Za hranicí spánku (7) – Medvědí zimování: útlum bez zimní teploty

Co naměřil Tøien

Øivind Tøien a kolegové sledovali černé medvědy (Ursus americanus) na Aljašce a výsledky otiskli v časopise Science (2011). Medvědi v doupěti strávili 5 až 7 měsíců bez jídla, pití, močení a stolice. Metabolizmus (spotřeba energie) jim klesl na zhruba čtvrtinu bazální hodnoty. Tělesná teplota zůstala mezi 30 a 36 stupni Celsia a v několikadenních cyklech kolísala. Tep spadl z klidových 55 na až 9 úderů za minutu a srdce bilo velmi nepravidelně.

Nejdůležitější zjištění se týká příčiny. Většina metabolické brzdy nevzniká jen tím, že tělo vychladlo. Medvěd spotřebu škrtí aktivně a dělá to při teplotě, která by u sysla odpovídala skoro normálnímu stavu. Po opuštění doupěte drží metabolizmus snížený ještě asi 3 týdny.

Hnědí medvědi v Evropě vypadají podobně. Aktivita, teplota i tep klesají už týdny před vstupem do doupěte. V doupěti pak teplota dosahuje řádově 33 stupňů a tep zhruba 15 úderů za minutu (podle terénních měření na hnědých medvědech ve Skandinávii).

Srovnání se syslem

Arktický sysel v hlubokém úseku torporu spadne s tělesnou teplotou až na -2,9 stupně a spotřebuje jen 1 až 2 % bazálního metabolizmu. Černý medvěd v doupěti drží 30 až 36 stupňů a spotřebuje asi 25 %. Sysel se musí pravidelně probouzet každých 10 až 21 dní a každé zahřátí ho stojí velký kus zásob. Medvěd se probudí snáz a na vyrušení zareaguje. Sysel během úseku torporu nepřijímá potravu ani vodu a medvěd je nepřijímá celé měsíce. Samice navíc v doupěti rodí a kojí mláďata, což si u sysla v hlubokém torporu nelze představit.

Oba šetří přes zimu. Na ose z dílů 1 a 2 ale medvěd sedí blíž spánku a denního torporu než syslí hibernaci, i když jeho sezóna trvá měsíce. Biologové proto často mluví o zimování v doupěti nebo o zimní letargii a slovo hibernace používají jen v uvozovkách. Lidový jazyk medvěda k hibernaci přiřadil. Fyziologie ho drží výš na teplotní škále.

Medvěd v tom není sám

Podobný režim mají i menší savci. Evropský jezevec (Meles meles) tráví zimu v noře a výrazně omezí pohyb. Ve Skotsku trávil uprostřed zimy mimo noru až o 90 % méně času a jeho tělesná teplota se držela mezi 28 a 34 stupni Celsia (měření z roku 1988). Dva jezevci s vysílačem v Norsku si teplotu snížili jen o 2 až 3 stupně. Pokles přitom víc než venkovním mrazem řídila délka dne (studie z roku 1998).

Ještě mělčí je zimní pasivita psíka mývalovitého (Nyctereutes procyonoides). Je to jediný pes, který přes zimu v chladných oblastech takhle odpočívá. Teplota mu v 2 až 9 týdnech nečinnosti klesla jen o 1,4 až 2,1 stupně (měření ve volné přírodě). Za zimu přitom ztratil zhruba 43 % hmotnosti. Pokles teploty je tedy menší než u medvěda. Společné mají to, že teplota zůstává blízko normálu a zvíře může v zimě kdykoli vstát a odejít.

Proč velký útlum bez hlubokého chladu

Chladit velké tělo na 5 stupňů a znovu ho ohřívat by stálo obrovské množství energie. Medvěd proto zvolil silnou metabolickou brzdu při vysoké teplotě. Nevyužije tak pokles rychlosti chemických reakcí, který chlad přináší sám od sebe, a musí brzdu aktivně řídit. Zato zůstane schopný bránit doupě a samice se mohou starat o mláďata. Kompromis mezi úsporou a rychlostí návratu z dílu 1 tu vychází na straně rychlého návratu.

Hladovění bez močení má vlastní řešení. Dusík z rozkládaných bílkovin se nevylučuje močovinou. Tělo ho znovu využije na stavbu bílkovin. Vodu navíc získává z rozkladu tuku. Bez toho by medvěd v doupěti nevydržel.

Závěr

Medvědí vypnutí je zase jen jiný režim na stejné ose. Medvěd zimuje v řízeném úsporném režimu při vysoké tělesné teplotě.

Zima přitom není jediný důvod vypnout. Sucho, horko a krátký den spouštějí u hmyzu i dalších zvířat letní útlum a klidová stadia. Logika je příbuzná, spouštěč je jiný. Tomu se budeme věnovat příště.