Hibernácia, nazývaná aj zimný spánok alebo letargia, je stav, pri ktorom dochádza k dočasnému spomaleniu životných funkcií. To umožňuje zvieratám prežiť náročné zimné podmienky, keď je prístup k potravinám obmedzený.
Hibernácia je stav extrémne spomaleného metabolizmu, ktorý umožňuje živočíchom prežiť obdobia chladu, nedostatku potravy, sucha alebo iných nepriaznivých podmienok. Hibernácia pritom 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.
Čo znamená hibernácia zvierat
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.
Obe stratégie však patria do rovnakej skupiny tzv. dormancie, teda útlmu životných funkcií.
Hibernácia nie je spánok v ľudskom zmysle slova. Je to komplexná biologická stratégia, ktorá sa v priebehu evolúcie vyvinula ako odpoveď na zimný chlad či extrémne sucho.
Zimný spánok u zvierat sa prejavuje spomalením metabolizmu, srdcovej činnosti, znížením telesnej teploty a znížením nervovej dráždivosti. To všetko preto, aby malo zviera šancu prežiť v pre neho nepriaznivých podmienkach v meniacich sa ročných obdobiach.
Ako hibernácia prebieha
Počas hibernácie 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.
Zimný spánok, odborne nazývaný aj hibernácia, je veľmi zložitý fyziologický proces. Počas tohto času sa zvieratám výrazne znižuje telesná teplota. 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.
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.
Spiace zviera sa preto v podstate nachádza na hranici života a smrti, lebo všetky jeho životne dôležité telesné úkony sú obmedzené na minimum.
Príprava na zimný spánok
Zvieratá, ktoré hibernujú, musia vstúpiť do tohto stavu v dostatočne dobrej kondícii a s dostatočnými energetickými zásobami.
Zimnému spánku predchádza dôkladná príprava, ktorá spočíva v nahromadení dostatočných tukových zásob zvieraťa a v správnom výbere vhodného úkrytu.
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.
Úloha teploty a hormónov
Signálom blížiaceho sa zimného spánku je dosiahnutie tzv. prahovej teploty, kedy dochádza k zmenám vo fungovaní endokrinných žliaz.
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.
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.
Hibernácia, torpor a estivácia
Hibernácia
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.
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
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.
Ktoré zvieratá hibernujú
Do zimného spánku upadajú predovšetkým zvieratá, ktoré žijú v klimatických podmienkach s výrazne vymedzenými ročnými obdobiami, najmä tam, kde je zima dlhá a krutá.
Hibernácia sa vyskytuje hlavne u cicavcov, ale aj u niektorých plazov, obojživelníkov a dokonca aj hmyzu.
- Netopiere
- Ježkovité cicavce, najmä 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
- Lemúry čeľade Cheirogaleidae
- Niektoré druhy vačkovcov
- Vták kivi, ktorý používa stav podobný torporu
- Medvede
Najznámejšími druhmi, ktoré upadajú do zimného spánku, sú medvede, svište, ježkovia, sysle, netopiere a myši.
Praví a nepraví zimní spáči
V našej prírode sa stretneme s viacerými zvieracími sedmospáčmi. Niektoré z nich prespia zimu na jeden dúšok bez toho, aby sa prebudili, iné ju prežívajú v akomsi polospánku a z času na čas sa prebúdzajú.
Medzi tzv. pravých zimných spáčov patria svište, plchy, ježe, sysle a niektoré druhy netopierov.
V takomto spánku môžu prečkať až sedem mesiacov.
O nepravom zimnom spánku hovoríme zasa 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 a zimný spánok
Medveď hnedý nie je pravý zimný spáč.
Skvelým príkladom je tu medveď hnedý, ktorý „zaspáva“ približne na 3 mesiace. Počas tejto doby samice rodia mláďatá, pretože obdobie rozmnožovania medveďov v našej krajine pripadá na zimné mesiace.
Mláďatá zostávajú v brlohu až do jari.
