Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
BioSzkolenia
Strona główna Felieton
Dodatkowy na dole

Dodatkowy na dole

Hibernacja


W leżącej za kołem podbiegunowym tundrze ciężko szukać drzew czy jakiejkolwiek wysokiej roślinności. Skrajnie krótki okres wegetacyjny i niskie temperatury sprawiają, że olbrzymie połacie terenu pokryte są co najwyżej niewielkimi krzewami, a w zdecydowanej większości jedynie trawami, mchami i porostami. Nic dziwnego, skoro lato jest nie tylko krótkie, ale i chłodne, a zimą temperatura spada nawet do –50°C. W cieplejszych miesiącach wprawnemu obserwatorowi uda się od czasu do czasu dostrzec przemykających pomiędzy skałami i kępami traw właścicieli nakrapianych beżowych futer. To susłogony arktyczne – kuzyni wiewiórek zamieszkujący północne obszary Ameryki Północnej i Rosji.

Sympatyczne gryzonie myszkują pośród niskiej roślinności jedynie przez cztery najcieplejsze miesiące. Pozostałą część roku, kiedy temperatury są najniższe, a pożywienie praktycznie niedostępne, spędzają w hibernacji. Spośród wszystkich strategii na przetrwanie zimy ta jest bodaj najbardziej fascynująca. W legowiskach znajdujących się pomiędzy przypominającą beton wieczną zmarzliną a grubą warstwą śniegu temperatura może spadać do –20°C. W tym samym czasie temperatura ciała hibernujących susłogonów obniża się z 37°C do –3°C. Ich krew i inne płyny ustrojowe, pomimo że mają temperaturę niższą niż temperatura zamarzania, pozostają płynne. Fizycy nazywają takie płyny cieczami przechłodzonymi. Dla susłogonów wykorzystanie tego zjawiska jest z jednej strony zbawienne, a z drugiej – nie mniej śmiertelnie niebezpieczne niż życie na arktycznym mrozie. Ich krew może zamienić się w zabójczy lód w mgnieniu oka, wystarczy przypadkowe dotknięcie ich schłodzonego ciała lub defekt molekularnej maszynerii pod skórą. Mimo tego ryzyka każdego roku tysiące susłogonów budzą się do życia, by w ciągu czterech miesięcy przygotować się do kolejnej hibernacji podczas arktycznej zimy.


Hibernatorzy

Żyjące na dalekiej północy susłogony nie są jedynymi zwierzętami, które wykorzystują hibernację do przetrwania ciężkich miesięcy. Pierwszym przykładem takiego zwierzęcia, który przychodzi do głowy zapewne większości czytelników, są niedźwiedzie. W ten sposób spędzają one zimy na półkuli północnej: nie budząc się, nie jedząc ani nie załatwiając. Co więcej, hibernujące niedźwiedzice nawet rodzą młode. W zimowy sen zapadają gryzonie, jeże, niektóre gatunki ptaków, nietoperze czy kolczatki. Hibernuje również wiele gatunków zmiennocieplnych – niektóre płazy, gady, a nawet ryby. Panująca przez lata opinia, że naczelne nie hibernują, została obalona, gdy w dziuplach drzew porastających Madagaskar odkryto hibernujące lemurki z gatunku Cheirogaleus medius. To odkrycie zadało również kłam innemu przeświadczeniu: że hibernacja służy jedynie przetrwaniu srogich zim. Pomimo że termin „hibernacja” wywodzi się od łacińskiego wyrażenia oznaczającego „spędzanie zimy”, to ciężko posądzać lemury o zmaganie się z mrozem, gdy temperatura otoczenia przekracza 30°C.

Skoro hibernacja nie jest jedynie ekskluzywnym sposobem na przetrwanie chłodu, to jaki jest jej cel? Najprościej można by go ująć jako metoda na bardzo efektywne oszczędzanie energii. To strategia przydatna zarówno na dalekiej północy, gdzie w zimie zdobycie pożywienia staje się niemożliwe, ale i w gorącym klimacie, gdy przez część roku jadalne owoce nie są jeszcze dojrzałe i łatwo dostępne. Dodatkowym wytłumaczeniem może być fakt, że szanse na zostanie upolowanym są zdecydowanie mniejsze, gdy jest się nieaktywnym przez sporą część roku.

Sekwencja zmian fizjologicznych zaczyna się na długo przed zapadnięciem w zimowy sen. Do tej pory nie udało się zidentyfikować jednego czynnika hibernacji, w pełni odpowiedzialnego za rozpoczęcie tego procesu. Wiemy jednak, że jest on kontrolowany przez układ hormonalny. Aktywność tarczycy oraz przysadki mózgowej wraz ze zmianami w poziomie insuliny powoli przygotowują zwierzę do długiego odpoczynku. Zwierzęta jedzą wtedy więcej niż zwykle, a ich organizmy przestawiają się na tryb jak najwydajniejszego magazynowania tłuszczu. W odpowiednim czasie układają się w swoim schronieniu i powoli przełączają w stan spoczynku: spada aktywność mózgu, serce bije coraz wolniej, oddechy stają się bardzo rzadkie, a tempo metabolizmu ogranicza się do zaledwie ułamka swojej normalnej wartości. Kiedy zwierzęta osiągną stan letargu, wyłączone zostają nawet przemiany komórkowe.


