Článek
Arktida neodpouští chyby. Teploty hluboko pod bodem mrazu a vítr, který urychluje ztrátu tepla, z ní dělají jedno z nejtvrdších prostředí planety. Přesto zde žijí druhy, pro které je extrémní zima normou. Lední medvědi, hlodavci i drobný hmyz si vyvinuli strategie, které překonávají lidské technologie – od chytré izolace až po biologické „vypnutí“ organismu. V Arktidě totiž přežívají jen ti, kdo mráz dokážou využít.
Jak zvířata vnímají extrémní mráz
Chlad není jen číslo na teploměru. Pro savčí tělo představuje varovný signál, že viditelně ubývá teplo a že rovnováha mezi jeho výrobou a ztrátami se může nebezpečně vychýlit. U člověka se tento poplach spouští rychle – třes, zrychlený metabolismus a nutkání hledat úkryt jsou známé reakce. U arktických zvířat však funguje stejný systém s úplně jiným nastavením.
Lední medvěd, sysel Parryův nebo polární liška mají v kůži stejné teplotní receptory jako lidé. Rozdíl není v tom, že by mráz „necítili“, ale v tom, jak ho vyhodnocuje jejich mozek. Nervový systém těchto druhů prošel procesem takzvané habituace: signály o chladu sice přicházejí, ale nejsou automaticky vykládány jako bezprostřední hrozba. Dokud zůstává teplota tělesného jádra v bezpečných mezích, řídicí centrála zachovává takříkajíc chladnou hlavu.
Zásadní roli v tom hraje pojem termoneutrální zóna – tedy rozmezí teplot, ve kterém si organismus udržuje stabilní tělesnou teplotu bez krizových zásahů. Její dolní hranice, takzvaná dolní kritická teplota, je u arktických zvířat posunuta do extrému. Zatímco nahý člověk začíná pociťovat chladový stres už při 28 až 20 °C, polární liška nebo lední medvěd zůstávají v klidovém režimu i hluboko pod bodem mrazu.
Obrana proti mrazu: srst, kůže a tuk
První obranná linie proti arktickému mrazu se nedá přehlédnout — je chlupatá, hustá a připomíná dokonale navržený zimní kabát. Nehřeje aktivně, ale slouží jako pasivní izolace, jejímž hlavním úkolem je zadržet vzduch. Husté chlupy udržují u povrchu těla vrstvu nehybného vzduchu, který patří k nejhorším vodičům tepla. Právě tento „vzduchový polštář výrazně brzdí únik tepla jak sáláním, tak prouděním a vytváří účinnou bariéru mezi teplou kůží a mrazivým světem kolem.
Srst má ještě jednu zásadní přednost: drží vlhko v uctivé vzdálenosti od kůže. A to je v Arktidě otázka přežití. Sníh, led i voda jsou totiž tiší zloději tepla — odvádějí ho několikanásobně rychleji než suchý vzduch. Hustá, často vodoodpudivá srst proto brání přímému kontaktu kůže s mokrem a udržuje izolační vrstvu funkční i v extrémních podmínkách.
Pod srstí přebírá slovo kůže, která není jen pasivním obalem, ale aktivním regulátorem. Je vybavena teplotními receptory, jež při poklesu okolní teploty okamžitě spouštějí vazokonstrikci – zúžení cév v povrchových vrstvách. Proud krve ke kůži a končetinám se omezí, čímž se minimalizují tepelné ztráty. Teplá krev je naopak směrována k tělesnému jádru, kde chrání životně důležité orgány.
Z vnitřní strany je kůže podložena silnou vrstvou podkožního tuku. Ten plní roli hlavního tepelného štítu: čím je silnější, tím stabilnější je vnitřní teplota organismu bez nutnosti energeticky náročného třesu. Bílý tuk izoluje, zatímco menší, specializované zásoby hnědého tuku jsou připraveny v případě potřeby začít vyrábět teplo přímo spalováním energie.
K tomu se přidává ještě jedna výhoda: v zimním období bývá bazální metabolismus arktických savců přirozeně vyšší. Tělo tak produkuje víc tepla už v klidu, bez pohybu a bez stresu. Výsledkem je trvalý tepelný polštář, který drží organismus v rovnováze i v prostředí, kde by člověk rychle ztrácel síly.
