Nohy v teple, zima v pekle

Sdílej
 
Napadlo vás někdy, jak je možné, že tuleň nepřimrzne k ledové kře, na které odpočívá? A proč má velbloud neosrstěné břicho a slon velké uši? Za vším stojí jejich přizpůsobení mimořádným teplotním podmínkám.

Základem tuleního úspěchu je tukový krunýř, který tato zvířata nosí po celý rok a který může tvořit až polovinu jejich tělesné hmotnosti. Výtečným pomocníkem je navíc hustý kožich. Ten izoluje tak dokonale, že pod ním nikdy neroztaje ani jediná sněhová vločka, ani milimetr ledové kry. A to i přesto, že má ve srovnání se vzduchem 25x vyšší schopnost vodit teplo, bere tedy tělu 25x více tepla.

Termická okna

Arktický, dokonale izolující kabátek staví tuleně před jiný problém: jak se elegantně zbavovat přebytečného tepla, když je tělo chráněno jako čaj v termosce? Řešením tohoto problému jsou termická okna. Tak fyziologové označují ty části těla, které přejímají speciální úkoly hospodaření s teplem - termoregulace. U tuleňů a lachtanů to jsou především ploutve a ocas. Na nich žádnou tukovou vrstvu neuvidíme a teplota z těla může být tudy odvedena do chladnějšího prostředí. Matka příroda však myslela i na to, aby těmito okny teplota zbytečně neunikala do ovzduší, a tělo tudíž trvale příliš nevychládalo - v oblasti termooken pracuje krevní oběh na principu protisměrného proudu. Tepny, které odvádějí okysličenou krev ze srdce, jsou obklopeny hustou sítí vlásečnic, napojených na chladnější žilní krev. Ty odebírají z tepen teplo a znovu jím ohřívají tělo ještě předtím, než může uniknout "okny". Tím, čím jsou pro tuleně ploutve, je pro řadu savců čenich. Příkladem může být antilopa oryx. V čenichu se bohatě rozvětvují jemné vlásečnice, ve kterých se ochlazuje krev. Ta potom v obdivuhodně důmyslném systému střídavého proudu snižuje teplotu tepenné krve, směřující k mozku. To je zapotřebí zvláště při extrémním fyzickém zatížení, protože pak hrozí přehřátí mozku. Pokud u většiny savců tělesná teplota vystoupí až ke 45 °C, hrozí jim tepelný šok a uhynutí přehřátím. Na zvýšenou teplotu reagují negativně hlavně bílkoviny, které mění stavbu a vlastnosti a nejsou schopné plnit své funkce. Je velmi překvapivé, že gepard jako nejrychlejší kočka světa se dokáže obejít bez zvláštního chlazení hlavy: britští vědci C. R. Tasylor a V. J. Rowntree, zabývající se fyziologií zvířat, ovšem odhalili, že gepardi musí často již po 400 metrech svůj rychlý sprint přerušit. Nejen z důvodu tělesného vyčerpání, ale také proto, že hrozí nebezpečí, že jejich tělo a hlava budou vystaveny tepelnému šoku. Termická okna najdeme u většiny zvířat se silnou kůží a hustou srstí. Např. u samečků paviánů zůstává bez hustého kožichu jen zadek. Řídí tedy své tepelné hodpodaření jeho prostřednictvím: při extrémních vedrech se zvětšuje průměr krevních vlásečnic pod tenkou kůží této části těla, je tam přiváděno velké množství nadbytečného tepla a to pak odváděno ven. Podobně funguje chlazení vzduchem v silně prokrveném uchu slonů. Během horkých dní jim cévy naběhnou a usnadňují odvádění tepla, fungují jako dokonalá lednička. Nezodpovězena zatím zůstává otázka, proč zvířata z horkých oblastí nemají tenkou kůži na celém těle, nebo alespoň na jeho větší části. Vždyť tím by se celý problém sprovodil ze světa! V porovnání se svým obrovským tělem má slon skutečně zbytečně tlustou kůži, která nedovolí během horkých dní odvádět dostatek tepla. Řízení teploty tedy u slonů probíhá téměř výhradně prostřednictvím uší a chobotu.

Ani krok navíc!

