Tajemství zvířecí hibernace. Pomůže nám při letech do kosmu?

Spánek potřebují všichni živočichové nezbytně k životu stejně jako jídlo a pití. Nikdo z nás však nedokáže to, co některé druhy zvířat – prospat zimu! Vědci už teď zkoumají i tzv. spánek letní! Dočasné delší uspání člověka neboli hibernaci chtějí využívat mj. při putování astronautů na vzdálené planety. Spánek potřebují všichni živočichové nezbytně k životu stejně jako jídlo a pití. Nikdo z nás však nedokáže to, co některé druhy zvířat – prospat zimu! Vědci už teď zkoumají i tzv. spánek letní! Dočasné delší uspání člověka neboli hibernaci chtějí využívat mj. při putování astronautů na vzdálené planety.

Experti zimní spánek nyní rozlišují na pravý a nepravý. Praví zimní spáči výrazně šetří drahocennou energií, přičemž jejich tělesná teplota poklesne pod hladinu, která by pro jiné znamenala jistou smrt. Nejnovější výzkumy však dokazují, že to však není u teploty černobílé. Spáči nepraví se v průběhu spánku vícekrát budí.
Každý živočišný druh má nastavenu vlastní teplotu (set-point). U savců (tedy i u nás) se pohybuje mezi 34–38 °C, u ptáků mezi 38–44 °C.
Nižší teploty se označují jako letargie (podle starořeckého nápoje zapomnění lethe), torpor a torpitida (strnulost, omámení). U letargického zvířete sledujeme projevy spánku a strnulosti. Hloubka omámení záleží na dosažené teplotě. Proto rozlišujeme denní a noční spánkovou letargii (circadiánní letargie), hluboký zimní spánek čili hibernaci (od pojmu hibernus = zimní), zimní klid, ale i letní spánek čili estivaci.
Uvedené různé formy letargie spolu úzce souvisejí, za vhodných okolností mohou přecházet jedna do druhé. Např. hlodavci pytlouši, kteří v suchých oblastech Severní Ameriky poskakují za noci na dlouhých zadních nohou, praktikují všechny formy letargie: Zimní i letní spánek, denní spánkovou letargii, ale i strnulost vyvolanou hladem.

Co je vlastně letargie?
Letargie teplokrevných živočichů, které příroda vybavila regulátorem teploty, se zásadně liší od stavu živočichů studenokrevných, jimž teplotní regulátor chybí. Ti jsou zcela závislí na okolním prostředí a spolu s ním sdílejí i všechny výkyvy teploty: Žáby, ještěři či čmeláci nemohou měnit nastavenou teplotu těla, ale zahřívají i ochlazují se jen pasivně – podle působení vnějších podmínek. Samozřejmě rovněž tito studenokrevní živočichové se s pomocí vrozených instinktů (pudů) automaticky připravují na přezimování. Jejich letargický stav se ovšem nazývá zimní strnulostí, nikoli pravým zimním spánkem.
Za něj pokládáme zvlášť definovaný stav, ve kterém zvíře přinejmenším ztrácí kontrolu nad tělesnou teplotou. Zvíře se pravidelně může vzbudit pouze tehdy, aby se vyprázdnilo nebo
v kritických situacích – třeba při zaplavení příbytku či jiném akutním ohrožení.
Pozor: Zimnímu spánku odolávají zvířata říjná, březí, kojící či ptáci sedící na vejcích. (Zimní spánek zatím vědci dokázali jen u málo ptačích druhů –např. kolibříka či kondora.)