Technologicky dokonalá izolace ledního medvěda
Lední medvěd je učebnicovým příkladem toho, kam až může evoluce zajít, když má dost času a dost mrazu. Jeho „kabát“ není jen hustý a bílý – je to sofistikovaný systém, který kombinuje izolaci, regulaci tepla i ochranu před vlhkostí. Každý detail má svůj význam a žádný není náhodný.
Na první pohled zaujme srst. Ve skutečnosti však nejde o bílou barvu v pravém slova smyslu. Jednotlivé chlupy jsou průsvitné a částečně duté, což jim umožňuje zachytávat vzduch a fungovat jako mikroskopické izolační trubičky. Srst tak vytváří silnou bariéru proti úniku tepla a zároveň rozptyluje světlo, díky čemuž medvěd splývá se sněhem a ledem. Izolace a maskování tu jdou ruku v ruce.
Pod srstí se skrývá překvapivý kontrast: černá kůže. Tmavý povrch pohlcuje sluneční záření účinněji než světlý, což pomáhá přeměnit i slabé arktické světlo v teplo. Nejde o hlavní zdroj zahřívání, ale o drobný, zato stabilní příspěvek do energetické rovnice. V prostředí, kde se počítá každý watt, má i tato výhoda své místo.
Třetí, často přehlíženou součástí ochranného systému je kožní maz. Srst ledního medvěda je jím přirozeně napuštěná, což jí dodává vodoodpudivé vlastnosti. Když medvěd plave v ledové vodě, chlupy se nepromáčejí a izolační vrstva vzduchu zůstává z velké části zachována. Po vynoření z vody srst rychle osychá a tělo nepřichází o teplo v takové míře, jak by se dalo očekávat.
Díky této kombinaci – duté srsti, tmavé kůže a mastného ochranného filmu – se lední medvěd pohybuje mezi ledem a vodou s lehkostí, která působí samozřejmě, ale samozřejmá není. Pro člověka by stejné podmínky znamenaly okamžité riziko podchlazení. Pro ledního medvěda jde o běžný den v jednom z nejchladnějších koutů planety.
Největší hrozba? Přehřátí
Pro laika to zní jako nepovedený vtip: v krajině, kde teploměr bez ostychu padá k minus padesáti, je pro ledního medvěda větší hrozbou teplo než mráz. Jenže jeho tělo je na zimu vybavené až příliš dokonale. Izolace, která ho chrání před smrtícím chladem, se při vyšší námaze mění v past, v níž se začne vařit vlastní teplo.
Dospělý samec ledního medvěda si nemůže dovolit delší sprint. Už po necelé minutě běhu mu hrozí přehřátí a tepelný šok. Důvod je prostý: mohutná srst a silná tuková vrstva téměř neumožňují teplu unikat ven, zatímco těžké tlapy a kolébavý způsob chůze produkují při pohybu obrovské množství energie. Tělo topí, ale nemá kudy odvětrávat.
Tento efekt je viditelný i na infračervených záznamech. Zatímco většina savců na termovizi doslova svítí, lední medvěd se v arktické krajině téměř ztrácí. Povrch jeho těla má teplotu velmi blízkou okolnímu vzduchu a z pohledu termokamery působí jako chladný stín – což je dokonalý důkaz, jak efektivně jeho izolace funguje.
Pozorování z terénu i ze zoologických zahrad tento paradox potvrzují. Ošetřovatelé se shodují, že lední medvědi jsou náchylnější k přehřátí než k podchlazení, zejména při fyzické aktivitě. Situaci komplikuje i fakt, že na rozdíl od některých jiných arktických savců postrádají specializované mechanismy pro ochlazování mozku. Jakmile začne stoupat vnitřní teplota, riziko narůstá velmi rychle.
Definitivní tečku dodávají vědecká data. Analýzy metabolitů stresového hormonu kortizolu v trusu ukázaly, že u dospělých jedinců prudce stoupá hladina stresu ve chvíli, kdy okolní teplota překročí zhruba 20 °C. Teplo je pro ledního medvěda fyziologickým problémem, nikoli chlad.
A tak se přizpůsobuje chováním. Pohybuje se pomalu, šetří energií a v případě potřeby bez váhání zamíří do vody. Ledová koupel je nejrychlejším a nejúčinnějším způsobem, jak se ochladit – voda odvádí teplo z těla mnohonásobně rychleji než vzduch.
