районах летнее обилие кормов сменяется их бедностью или недоступностью зимой. Травянистые растения здесь заканчивают вегетацию и отмирают, лиственные деревья сбрасывают листву, большинство плодов и семян опадает. Многие животные, прекратив размножение, откочевывают или впадают в оцепенение (зимний сон, спячку). Зимой корм в значительной доле становится недоступным под снежным покровом.

Сезонные биологические циклы животных проявляются в сезонной смене питания одних кормов на другие, смене активной деятельности на состояние спячки (сна), времени размножения на период полового покоя, переход от оседлого образа жизни к кочевому и миграциям и т. п. В основе циклов лежат сложные физиологические механизмы, с помощью которых животное встречает наступающие сезонные изменения погоды и другие условия существования уже подготовленными к ним. Подготовка необходимых изменений метаболизма обеспечивается воздействием сигнальных раздражителей, которыми могут служить любые внешние явления (изменения светового режима, температуры, влажности, выпадение осадков, появление или исчезновение какого-либо корма), лишь бы одно из них или все вместе надежно предваряли наступление крупных и важных для животных сезонных изменений во внешней среде. По этой схеме осуществляются такие сложные периодические явления в жизни животных, как размножение, нагул, спячка, миграции и др.

Основные периоды годового жизненного цикла таковы:

1 - подготовка к размножению и спаривание;

2 - деторождение и воспитание молодняка;

3 – линька волосяного покрова;

4 - подготовка к зиме;

5 - зимовка.

Подготовка к размножению и спаривание

Готовность к размножению и приуроченность времени спаривания к определенному периоду обеспечивается сложным регуляторным механизмом, действующим по сигналам внешней среды. В умеренных и высоких широтах таким сигналом служит изменение длины светового дня. Для видов с весенней течкой сигнальное значение имеет увеличение длины дня (многие звери), для спаривающихся осенью копытных - ее сокращение, а для волков - короткий зимний день. Дополнительным регулятором календарных сроков размножения являются абиотические факторы: температура воздуха, осадки.

В южных широтах сигнальными могут быть другие периодические явления природы, предшествующие приближению благоприятного для размножения времени (в пустынях и саваннах - осадки, в тропических лесах - созревание основных кормовых растений или их плодов и т. п.).

Подготовка к размножению. Половой цикл у млекопитающих сложился исторически на фоне сезонных изменений условий жизни и в настоящее время действенно контролируется ими. Подготовка к размножению начинается с формирования половых продуктов и их созреванием в половых органах. Гонады быстро увеличиваются в размерах. У зайца-беляка, например, семенники увеличиваются в 10 и более раз. Параллельно сложные изменения возникают и в других органах половой сферы. Матка и влагалище увеличиваются в размерах. У самок ряда видов из половой щели выделяется слизь; у других, например, у грызунов, эпителий влагалища, наоборот, характеризуется в это время сухостью.

Изменившееся поведение обеспечивает встречу разнополых половозрелых особей. Механизмы, обусловливающие такие контакты, различны. У оленей это звуковые сигналы, издаваемые самцами («рев»). У лисиц и песцов, некоторых кошек брачные крики издают как самцы, так и самки. На запах, издаваемый пахучими железами, ориентируются куньи, зайцы, ондатры, бобры и многие другие. Контакты разнополых особей и идущие от них «сигналы» (звуки, запах, общий вид и поведение партнера) стимулируют окончательное созревание половых продуктов, приводят животных в состояние «охоты» и тем самым синхронизируют ход половых циклов. В дальнейшем многие полигамные виды формируют «гаремы», что сопровождается драками между самцами. Наглядно это проявляется у козлов, оленей, котиков, кашалотов. У многих полигамных видов часть самцов во время брачных боев погибает, будучи сильно истощенными. Полигамные зайцеобразные гаремов не образуют, но у них также бывают турниры между самцами. Самцы зайцев в период гона собираются группами до 3-10 особей и совершают своеобразный «ритуальный танец» с подпрыгиванием вверх, резкими помахиваниями передними лапами (но не дерутся, как пишут некоторые авторы).

У моногамов (их у млекопитающих меньшинство) жестоких боев между самцами чаще не бывает, но они своеобразно ухаживают за самками, после чего разбиваются на пары.

Ко времени спаривания у многих видов меняются места обитания, что связано с выбором благоприятных условий для последующего размножения. Так, например, котики мигрируют на пустынные острова. Лисицы и песцы, ранее много времени проводившие на открытых участках, выбирают укромные места среди кустов, густой травы или камней, где устраивают норы. Ремонтируют или устраивают новые жилища (норы, гнезда) и многие другие виды: белки, суслики, ондатры и т.д.

Хищники и грызуны образуют в период размножения пары или сложные семьи (парцеллы грызунов, прайды львов); такие группы из нескольких самцов и самок с молодыми лучше обеспечивают воспитание молодняка; часто они сохраняются и после периода размножения. У стадных копытных, ластоногих, китообразных на период спаривания образуются «гаремы» из нескольких самок с самцом-доминантом во главе. После спаривания самки с молодыми иногда образуют отдельные группировки. Раздельно держатся вне периода размножения самцы и самки летучих мышей, медведи, куньи и др.

«Пары» у млекопитающих образуются на различные периоды времени. Очень редки случаи, когда они создаются на ряд лет. Чаще пары создаются на один сезон размножения: у всех куньих, песцов, обычно у волков, часто у лисиц. Эти виды принадлежат к моногамным животным, и число производителей обоих полов должно быть у них одинаковым.

Часто «пары» создаются на весьма короткие периоды: дни, часы или даже минуты. В этих случаях самцы совокупляются с несколькими самками (полигамия.). К ним принадлежат, например, козлы, бараны, белки, ушастые тюлени. Иногда и самки, в период спаривания, кроются несколькими самцами (полиандрия), что отмечается у зайцев. Между моногамией и полигамией бывают и переходы. Одни самцы лосей ведут себя как моногамы, хотя пары у них непрочны, другие на период гона удерживают около себя несколько самок.

Половозрелых самцов у полигамов меньше меньше участвует в размножении, чем самок. Сходная быстрота размножения может быть достигнута (при одинаковых прочих условиях) у моногамных видов при соотношении самцов к самкам 1:1, а у полигамных эти соотношения 1:10, 1:20 или даже 1:50 (у котиков).

Период спаривания у различных видов приходится на различные календарные сроки. У волков и лисиц этот период начинается в конце зимы; у норок, хорьков, зайцев - в начале весны; у соболей, куниц - в конце лета; у оленей и лосей - осенью. Замечено, что сроки гона часто совпадают с какими-либо фенологическими явлениями и не привязаны точно к календарю. Так, первый гон у ондатр начинается с появлением заберегов.

Частота размножения и ее периодичность связаны с величиной смертности и продолжительностью жизни. Высокая плодовитость компенсирует высокую гибель. Это важное приспособление мелких млекопитающих, неустойчивых физиологически и имеющих многочисленных и хорошо вооруженных врагов. Многие грызуны потенциально способны размножаться в течение круглого года даже в суровых условиях Арктики (норвежский лемминг и обский лемминг). Зимнее размножение отмечалось и у мышей, полевок, песчанок и хомячков в лесной, степной и пустынной зонах. Крысы и домовые мыши в жилье человека способны размножаться в течение всего года. Большая амплитуда колебаний плодовитости и смертности объясняет крайне изменчивую численность этих зверьков, названных «млекопитающими-эфемерами». Другие виды размножаются в определенное время года.

Продолжительность репродуктивного цикла зависит от длительности беременности (табл. 2). Роды всегда приурочиваются к благоприятному для выкармливания молодых времени, как правило, к весне. В период размножения овуляция и течка у самок повторяется циклически до оплодотворения. Эстральный цикл у мелких грызунов занимает около 6 дней, у собак 9-14дней, у копытных (коз, овец, коров) 17-24 дня.