Zimný spánok u medveďov nie je úplný stav neaktivity. Aj keď ich metabolizmus je značne spomalený, ich telo stále vykonáva základné životné funkcie.
Rovnaký pokles sa týka aj dýchania, ktoré sa spomaľuje na približne 1-2 nádychy za minútu.
Telesná teplota medveďov počas zimného spánku klesá len mierne, na rozdiel od iných cicavcov, ktorých teplota klesá blízko bodu mrazu.
Medvede sa počas zimného spánku nezobúdzajú každý deň ako niektoré iné zvieratá, ktoré prechádzajú do kľudu, napríklad netopiere.
Medvede, konkrétne druhy ako hnedý medveď a čierny medveď, spia v jaskyniach, dutých stromoch alebo v iných prírodných úkrytoch, kde si vytvoria pohodlné „hniezdo“ z tráv, lístia a iných prírodných materiálov.
Hlavným dôvodom, prečo medvede prechádzajú do zimného spánku, je potreba šetriť energiou. V zimných mesiacoch je menej dostupnej potravy, a to najmä pre rastlinožravé a všežravé zvieratá, akými medvede sú.
Medvede sú veľmi veľké a potrebujú na svoj rast a údržbu vysoké množstvo potravy.
Na rozdiel od niektorých iných druhov, ako napríklad vtákov, ktorí sa v zimnom období migráciou presúvajú do teplejších oblastí, medvede zimu jednoducho „prespia“.
Tehotné medvedice majú špecifickú adaptáciu v rámci zimného spánku. Samice, ktoré sa počas zimy narodí mláďatá, začínajú zimný spánok zvyčajne o niečo skôr, než ostatní medvede.
Počas tohto obdobia rodí samica mláďatá, ktoré sú v prvých týždňoch života úplne závislé na matke.
Mláďatá sú narodené veľmi malé, približne ako myši, a ich hmotnosť je len 300-500 gramov.
Kľúčom k prežitiu medveďov v zimných mesiacoch je schopnosť ich organizmu využívať tukové zásoby.
V priebehu letných a jesenných mesiacov medvede konzumujú veľké množstvo potravy, aby si nahradili zásoby tuku, ktoré sú potrebné na prežitie zimy.
Medvede majú veľmi efektívny metabolizmus, ktorý im umožňuje maximálne využiť svoje tukové zásoby.
Ich tráviaci systém je počas zimného spánku minimálne aktívny, čo znamená, že nepotrebujú konzumovať potravu.
Na druhej strane, ich organizmus je schopný využívať mastné kyseliny z uložených tukov ako primárny zdroj energie.
Netopiere počas hibernácie
Netopiere sú najlepším príkladom hibernácie v našich podmienkach.
Vyžadujú stabilnú teplotu a vysokú vlhkosť, ktorú poskytujú jaskyne a podzemné priestory.
Netopiere najčastejšie zimujú v podzemných priestoroch.
Ich srdcová frekvencia môže klesnúť na minimum, pričom prebudenie trvá aj hodinu.
Zaujímavým prípadom sú určite aj netopiere, u ktorých 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 a jeho hibernácia
Jež obyčajný je typickým stredoeurópskym hibernátorom.
V prípade ježka je jeho „lôžkom“ najčastejšie vrstva jesenného lístia a konárikov.
V zimnom období a v čase nedostatku potravy je hibernácia zverstva veľmi účinnou metódou na prežitie.
Aj uloženie sa na zimný spánok ale musí spĺňať niekoľko dôležitých atribútov. 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.
Jeho zimovanie je veľmi citlivé na vyrušenie, pretože každé prebudenie spotrebuje veľkú časť energie.
Ako zistiť, že jež potrebuje pomoc
Z vyššie uvedených dôvodov sú ježkovia častokrát odkázaní na našu 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.
Ako pomôcť ježkom v záhrade
Pomôcť ale 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.
Jednoduchým dreveným domčekom v tvare kocky im môžete taktiež zachrániť život.