Jak ochronić ciało

Tak dramatyczne zmiany nie byłyby możliwe bez daleko idących adaptacji. Szczególnie że hibernujące zwierzę po kilku miesiącach musi się obudzić i rozpocząć zwyczajną aktywność, więc tkanki i organy muszą pozostać w pełni sprawne. Zwierzęta wchodzą w ten stan, po prostu zasypiając. Badania aktywności fal mózgowych pokazały, że osiągają one stan letargu poprzez sen z wolnymi falami mózgowymi, co prowadzi również do obniżenia temperatury ciała. Normalnie u zwierząt podczas snu ciepłotę ciała na odpowiednim poziomie utrzymują nawracające fazy REM, kiedy to wraz z szybkimi ruchami gałek ocznych podnosi się również tempo metabolizmu. Hibernujące osobniki zaś po prostu eliminują kompletnie tę fazę ze snu, czyli nic nie podgrzewa ich ciał. Spada u nich amplituda fal mózgowych, by w momencie, gdy temperatura ciała zejdzie poniżej 20°C, zaniknąć zupełnie. Ale nawet w tym pozornym stanie śmierci mózgu jego funkcje nie ustają. Hibernujące zwierzęta od czasu do czasu wykonują powolne ruchy, poprawiają pozycję, a nawet wydają dźwięki. Nie ustają również podstawowe funkcje pnia mózgu i podwzgórza, odpowiedzialne za podtrzymywanie funkcji życiowych, takich jak oddychanie. Niewielka populacja neuronów w mózgu kontroluje upływ czasu i rytmy dobowe.

Zmiany w pracy układu krążeniowo-oddechowego są jednymi z najbardziej dramatycznych i jednocześnie najłatwiejszych do obserwacji w trakcie hibernacji. Częstotliwość uderzeń serca spada wtedy nawet do trzech na minutę. A zmiana jest jeszcze bardziej spektakularna, jeśli weźmie się pod uwagę, że u wielu zwierząt podczas normalnej aktywności serce bije nawet 400 razy na minutę. Spada również tempo oddychania. Hibernujące osobniki wykonują kilka oddechów, po czym nawet przez kilka minut pozostają na bezdechu. Wszystko to prowadzi do spadku ciśnienia krwi i krążenia mózgowego do poziomu, który dla każdego innego zwierzęcia oznaczałby po prostu pewną śmierć.

Zmiany zachodzą także we krwi. Zmniejsza się jej objętość, krzepnięcie zajmuje więcej czasu, a liczba erytrocytów i białych krwinek spada. Szczególne znaczenie ma zmniejszenie liczby białych krwinek, odpowiedzialnych za obronę organizmu przed patogenami. Mogłoby się wydawać, że podczas długotrwałej hibernacji obrona przed patogenami jest szczególnie istotna, ale nic bardziej mylnego. To właśnie brak aktywności zabezpiecza przed atakiem mikroorganizmów, a wysoki poziom leukocytów doprowadziłby do silnej reakcji zapalnej i stanu podobnego do wylewu krwi do mózgu lub poważnych urazów głowy.

Chociaż temperatura ciała takich zwierząt często spada do temperatury otoczenia, to i tak jest ciągle kontrolowana i regulowana. Ich organizmy regularnie włączają się i wyłączają. Niemal 80% energii zmagazynowanej w cieplejszych porach roku zostaje zużyte na regularne budzenie się, ogrzewanie organizmu i ponowne chłodzenie. Powód takiego zaskakującego zachowania do dziś pozostaje zagadką. Część gatunków na czas hibernacji magazynuje zapasy jedzenia, które spożywa w trakcie tych krótkich okresów aktywności, inne – jak nietoperze – wykorzystują je, by zaspokoić pragnienie. Ale są i takie, które wciąż przechodzą cykle hibernacji i aktywności, choć nic wtedy nie spożywają i nadal pozostają w ukryciu.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 2/2018 »

Autor: Jakub Zimoch

Fot. Dimj/Shutterstock.com




Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Smog - kilka zasad jak z nim walczyć Stres i ból głowy – jak się uporać? Aerozol z e-papierosów negatywnie wpływa na czynność płuc 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne Smog - kilka zasad jak z nim walczyć Stres i ból głowy – jak się uporać? Aerozol z e-papierosów negatywnie wpływa na czynność płuc 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne Smog - kilka zasad jak z nim walczyć Stres i ból głowy – jak się uporać? Aerozol z e-papierosów negatywnie wpływa na czynność płuc 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje