Hibernácia: typy zimného spánku a stratégie prežitia zvierat

Hibernácia, nazývaná aj zimný spánok alebo letargia, je stav, pri ktorom dochádza k dočasnému spomaleniu životných funkcií. Umožňuje zvieratám prežiť obdobia chladu, nedostatku potravy, sucha alebo iných nepriaznivých podmienok.

Zimný spánok nie je jednoduchý „spánok“ v ľudskom zmysle slova, ale zložitý fyziologický proces. Zvieratá pri ňom výrazne obmedzujú metabolizmus, srdcovú činnosť, dýchanie, telesnú teplotu a nervovú dráždivosť.

Čo je hibernácia

Biologicky je hibernácia zimný spánok organizmov, ktoré spomalením svojho metabolizmu prekonávajú nevhodné klimatické, prevažne chladné, a potravné podmienky spojené s nedostatkom potravy.

Hibernácia sa vyskytuje hlavne u cicavcov, ale aj u niektorých plazov, obojživelníkov a dokonca aj hmyzu. Do zimného spánku upadajú predovšetkým zvieratá, ktoré žijú v klimatických podmienkach s výrazne vymedzenými ročnými obdobiami, najmä tam, kde je zima dlhá a krutá.

Najznámejšími druhmi, ktoré upadajú do zimného spánku, sú medvede, svište, ježkovia, sysle, netopiere a myši.

Typy útlmu životných funkcií

Hibernácia nie je jednotný jav - príroda vytvorila viacero foriem vrátane zimného spánku, estivácie či torporu. Tieto stavy sa líšia dĺžkou trvania, intenzitou poklesu telesnej teploty a tým, ako hlboko zviera utlmuje svoj metabolizmus.

Pravý zimný spánok

Medzi takzvaných pravých zimných spáčov patria svište, plchy, ježe, sysle a niektoré druhy netopierov.

Niektoré druhy prespia doslova celú zimu bez jediného prebudenia, iné sa budia i niekoľkokrát. V takomto spánku môžu prečkať až sedem mesiacov.

Hibernácia je dlhodobý, riadený stav spojený so zimou. Trvá týždne až mesiace a zviera počas nej nespotrebúva takmer žiadnu energiu. Typickým znakom je výrazné zníženie telesnej teploty, srdcovej frekvencie a metabolizmu.

Nepravý zimný spánok

O nepravom zimnom spánku hovoríme pri mäsožravcoch a všežravcoch. V tomto prípade je „spiaci“ jedinec pri vedomí, pri vyrušení sa aktivizuje a svoj brloh aj opustí, napríklad keď sa potrebuje vyprázdniť alebo sa vonku oteplí.

Takto „spí“ napríklad medveď hnedý, jazvec lesný alebo psík medvedíkovitý.

Medveď hnedý nie je pravý zimný spáč. V mnohých prípadoch zvieratá neupadajú do spánku, ale iba do stavu letargie.

Torpor

Torpor je krátkodobá forma útlmu. Niektoré zvieratá využívajú torpor len počas jednej noci alebo niekoľkých dní.

Napríklad malé cicavce a niektoré vtáky takto šetria energiu počas chladných nocí.

Estivácia

Najznámejším dôvodom hibernácie je zima, no rovnako významná je aj reakcia na extrémne sucho, keď zvieratá upadajú do estivácie, čo je obdobný proces, len vyvolaný opačným faktorom - nie zimou, ale horúčavou a nedostatkom vody.

Estivácia je obdobou hibernácie, ale vyvolaná suchom alebo horúčavami. Známe sú prípady, keď žaby, slimáky či niektoré druhy ježkov vo vyprahnutých oblastiach prečkajú mesiace v podzemných úkrytoch, kým neprídu dažde.

Žaby počas sucha upadajú do estivácie. Vysušenej krajine sa bránia zahrabaním hlboko do pôdy, kde je vlhkosť vyššia. Ich metabolizmus sa spomalí a čakajú na obdobie dažďov.

Tento typ útlmu je analogický hibernácii, len má iný spúšťač.