Aj Národná zoologická záhrada Bojnice sa každoročne podieľa na záchrane ježov.
V uplynulých dňoch prijala do svojej karanténnej stanice krásnu dvojicu, ktorá bola zachránená z prírody ľuďmi, ktorým nebol ich osud ľahostajný.
Následne ich odovzdali zoológom v Bojniciach. Tí vedia, ako sa o ich prežitie postarať.
„Môžem potvrdiť, že do karanténnej stanice sme prijali dvoch ježkov, ktoré neboli fyzicky zdatné prežiť zimnú hibernáciu. Nejde pritom ale o nič neobvyklé. V súvislosti s týmto zvieratkom je to bežný fyziologický jav, následkom ktorého dochádza k častému úhynu. Včasná a veľmi jednoduchá pomoc môže týmto milým stvoreniam zachrániť život. Obaja ježkovia sú v súčasnosti mimo ohrozenia života.
Hibernácia plazov a obojživelníkov
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.
Nie všetky zvieratá sa prispôsobili hibernácii rovnakým spôsobom.
Hadice, napr. užovky, sa zhromažďujú vo veľkých skupinách na miestach, kde teplota zostáva stabilná a neklesá pod nulu.
Také 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 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.
Hibernácia bezstavovcov a ďalšie príklady
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.
Vo svete existujú aj zvláštne prípady hibernácie, napríklad lemúre v Madagaskare, ktoré dokážu zimovať celé mesiace.
Ide o ojedinelý príklad hibernácie v skupine primátov.
Úkryty a zimoviská
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.
Medvede, ktoré nepatria k pravým zimným spáčom, 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 dôsledná je medvedica, ktorá počas zimy privedie v brlohu na svet mláďatá.
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.
Zaujímavé sú v tomto smere aj jazvece. Tie 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.
Starostlivo vybrané zimoviská majú aj netopiere.
Netopiere si ako zimovisko vyberajú spravidla jaskynné priestory bez prievanu a s vyrovnanou teplotou vzduchu.
Prebúdzanie z hibernácie
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.
Počas miernej zimy tieto druhy dokonca nemusia hibernovať takmer vôbec.
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.
Niektoré druhy prespia doslova celú zimu bez jediného prebudenia, iné sa budia i niekoľkokrát.
Zaujímavé sú určite aj netopiere, ktoré 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.
Ekologický význam hibernácie
Hibernácia je fascinujúcim príkladom prispôsobenia sa náročným podmienkam prostredia.
Umožňuje mnohým druhom prežiť zimu bez toho, aby museli migrovať do teplejších oblastí.
Každé zviera má svoje jedinečné mechanizmy prežitia, ktoré sa prispôsobujú špecifikám ich prostredia a spôsobu života.
Hibernácia patrí medzi najpokročilejšie prežívacie stratégie živočíšnej ríše.
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.
Hibernácia a zmena 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.
Rakúski vedci zistili, že mnohé hibernujúce živočíchy sú v porovnaní s celoročne aktívnymi na tom lepšie aj z hľadiska celkovej dĺžky života.
Mrazivá zima v národnom parku (celá epizóda) | Divoký Yellowstone | Zvieratá Nat Geo
Medvede a ich zimný spánok sú jedným z najúžasnejších príkladov adaptácie v prírode.
Tento proces im umožňuje nielen prežiť drsné zimné mesiace, ale aj zabezpečiť, že ich mladé budú mať potrebné podmienky na rast a vývoj.
Z hľadiska ekológie a biológie je zimný spánok fascinujúcim procesom, ktorý vedci stále intenzívne študujú, aby pochopili, ako ho možno využiť aj v iných oblastiach, ako je medicína či poľnohospodárstvo.
Poznanie hibernácie zároveň odhaľuje spojenie medzi klímou, fyziológiou a správaním živočíchov a ukazuje, aký krehký je rovnovážny mechanizmus prežitia.
tags: #hibernacia #zvierat #definicia