Vykrmit se a najít ložnici!
Zkusme si představit, co se s námi bude dít, pokud bychom byli jako skutečný
zimní spáč. Vezměme si známého hmyzožravého ježka.
V době hojnosti se musíme snažit nashromáždit co nejvíce potravy. Mnohá zvířata se vykrmují a přibývají výrazně na hmotnosti. Jiné zvířecí druhy si zase dělají zásoby na zimu, což odborníci nazývají křečkování – podle křečka, který nashromáždí až 15 kg zásob. Zvířata mají šanci přežít pouze tehdy, když omezí spotřebu energie na nejnižší možnou míru, která vystačí po dobu zimního spánku.
V chladnějších oblastech ježek v tzv. studených měsících, kdy je málo jídla, vyhledá vhodný pelíšek. Nejčastěji se mu zalíbí v haldě dříví či ve spleti větviček, kde tlející rostliny poskytují mírné teplo. Jiná zvířátka (sysel, křeček apod.) si doupata musí utěsnit zevnitř. Je to nejen ochrana před možnou vodou a deštěm, ale i šelmami, jako jsou lasička a tchoř, které by si na letargickém bezbranném spáči snadno smlsly.
Životní funkce oslabují
Po skončení příprav na hibernaci by se nám výrazně změnilo pudové chování – nastávající spáči zničehonic ztratí chuť na jídlo. Charakteristickým rysem hibernace je výrazné snížení srdeční činnosti. Jako ježkům by nám klesla z cca 200 tepů za minutu na pouhou desetinu. U některých živočichů, jako například u syslů, křečků či plcha zahradního, se za zimního spánku tlukot srdce z 200 až 300 úderů za minutu stáhne na tři až čtyři údery! Významně se zpomalí i dýchání. Životní funkce se téměř zastaví, metabolismus jako by čerpal dovolenou. Malí savci spotřebují pouhou sedmdesátinu energie, kterou potřebují v aktivním stavu. Čím slaběji hoří plamínek života, tím méně zahřívá tělo a tím pomaleji běží tzv. tělesné motory. Výrazně pak poklesne i krevní tlak. V běžných podmínkách by to bylo rizikové, ale organismus preventivně zužuje cévy, čímž zabrání tzv. oběhovému kolapsu.

Proč zimní spáč neumrzne?
Podle nejnovějších vědeckých zjištění se nejnižší tělesná teplota za zimního spánku pohybuje v relaci 5 až 0,2 °C.
Rychlost ochlazování závisí i na hustotě srsti, síle vrstvy podkožního tuku a vystlání hnízda.
Zásadním faktorem je hmotnost a povrch těla zvířete. Většina živočichů, pokud jim to anatomie dovoluje, se při hibernaci stulí do klubíčka, protože koule má ze všech stejně těžkých těles nejmenší povrch. Jestliže venkovní teplota klesne natolik, že zvířeti hrozí nebezpečí umrznutí, zvláštní mechanismus v mozku ho probudí, aby začalo být aktivní a zahřálo se. Tak funguje regulátor teploty.
Strážci teploty jsou jak v kůži, tak uvnitř těla. Odborně se označují za tzv. živé termostaty. U nich regulátor představují nervové buňky a jejich výběžky ve spodní části mezimozku –hypotalamu. Díky němu se vytváří konstantní teplota tělesného nitra, tzv. tělního jádra.
Jako nejekonomičtější se ukazuje, když tělesná teplota klesne na úroveň teploty okolí, takže probuzené zvíře nemusí vyrovnávat žádný tepelný rozdíl. Mnoho teplokrevných zvířat se tak chová jako studenokrevní živočichové. Pokud se spáč zahřeje příliš, působí to jako signál k probuzení. Už není tajemstvím, že pouze několik druhů zvířat snese bez postižení teplotu i několik stupňů pod nulou. A kdo jsou ti otužilci? Z nám známých živočichů sysli, svišti a křečci. Je jisté, že v případě živočišných druhů, které neznají zimní spánek, by to znamenalo jistou smrt!