Čo sa deje v tele hibernujúceho zvieraťa

Zimný spánok u zvierat sa prejavuje spomalením metabolizmu, srdcovej činnosti, znížením telesnej teploty a znížením nervovej dráždivosti.

Počas zimného spánku sa zvieratám znižuje telesná teplota. Literatúra uvádza, že na štyri, či dokonca len jeden stupeň Celzia.

Zatiaľ čo vo vegetačnom období sa ich telesná teplota pohybuje približne v rozmedzí 38 - 41 ˚C, počas zimnej meravosti často klesá až na 1 ˚C.

Spomaľujú sa všetky životné procesy. Frekvencia srdca prudko klesne, spomalí sa dýchanie a látková výmena.

Telesná teplota niektorých druhov klesá tak výrazne, že sa priblíži k teplote okolia, srdce bije len niekoľkokrát za minútu a dýchanie môže byť prerušované dlhými pauzami.

Spiace zviera sa preto v podstate nachádza na hranici života a smrti, lebo všetky jeho životne dôležité telesné úkony sú obmedzené na minimum.

Zimní spáči sa spravidla schúlia „do klbka“, čím zmenšia svoju povrchovú plochu, ktorá je rozhodujúcim faktorom pri strate telesného tepla.

Takýto guľovitý tvar má z geometrického hľadiska v pomere k obsahu najmenší povrch, čo je pre zviera veľmi dôležité, pretože veľkosť telesného povrchu je rozhodujúcim činiteľom pri vyžarovaní a strate telesného tepla.

Príprava na hibernáciu

Hibernácii predchádza dôkladná príprava, ktorá spočíva v nahromadení dostatočných tukových zásob zvieraťa a v správnom výbere vhodného úkrytu.

Zvieratá, ktoré hibernujú, musia vstúpiť do tohto stavu v dostatočne dobrej kondícii a s dostatočnými energetickými zásobami.

Keďže počas niekoľkomesačného zimného spánku viaceré zvieratá neprijímajú žiadnu potravu, ich prežitie závisí od množstva zásob podkožného tuku, z ktorého čerpajú energiu.

Poriadne pribrať pred zimou je akousi fyziologickou potrebou pre všetky prespávajúce zvieratá. V jesenných mesiacoch sa vedia vykŕmiť tak, že zväčšia svoju hmotnosť o dvadsať až tridsať percent.

Počas spánku sa totiž nahromadený tuk rozkladá, pričom organizmus dostáva látky potrebné na udržiavanie fyziologických pochodov.

Dôležité je tiež to, že skôr, ako zviera upadne do zimného spánku, musí si vytvoriť potrebné zásoby hnedého tukového tkaniva - toto tkanivo je zodpovedné za produkciu tepla.

Riadenie hibernácie

Prípravu na zimný spánok signalizuje hypotalamus. V jeho prednom jadre sa nachádza centrum hladu a v zadnom centrum sýtosti.

Vo fáze, ktorá predchádza hibernácii, je funkcia centra sýtosti tlmená a činnosť centra hladu zase stimulovaná.

Vtedy si napríklad taký plch začína zvyšovať dávky potravy s hojným obsahom cukru a vytvára si tak dostatočné zásoby tuku ako zdroj energie.

Signálom blížiaceho sa zimného spánku je dosiahnutie tzv. prahovej teploty, kedy dochádza k zmenám vo fungovaní endokrinných žliaz.

Odpoveď na otázku, aký mechanizmus ovplyvňuje pud zvierat, aby sa pripravovali na dlhotrvajúci zimný spánok, po ktorom znovu precitnú, však doposiaľ nie je uspokojivá.

Predpokladá sa, že s najväčšou pravdepodobnosťou na zimný spánok vplývajú látky, ktoré sa nachádzajú v krvi.

Pokusmi sa zistilo, že hormón testosterón zastavuje zimný spánok. Čo však uvádza živočícha do zimného spánku, je zatiaľ nejasné.

Zimoviská a úkryty

Ďalšou nevyhnutnou podmienkou je nájdenie dobrého úkrytu chráneného pred nepriazňou počasia.

Miesto a tvar úkrytu však nie je vecou náhody. Zvieratá si ho starostlivo vyberajú a pripravujú na zimu.