Tak zní nejvyšší zákon dokonce i pro pouštní zvířata. V poledne jsou Sahara i Kalahari jako vymetené: téměř každý obyvatel afrických pouští tráví tuto dobu v chladné podzemní dutině nebo alespoň ve stínu. Ovšem během skutečně horkých dní a při velké tělesné aktivitě pouštní zvířata nevystačí se stínem ani s tepelnými okny. Pokud teplota okolního prostředí překročí teplotu těla (normální teplota u savců a u ptáků je od 35 do 42 °C), pomůže jen pocení, prudké oddychování (pak dochází k ochlazování přes vlhký jazyk a sliznice ústní dutiny při značném odpařování vody) nebo koupel. Pro obyvatele oblastí s nedostatkem vody je ovšem ochlazování těla způsobem, při kterém se využívá právě voda, značným problémem. Zvířata z pouští a savan se tedy dostávají do zdánlivě patové situace. Její řešení je však stejně geniální jako jednoduché: s přibývajícím horkem během dne u mnoha obyvatel horkých oblastí (antilop, velbloudů) současně stoupá i jejich tělesná teplota. Tímto termotrikem zůstává rozdíl mezi okolní teplotou a teplotou těla stále stejný. Fantastickým výsledkem této schopnosti je, že pouštní "profíci" se takřka vůbec (nebo doslova vůbec) nepotí a nepromrhají tak ani kapičku vody. Antilopy oryx z arabských pouští jsou mistry světa v šetření vodou: jejich tělesná teplota je zpravidla vyšší než teplota vzduchu. Nepotí se tedy vůbec a díky termooknům si i při horkém těle teplém 45 °C uchovají chladnou hlavu.

Jak udržet teplo

Ochlazování je jedna stránka termoregulace, oteplování druhá. Bizoni, sajgy, kozorožci a mnozí další obyvatelé stepí, kde jsou pravidlem obrovské teplotní rozdíly v průběhu roku, si na podzim obléknou hustý zimní kožich, na jaře se ho zbaví. Svá termookna však "otevírají" trvale, i když k odlišným cílům: v létě jim umožňují vypořádat se s kontinentálně horkým sluncem, v chladné části roku pak i s třeskutou zimou. Někteří specialisté na zimu sázejí na jistotu. Např. pižmoni severní, chlupatá arktická monstra, mají nejdelší srst na světě - až jeden metr. V klidu je proto nechává mráz dosahující někdy hodnot až 60 °C pod nulou! Obdobně odolná je třeba i polární liška, která využívá stejný izolační systém: vzduchové polštáře. Její mimořádně silná srst s mnoha tisíci chlupů na centimetr čtvereční obsahuje nesčetné nepatrné vzduchové blanky a tvoří perfektní izolační vrstvu proti zimě. Na podobném principu funguje i peří tučňáků - je dvojité a pod taškovitým vnějším peřím se skrývá prachová vrstva s mikroskopickými vzduchovými komůrkami. Je pochopitelné, že člověk si trik se vzduchovými komůrkami záhy osvojil a využívá ho při výrobě zimních obleků, spacích pytlů a peřin např. z dutých vláken. Tučňáci ale vymysleli ještě jeden trik. Chrání se několikacentimetrovými vzduchovými polštáři... mezi sebou. Při sněhových bouřích a krutých mrazech se "srazí" dohromady, někdy až šest tisíc tučňáků císařských stojí namačkáno ve velkém kruhu tak těsně, že napočítáme osm až deset zvířat na jediném čtverečním metru. Ptáci uprostřed kruhu jsou zvýhodněni proti těm po krajích, ale ani na to není zapomenuto. Tučňáci pravidelně mění místa, ptáci ze středu se posunují na okraj, aby tam na krátký čas čelili bouři a nepřízni počasí, a naopak krajní putují do středu kruhu za teplem. Odolnost proti chladu stoupá také s velikostí zvířete. Platí zde jednoduchá matematická závislost - povrch se zvyšuje (a snižuje) s druhou mocninou, zatímco objem s mocninou třetí. Drobní živočichové tedy nemohou mít dostatečně izolující kožíšek, oblasti extrémního chladu jsou proto (buď trvale, nebo v zimních měsících) říší pouze velkých zvířat. Mnozí malí si však přesto našli jinou cestu, jak se vyrovnat s chladným obdobím roku: zimní spánek v úkrytu v zemi nebo sněhu. Jejich látková výměna se zpomaluje, tělo žije z tukových rezerv. Tělesná teplota při spánku může klesnout až o několik desítek stupňů, blízko k teplotě okolního prostředí. Dech se extrémně zpomalí, mezi vdechem a výdechem může uplynout až několik minut. Spotřeba energie činí pouhá 2 % spotřeby v letním období. Regulace tělesné teploty ovšem i v této době zůstává zachována, i když jen na velmi omezené úrovni.

MĚŘENÍ TEPLOTY TĚLA

V dnešní době není problém měřit teplotu na povrchu těla i těch největších živočichů. Využívají se k tomu přístroje pro infračervené světlo, které zachycují tepelné vyzařování, vycházející z těla živočicha (nebo předmětů). Pokud jsou malé kontrasty, využívají se pro jejich zvýšení infračervené reflektory. Tyto přístroje byly vyvinuty pro vojenské účely již ve 30. letech 20. století.

 

Hry