Haló – budíček!
Vědci dosud jednoznačně neobjasnili, jaký hlavní impulz dává podnět k tomu, aby se zimní spáči probudili. Dlouho převažoval názor, že to má na svědomí přeplněný močový měchýř – jako u člověka, jenž večer vypije nadmíru tekutin. Nově však víme, že za letargie taková moč nevzniká – např. spící medvěd grizzly potřebu vymočit se ucítí až za pět měsíců.
Podle jedné ze současných hypotéz vnitřním signálem je nadmíra zplodin vápníku, magnézia či draslíku v krvi či v určitých orgánech. Důležité jsou nahromaděné zplodiny látkové přeměny, změna vnitřního prostředí. V takových případech by probuzení bylo vyvoláno reflexně.
Nesmíme však zapomínat na smyslové orgány, které spojují vnitřní svět organismu s okolím. Při nedávných pokusech se některé spící zvířecí druhy pomocí světla, zvuku či dotyku podařilo vzbudit různě. Třeba křeček je za zimního spánku slepý a hluchý – stejně jako spící netopýr. Zato pochrupávající sysel či svišť zvuk vnímají. Mnohem výrazněji živočichové v zimním spánku reagují na smyslové orgány v kůži. Jistě bychom to snadno dokázali dotykem ježka, kterého jsme si vzali za příklad.
Po probuzení se v průběhu několika hodin životní funkce dostávají k normálním parametrům. Těsně po procitnutí je frekvence dýchání vyšší než normálně. Třeba pytlouš štětinatý udělá za minutu 200 nádechů, zatímco obyčejně jen padesátku, v hibernaci pouhých dvanáct nádechů. Malí savci, např. netopýři, se zahřejí za půl hodiny, větším (např. svišti či ježkovi) to trvá i několik hodin.
Do jara spící zvíře ztratí téměř všechen tuk a jarní hmotnost těchto malých savců je oproti podzimní pouze čtvrtinová. Proto se tak dychtivě žene za čerstvou potravou.

Co z toho mohou mít lidé?
Zásadní význam pro budoucnost má objev amerických vědců z University of Washington a z Fred Hutchinson Cancer Research Center v Seattlu. Těm se nedávno podařilo uvést laboratorní myšky do stavu blízkého hibernaci.
Nechali myši v uzavřené komoře vyplněné vzduchem s nízkou koncentrací sirovodíku. Za několik minut se myši přestaly pohybovat a brzy ztratily vědomí. Jejich rytmus dýchání se zpomalil z původních 120 nádechů za minutu na pouhých deset a tělesná teplota poklesla z 37 °C na 11 °C. Po šesti hodinách uvedeného stavu vědci přemístili myšky na čerstvý vzduch. Jejich tělesné funkce se vzápětí obnovily a následné testy neprokázaly, že by drobná zvířata utrpěla nějaká poškození. Odborníci se rozhodli podobný experiment uskutečnit i s většími savci.
Při úspěchu tohoto pokusu by se zvýšily šance využití i pro lidi. O projekt již projevily zájem kosmické agentury, které by stavu hibernace rády využívaly při cestách kosmonautů na Mars a jiné vzdálené planety. Lidská hibernace by posloužila k překlenutí velmi dlouhého časového úseku, kdy nejsou astronauti v činnosti.
Hibernace by se dala využít i při nejrůznějších lékařských zákrocích – u lidí čekajících na transplantace orgánů, účinnou léčbu rakoviny, ale také při náhlých kolapsech.

Více se dozvíte:
R. Caporali: Co mají společné, Mladé letá, 2004
Život zvířat, Nakladatelství Jan Vašut, 2001
P. Raths: Zimní spánek, Horizont, 1980
http://casopisplanetazvirat.cz/070325-zimni-spanek


Dormance (od pojmu dormi = spát) je vědecké označení pro rozsáhlé období snížené nebo silně redukované činnosti – snížení metabolismu a útlum ostatních biologických funkcí. Názornými příklady jejích projevů jsou hibernace (zimní spánek) a estivace (letní spánek).

První člověk, jenž okusil hibernaci?
Různé badatele z mnoha důvodů zaujala i možnost „vynuceného“ zimního spánku u lidí. Průkopníkem, i když nechtěným, se podle lékařů stal japonský turista, jenž před pár lety zabloudil v málo přístupných horách. Zde v drsných podmínkách přežil tři týdny. Zachránci ho nalezli ve stavu podobném hibernaci – s tělesnou teplotou pouhých 22 °C, s prakticky neznatelným pulzem.