Zvieratá, ktoré sa pripravujú na zimný spánok, hľadajú vhodné úkryty a pokojné miesta.

Medveď

Medvede si úkryty najčastejšie budujú pod vývratmi stromov, v húštinách ihličnatých stromov, pod skalnými prevismi alebo v skalných dutinách.

Medveď obľubuje skalné dutiny, vývraty stromov a podobne. Do brlohu si nanosí dostatok suchého materiálu, ako je lístie alebo trsy trávy.

Zvlášť dôkladná je medvedica, ktorá počas zimy privedie v brlohu na svet mláďatá. Mláďatá zostávajú v brlohu až do jari.

Medveď hnedý „zaspáva“ približne na 3 mesiace. Počas tejto doby samice rodia mláďatá, pretože obdobie rozmnožovania medveďov v našej krajine pripadá na zimné mesiace.

Jazvec

Špecifické úkryty majú aj jazvece. Každý poľovník vie, že jazvece si budujú tzv. letné a zimné diery.

Počas roka žijú v letných dierach, ktoré na jeseň opúšťajú, a sťahujú sa do zimných dier, kde strávia nepriaznivé zimné obdobie nepravým zimným spánkom.

Jazvece si budujú letné a zimné nory. Počas roka žijú v letných a na jeseň sa sťahujú do zimných, kde sa uložia na nepravý zimný spánok.

Netopier

Netopiere najčastejšie zimujú v podzemných priestoroch.

Starostlivo vybrané zimoviská majú aj netopiere. Ako zimovisko si spravidla vyberajú jaskynné priestory bez prievanu a s vyrovnanou teplotou vzduchu.

Netopiere vyžadujú stabilnú teplotu a vysokú vlhkosť, ktorú poskytujú jaskyne a podzemné priestory.

Ich srdcová frekvencia môže klesnúť na minimum, pričom prebudenie trvá aj hodinu.

Jež

V prípade ježka je jeho „lôžkom“ najčastejšie vrstva jesenného lístia a konárikov.

Pokiaľ máte vedomosť, alebo ste zaznamenali pohyb ježov napríklad vo vašej záhradke, môžete im na zimu zostrojiť príbytok.

Jednoduchým dreveným domčekom v tvare kocky im môžete taktiež zachrániť život.

Ktoré zvieratá hibernujú

• Netopiere
• Ježkovité cicavce, napríklad jež obyčajný
• Svište
• Hlodavce, najmä sysle a niektoré hraboše
• Plazy a obojživelníky upadajúce do zimnej strnulosti
• Niektoré druhy žiab, ktoré dokážu prežiť zamrznutie
• Slimáky a niektoré bezstavovce, pri ktorých sa vyskytuje hibernácia aj estivácia
• Lemúry čeľade Cheirogaleidae
• Niektoré druhy vačkovcov
• Vták kivi, ktorý používa stav podobný torporu
• Medvede

Netopiere

Netopiere sú najlepším príkladom hibernácie v našich podmienkach.

U netopierov môže telesná teplota počas zimného spánku klesnúť až o 30 stupňov Celzia.

Tieto výnimočné cicavce sa čas od času prebudia, aby si vybavili fyziologické potreby, ale aj aby posúdili, či je doterajšie miesto zimného spánku bezpečné a či nie je potrebné ho zmeniť.

Jež obyčajný

Jež obyčajný je typickým stredoeurópskym hibernátorom.

Vstupuje do hlbokého útlmu, pri ktorom telesná teplota padá na úroveň chladného okolia.

Jeho zimovanie je veľmi citlivé na vyrušenie, pretože každé prebudenie spotrebuje veľkú časť energie.

Sysle a svište

Medzi pravých zimných spáčov patrí aj syseľ pasienkový.

Sysle a svište využívajú extrémne dlhú hibernáciu. Svišť hôlniak dokáže zimovať aj šesť mesiacov, pričom väčšina času je strávená v norách vyhrievaných telesným teplom skupiny.

Ich hibernácia je dokonale prispôsobená nedostatku potravy.

