Zima predstavuje pre zvieratá obrovskú záťaž, pretože nízke teploty a nedostatok potravy môžu ohroziť ich život. Mnohé druhy preto využívajú pozoruhodné fyziologické mechanizmy, ktoré by človek bez odbornej pomoci neprežil. Niektoré cicavce znižujú telesnú teplotu aj činnosť orgánov, vtáky zvyšujú metabolizmus a v Severnej Amerike existuje dokonca žaba, ktorá dokáže tolerovať zamrznutie veľkej časti svojho tela.
Hibernácia: ježky, plchy a netopiere vypínajú životné funkcie na minimum
Hibernácia je hlboký útlm organizmu, pri ktorom sa dramaticky znižuje spotreba energie. U ježka západného klesá počas zimy srdcová frekvencia z letných približne 180–200 úderov za minútu na približne 20 úderov. Jeho telesná teplota sa z bežných 34–35 °C môže prepadnúť na hodnoty medzi 5 až 10 °C.
Čo sa deje počas hibernácie?
- Metabolizmus klesá na 2–3 % bežnej úrovne.
- Dýchanie sa spomalí na minimum.
- Telo využíva zásoby hnedého tuku, ktorý je schopný rýchlo uvoľňovať energiu pri prebúdzaní.
Netopiere – extrémni hibernanti
Netopiere patria medzi rekordérov v šetrení energie:
- počas letu majú srdcovú frekvenciu aj vyše 1000 úderov za minútu
- v hlbokej hibernácii môže klesnúť na jednotky či desiatky úderov
- niektoré druhy boli pozorované so srdcovou frekvenciou približne 4 údery za minútu
Netopiere sa v zimoviskách často zhromažďujú do kolónií. To im umožňuje stabilizovať teplotu a znižovať tepelné straty. Teplota v jaskyniach a podzemných priestoroch býva stabilná, čo je pre zimné prežívanie zásadné.
Zamrznutie ako stratégia prežitia – severoamerická skokanka lesná
Kým cicavce pred mrazom svoje telo chránia, severoamerická skokanka lesná (Lithobates sylvaticus) využíva úplne opačnú stratégiu. Dokáže prežiť stav, keď značná časť vody v jej tele skutočne zamrzne. Ide o jeden z najlepšie zdokumentovaných príkladov mrazuvzdornej adaptácie u stavovcov.
Ako to funguje?
Keď začne teplota klesať:
- Pečeň žaby rýchlo produkuje veľké množstvo glukózy, ktorá sa dostáva do orgánov a chráni bunky pred poškodením.
- Ľadové kryštály sa tvoria len mimo buniek, čo zabraňuje ich roztrhnutiu.
- Srdce a mozog dočasne prestanú fungovať – ide však o reverzibilný stav.
- Na jar sa žaba po rozmrazení pravidelne preberie a pokračuje v normálnom živote.
Regionálne rozdiely
Severné (aljašské) populácie zvládajú teploty okolo –15 až –16 °C, pričom využívajú kombináciu glukózy a zvýšenej hladiny močoviny. Obe tieto látky pôsobia ako prirodzené kryoprotektanty.
Európske žaby
Európske druhy vrátane bežného skokana hnedého (Rana temporaria) nedokážu prežiť zamrznutie. Pri tvorbe ľadu v tele hynú, a preto prezimujú:
- na dne jazierok
- v hlbokých úkrytoch pod zemou
- v prostredí, kde teplota neklesá pod 0 °C
Výnimkou je skokan ostronosý (Rana arvalis), ktorého sibírske populácie tolerujú krátkodobé mrazy približne do –16 °C.
Antifreeze proteíny – prírodná „nemrznúca“ ochrana
Antifreeze proteíny (AFP) prvýkrát objavené u antarktických rýb zabraňujú rastu ľadových kryštálov. Neskôr boli nájdené aj u:
- hmyzu
- rastlín
- niektorých mikroorganizmov
Tieto proteíny sa viažu priamo na povrch kryštálov ľadu a bránia ich zväčšovaniu. Pôsobia pri extrémne nízkych koncentráciách, čo ukazuje vysokú účinnosť evolúcie.
Vtáky hibernáciu nepoznajú – teplo si udržiavajú vďaka zrýchlenému metabolizmu
Vtáky sa v zime nespoliehajú na útlm organizmu. Ich prežitie zabezpečuje kombinácia izolácie a intenzívnej produkcie tepla.
Sýkorka veľká ako príklad zimného špecialistu
- telesnú teplotu si udržiava okolo 40 °C
- denne musí zjesť viac než 30 % svojej hmotnosti
- počas jesene si vytvára stovky až tisíce úkrytov s potravou
Prečo im nezamrznú nohy?
Vtáky majú unikátny systém protiprúdovej výmeny tepla:
- teplé tepny vedúce do nôh odovzdávajú teplo studeným žilám
- výsledkom je, že krv vstupujúca do nôh je chladná
- organizmus tým minimálne stráca teplo, hoci nohy sú vystavené mrazu
Tras – riadený mechanizmus výroby tepla
Telesný tras vtákov je energeticky náročný, ale účinný spôsob, ako zvýšiť produkciu tepla bez pohybu. Zimné populácie bývajú na túto formu termogenézy lepšie prispôsobené.
Spolupráca ako výhoda: zimné kolónie a spoločné nocovanie
Mnohé druhy v zime prežívajú vďaka sociálnemu správaniu.
- Netopiere tvoria veľké kolónie, v ktorých si vzájomne pomáhajú stabilizovať teplotu.
- Malé vtáky (napr. sýkorky a stehlíky) nocujú v skupinách v dutinách stromov alebo búdkach, čím šetria teplo.
- Tetrovy sa zahrabávajú do snehu – sneh pôsobí ako izolant a chráni ich pred vetrom.
Ako môže človek pomôcť zvieratám počas zimy?
- ponechať na pozemku kopy lístia a konárov ako úkryt pre ježky
- vešať vtáčie a netopierie búdky
- v mrazoch prikrmovať vtáky vhodnými semenami a lojovými guľami
- zabezpečiť zdroj nezamrznutej vody
- nerušiť zimoviská vo voľnej prírode
Klimatická zmena narúša overené mechanizmy prežitia
Rýchle striedanie teplôt a častejšie odmäky sú pre hibernantov veľkým problémom:
- predčasné prebúdzanie míňa zásoby energie
- mladé ježky, ktoré sa narodia príliš neskoro, nemajú dostatok tuku na hibernáciu
- narušuje sa prirodzený rytmus rozmnožovania a prežívania
Zimné adaptácie sú výsledkom miliónov rokov evolúcie – a práve preto je citlivosť na rýchle klimatické zmeny tak výrazná.
Najčastejšie otázky
Ktoré zvieratá u nás skutočne hibernujú?
Ježky, plchy a väčšina druhov netopierov. Veverice či medvede prechádzajú len do čiastočného útlmu (torporu).
Ako skokanka lesná prežíva zamrznutie?
Vďaka vysokým koncentráciám glukózy a močoviny, ktoré chránia bunky pred poškodením. Mrzne len tekutina mimo buniek, nie samotné bunky.
Prečo vtáky v zime nepremŕzajú?
Majú hustú izolačnú vrstvu peria, efektívne regulujú metabolizmus a využívajú protiprúdové ohrievanie krvi v nohách.
Ako klimatická zmena ovplyvňuje hibernáciu?
Zvyšuje počet období s teplotami nad nulou uprostred zimy, čo vedie k opakovanému prebúdzaniu a rýchlejšiemu míňaniu tukových zásob.