Kdo zná pravý zimní spánek?
Pravými spáči jsou většinou savci, neboť ti jediní hromadí tuk. Dobře to ví i mýval, který se v Severní Americe drze vloupává i do lidských příbytků, kde hledáním jídla vyvolává zmatek. Svišť a plch spí tak trvale a tak hluboce, že vypadají skutečně jako mrtvolky. Zimní spánek dobře znají i ježek, syslové, z křečků polní i zlatý. V Austrálii, kde žije mnoho vačnatců, bývá běžný zimní i letní spánek. Znají ho menší druhy klokanů, nikoli jejich velký bratranec. Téměř nepřehledné jsou druhy řádu letounů (netopýři a kaloni) ve všech koutech světa. Letargii badatelé zjistili i u poloopic žijících na Madagaskaru. Vedle savců se hibernace vyskytuje také u hmyzu (tzv. diapauza), u pavoukovců (klíště obecné), u některých plazů (např. u ještěrek a želv), u obojživelníků (několika druhů žab).

Medvědi to (ne)vědí
Nesprávná je představa, že před zimou každý medvěd zaleze do brlohu a až do jarního sluníčka chrní jako zabitý. Třeba medvěd hnědý i jiní příbuzní této čeledi neupadají do skutečné hibernace, spíše do určitého stavu otupělosti, polospánku. Přitom se jejich tělesné pochody příliš nemění. Zvíře přesto setrvává v brlohu, a když na jaře vyleze, je pořádně vyhládlé a vyhublé.
Všechno však není automatické. Před pár roky bylo ještě v listopadu na Sibiři nezvyklé teplo. Dokonce chyběl sníh, pod kterým si zdejší chlupáči jinak v mrazivém počasí dělávají „ložnice“. Tehdy si medvědi dál obstarávali potravu a na sluníčku odpočívali, aby „uléhali“ k zimnímu spánku mnohem později než jindy.

Co vymyslel rekordman sysel
Počátek nejčastější podoby hibernace se váže k říjnu či listopadu, konec k březnu nebo dubnu. Existují však i výjimky.
Nejdelší zimní spánek vědci zjistili u sysla Parryova, který žije na drsné Aljašce a kvůli zdejšímu klimatu stráví v hibernaci celých devět měsíců v roce.
V Evropě má nejdelší zimní spánek svišť – sedm měsíců. Také suchozemské a sladkovodní želvy prospí každoročně až několik měsíců, zatímco mořské želvy hibernaci vůbec neznají.

O letní spánek se pokouší nejen pytlouši
Zatímco zimní spánek má umožnit přežít mrazivou zimu, k překonání nástrah žáru a vražedného sucha v tropických (částečně i subtropických) oblastech poslouží spánek letní – odborně zvaný estivace. Zvířata, která ji využívají, by jinak stěží přežila přílišné horko či nedostatek vody. Z bezobratlých živočichů to vědí hlemýždi, z obratlovců mnozí plazi a dokonce i některé ryby. Díky estivaci přežívají i pytlouši rodu Perognathus, Dipodomys či křečkové rodu Baiomys.
Nejpodivuhodnějším příkladem letního spánku jsou bahníci – dvojdyšné ryby z australských, afrických a jihoamerických řek. Podobně se chovají i pouštní žáby, které rovněž dýchají jak primitivními plícemi, tak kůží. Když ustoupí řeka, ve které běžně žijí, vytvoří v měkkém bahně slizový kokon a v něm za chvíli hluboce spí. Tak strnule přežívají, dokud se voda zase nevrátí. Podivné organismy „sterilované“ horkem dokážou překonat i několik let. Zpět k normálnímu životu se probudí ihned, jakmile se trochu namočí. Velice rychle se rozmnožují.
Na Madagaskaru můžete potkat želvu paprsčitou, což je velká pijanka. V horku, kdy je málo vody a vegetace usychá, si želva vyhrabe hluboký otvor, do kterého zaleze a usne. Tam si díky estivaci pospí, dokud zase nezačne pršet.