Plazy

Plazy a obojživelníky by zimu vonku neprežili, pretože ich telesná teplota sa odvíja od teploty prostredia.

Vďaka svojej studenokrvnosti však v úkryte vydržia strnulo aj niekoľko mesiacov.

Vždy, keď klesne teplota pod určitú hranicu, upadajú do stavu nehybnosti a preberú sa až pri oteplení.

Hady, napríklad užovky, sa zhromažďujú vo veľkých skupinách na miestach, kde teplota zostáva stabilná a neklesá pod nulu.

Užovky hibernujú trochu inak ako cicavce. Využívajú takzvanú brumáciu.

Chlad spôsobuje spomalenie metabolizmu hada až do bodu, keď nemusí prijímať potravu.

Potravu prestávajú prijímať už niekoľko týždňov pred zimným spánkom, aby sa pripravili a ich žalúdky boli prázdne.

Pravdepodobne sa vôbec nehýbu, kým sa teplota prostredia dostatočne nezvýši na to, aby sa mohli prebudiť.

Obojživelníky

Obojživelníky zimujú rozlične. Žaby a ropuchy sa skrývajú pod zemou alebo na dne jazier.

Niektoré severské druhy, hoci nie slovenské, dokážu prežiť zamrznutie tkanív vďaka prirodzeným kryoprotektantom, najmä glukóze a glycerolu.

Slovenské druhy neprežívajú zamrznutie tela, ale dokážu prežiť vo vode, ktorá nezamrzne úplne.

Bezstavovce

Bezstavovce sú extrémne variabilné.

Slimáky zavíjajú telá do pevného epifragmu a prežijú zimu aj sucho.

Včely medonosné nevstupujú do hibernácie, no zimujú vo veľkom klbku, v ktorom udržiavajú teplo spoločne.

Príklady zo sveta

Vo svete existujú aj zvláštne prípady hibernácie, napríklad lemúre v Madagaskare, ktoré dokážu zimovať celé mesiace.

Ide o ojedinelý príklad hibernácie v skupine primátov.

Niektoré druhy vačkovcov a netradične aj vták kivi používajú stav podobný torporu.

Medveď a otázka pravého zimného spánku

Na Slovensku sa o hibernácii hovorí najčastejšie pri medveďoch, hoci nie sú jediné druhy u nás.

Medveď hnedý však nie je pravý zimný spáč. Jeho zimný útlm je skôr nepravým zimným spánkom alebo letargiou.

Počas tohto obdobia je pri vedomí, pri vyrušení sa môže aktivizovať a brloh opustiť.

Počas miernej zimy tieto druhy dokonca nemusia hibernovať takmer vôbec.

Prebúdzanie zo zimného spánku

Prebudenie z hibernácie je energeticky náročnejšie ako akákoľvek činnosť počas aktívneho obdobia roka.

Prebudenie zvierat zo zimného spánku je podstatne rýchlejšie ako zaspávanie, ale je takisto energeticky veľmi náročné.

Zvieratá sa zo zimného spánku prebúdzajú v závislosti od klimatických podmienok. Je to spojené so zvyšovaním teploty alebo predlžovaním slnečného svitu.

Ako prvé opúšťajú zimné brlohy nepraví spáči - medvede či jazvece, a to bežne už vo februári a v marci.

Neskôr sa prebúdzajú napríklad ježe či plchy, aj ony však majú budíček nastavený podľa klimatických podmienok a teploty.

Jež býva aktívny od marca. Syseľ či plch sa prebúdzajú v marci až apríli.

Hibernácia ježkov a potreba pomoci

Ak sa teplota ovzdušia zníži a klesne pod určitú hranicu, vo voľnej prírode začína hibernácia rôznych druhov zvierat vrátane ježov.

V súvislosti s týmto zvieratkom však pred zimným spánkom nastávajú nemalé problémy. Vo väčšine prípadov sa ježovia nezaobídu bez ľudskej pomoci.

Uloženie sa na zimný spánok musí spĺňať niekoľko dôležitých podmienok. Tým najzákladnejším je telesná hmotnosť daného jedinca.

V súvislosti s ježkom je to dosiahnutie váhy minimálne 600 gramov, aj keď tento údaj sa môže líšiť v závislosti na druhu a veku jedincov.