Rubriky:  Příroda
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Profesor Podolský: Teoretická fyzika je jako kabala

Profesor Podolský: Teoretická...

Dá se považovat za „einsteinologa“, vyučuje teoretickou fyziku se zaměřením na...
Záchranná stanice ARCHA přijala v roce 2019 rekordních 1575 zvířat

Záchranná stanice ARCHA přijala v...

Zoologická zahrada Liberec není jenom zoo, ale spadá pod ní kromě Střediska...
Po jeho kousnutí doslova uhnívá kůže

Po jeho kousnutí doslova uhnívá...

Jestli trpíte arachnofobií, tak tohle rozhodně není nic pro vás. Ve...
Vyhynutí hrozí až třetině druhů afrických rostlin

Vyhynutí hrozí až třetině druhů...

Podle odborníků je nezvratitelným faktem, že přibližně 7 tisícům druhů...
Profesor Miroslav Bárta: Můj svatý grál? Objevit hrobku Imhotepa

Profesor Miroslav Bárta: Můj...

100 let české egyptologie. Fenomenální objevy, pot a krev   Kredit českých vědců v...
Díky Čechům je možné sledovat žraloky

Díky Čechům je možné sledovat...

Novou verzi systému na sledování žraloků pro americkou neziskovou organizaci...
Postřik proti jmelí je z Brna

Postřik proti jmelí je z Brna

Jmelí bílé (Viscum album) je obzvláště ve vánočním čase velice oblíbené,...
Ďáblové v Praze

Ďáblové v Praze

Z Tasmánie dorazili do Pražské zoo ohrožení ďáblové medvědovití (Sarcophilus...
Zachrání lnička Česko?

Zachrání lnička Česko?

Vědcům z institutu CEITEC Masarykovy univerzity v Brně se podařilo prozkoumat genom...
FrogPhone je nové zařízení pro monitorování žabích populací

FrogPhone je nové zařízení pro...

Pro svou vysokou zranitelnost představují žáby výborný indikátor zdraví ekosystémů. Ke...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Děsivé léčebné praktiky středověku. Jaké neduhy zaháněl slepičí zadek, usušená ropucha či bobří žlázy?

Děsivé léčebné praktiky středověku. Jaké...

Středověké lékařství ovládala velkou měrou církev. Nemoc byla považována za dar od Boha,...
Jak utrácejí děti miliardářů?

Jak utrácejí děti miliardářů?

Na sociálních sítích můžeme spatřit nespočet mladých lidí, kteří žijí doslova...
Naše planeta za 1000 let: Sláva robotům, čest lidem!

Naše planeta za 1000 let: Sláva...

Štíhlí opálení tvorové s červenýma očima žijí v symbióze s počítači,...
Suchý zip: Když bodlák vydělá miliony ročně

Suchý zip: Když bodlák vydělá...

Za vším je náhoda. Švýcarský inženýr Georges de Mestral se prochází se svým...
V odraze: Co jste nevěděli o zrcadlech?

V odraze: Co jste nevěděli o...

Mohou za to, že nás obalamutí mágové, režiséři s nimi kdysi zkouší...
Klidně zůstaňte líní! Co vyprávělo dálkové ovládání?

Klidně zůstaňte líní! Co vyprávělo...

Jen se v klidu posaďte, jsem tu přece já. Stačí mě vzít do ruky… a...
Útočili Peršané ve starověku bojovým plynem?

Útočili Peršané ve starověku...

„Kupředu!“ zvolá římský velitel a s četou zbrojnošů se rozeběhne tunelem...
Vyhynutí hrozí až třetině druhů afrických rostlin

Vyhynutí hrozí až třetině druhů...

Podle odborníků je nezvratitelným faktem, že přibližně 7 tisícům druhů...
V Číně byl spuštěn největší „dalekohled“ světa

V Číně byl spuštěn největší...

Zkoumání dalekého vesmíru je opět trochu blíž. V neděli 12. ledna 2020...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.