Častokrát sa ale stáva, že k hibernácii sa odhodlajú jedince o váhe 450 gramov a v niektorých prípadoch i menej.

Pri tak nízkej telesnej hmotnosti sa ich malé telá rýchlo ochladzujú a prudko klesá srdcový tep.

Ako zistiť, že jež potrebuje pomoc

Spoznať jedinca, ktorý potrebuje pomoc, je vo väčšine prípadov jednoduché.

Stačí, ak v čase hibernácie zbadáte ježka voľne sa pohybovať po dennom svetle a okamžite viete, že niečo nie je v poriadku.

Ježkovia totiž nie sú milovníkmi slnka a takmer nikdy sa na ňom nevyhrievajú.

Vtedy sa jedná o mláďatá, ktoré sa na zimný spánok neuložili, pretože zaspatie by pre nich znamenalo istú smrť.

Takýchto ježkov je potrebné počas zimných mesiacov udržať v teple a poriadne vykŕmiť, aby sa na jar mohli vypustiť do voľnej prírody.

Vo väčšine prípadov sú ježkovia odkázaní na ľudskú pomoc.

Pomôcť však môžeme aj fyzicky zdatným ježom, ktorí s prežitím hibernácie problém nemajú.

Pokiaľ máte vedomosť alebo ste zaznamenali pohyb ježov napríklad vo vašej záhradke, neváhajte a zostrojte im na zimu príbytok.

Predsa len, dutiny stromov či iné úkryty môžu byť pre ich život ohrozujúce.

Aj Národná zoologická záhrada Bojnice sa každoročne podieľa na záchrane ježov.

Ekologický význam hibernácie

Hibernácia patrí medzi najpokročilejšie prežívacie stratégie živočíšnej ríše.

Je to stav extrémne spomaleného metabolizmu, ktorý umožňuje živočíchom prežiť obdobia chladu, nedostatku potravy, sucha alebo iných nepriaznivých podmienok.

Hibernácia a estivácia umožňujú živočíchom prežiť extrémne obdobia, no zároveň určujú rytmus reprodukcie, prístup k potrave a prežívanie mláďat.

V prírode ide o balančný mechanizmus, ktorý vysvetľuje, prečo majú niektoré druhy nepravidelné rozmnožovanie alebo prečo populácie počas tuhej zimy rapídne klesajú.

Má to svoje zásadné výhody aj v tom, že rodenie mláďat a ich vyvádzanie na svet je v kritickom období veľmi komplikované a rizikové, a tak sa k rozmnožovaniu a vyvádzaniu mláďat pristupuje v menej rizikovom období.

Vplyv zmeny klímy

Zmena klímy hibernáciu výrazne ovplyvňuje.

Miernejšie zimy spôsobujú častejšie prebúdzanie, čo zvyšuje energetické náklady a môže viesť k úhynom.

Iné druhy sa dokážu adaptovať, pričom skracujú dĺžku zimného spánku a menia svoje habitatové preferencie.

Tieto stratégie sú dôležité pre prežitie živočíchov na všetkých kontinentoch.

Aj na Slovensku žije množstvo druhov, ktoré hibernujú, a ďalšie, ktoré upadajú aspoň do torporu.

Hibernácia nie je jednoduchý „zimný spánok“, ale komplexná biologická stratégia, ktorá sa v priebehu evolúcie vyvinula ako odpoveď na zimný chlad či extrémne sucho.

Zvieratá využívajú rôzne formy útlmu: hlbokú hibernáciu, krátkodobý torpor alebo estiváciu.

Každý druh si vyvinul unikátny spôsob prežitia, ktorý zodpovedá jeho fyziológii a prostrediu.

Príroda tak vytvorila celý systém prispôsobení, ktoré umožňujú prežiť aj tam, kde by neustály metabolický chod bol energeticky nemožný.

Poznanie hibernácie zároveň odhaľuje spojenie medzi klímou, fyziológiou a správaním živočíchov a ukazuje, aký krehký je rovnovážny mechanizmus prežitia.

tags: #hibernacia #typy #zvierat