Když příroda inspiruje módní průmysl
Lední medvěd učí textilní odborníky, jak obléct svět do tepla. Na konci roku 2023 zveřejnil prestižní časopis Science výzkum týmu z čínské Zhejiang University vedeného Hao Baiem, který ukázal, že anatomie medvědí srsti může posunout hranice moderní izolace dál, než kam se dosud dostal outdoorový průmysl.
Vědci se zaměřili na klíčový detail: strukturu jednotlivého chlupu. Lední medvěd nemá „jen“ hustou srst, ale chlupy s takzvanou core-shell strukturou – porézní jádro obklopené ochranným obalem. Tento princip převedli do syntetického světa. Místo keratinu použili extrémně lehký a porézní aerogel, materiál plný mikroskopických vzduchových kapes, které fungují jako dokonalá past na teplo.
Výsledkem je vlákno, které hřeje stejně jako péřová bunda, ale přitom je zhruba pětkrát tenčí. Jinými slovy: stejný tepelný odpor, zlomek objemu. Zimní oblečení tak poprvé nemusí připomínat polární výstroj ani nafouklý spacák v pohybu.
Průlom ale nekončí u tepelného výkonu. Křehkost a nepraktičnost tradičních aerogelů jim dlouho bránily překročit práh laboratoří a vstoupit do běžného světa. Tým vědců proto obalil aerogelové jádro pružnou vrstvou termoplastického polyuretanu. Díky tomu je nové vlákno překvapivě ohebné, pružné a odolné – snese natažení až o 1000 procent, lze ho barvit, prát a tkát na standardních průmyslových strojích.
Inspirace ledním medvědem šla dokonce ještě dál. Výzkumníci analyzovali i kožní maz, kterým má medvěd srst přirozeně impregnovanou. Zjistili, že jeho chemické složení odpuzuje vodu i led podobně účinně jako špičkové fluorokarbonové nátěry používané na lyžích. Díky tomu se medvěd po výstupu z ledové vody zbaví námrazy pouhým otřesením – a stejný princip by mohl v budoucnu chránit i technické textilie.
Sysel Parryův přežívá arktické zimy díky řízenému podchlazení vlastního těla.
Sysel, který zamrzne… ale jen tak napůl
Pokud by lední medvěd vyhrál soutěž o nejlepší izolaci, sysel Parryův by si odnesl cenu za nejodvážnější experiment s vlastním tělem. Tenhle nenápadný obyvatel arktických oblastí totiž zvládá něco, co by u jiného savce znamenalo jistou smrt: během zimního spánku ochladí své tělo pod bod mrazu – konkrétně až na –2,9 °C, což je nejnižší zaznamenaná tělesná teplota u žijícího savce.
Přesto jeho krev ani orgány nezamrzají. Klíčem je proces zvaný supercooling, tedy podchlazení bez tvorby ledových krystalů. Voda v těle zůstává kapalná, metabolismus se propadne na minimum a sysel se ocitá ve stavu, který připomíná biologickou pauzu. Dechová frekvence klesá na pouhé dva až šest nádechů za minutu, nervová aktivita v mozku se téměř vypíná a zvíře se mění v cosi mezi živým organismem a dokonale zachovanou sochou.
Hibernace však není nepřerušený zimní blackout. Každých několik týdnů sysel náhle „naskočí“. Intenzivním třesem zahřeje tělo zpět na normálních 36,4 °C. V mozku se rozběhne masivní obnova nervových buněk a opravují se neuronová spojení, která byla během hlubokého podchlazení utlumena.
Právě tady se sysel Parryův mění z biologické kuriozity v objekt vážného vědeckého zájmu. Výzkumníci se snaží pochopit, jak je možné, že mozek opakovaně prochází extrémním chladem, a přesto se po každém „restartu“ vrací bez trvalého poškození – dokonce posílený. Tyto mechanismy dnes patří k nejslibnějším modelům pro studium neuroregenerace a mohou jednou přispět k léčbě či zpomalení nemocí, jako je Alzheimerova choroba.
Hmyz: Když je amputace rozumná volba
V mrazu se nehraje na hrdinství. Hraje se na rychlá rozhodnutí. Své o tom ví sněžné mouchy rodu Chionea , které jsou aktivní i při teplotách hluboko pod bodem mrazu – běžně kolem –7 °C, někdy dokonce až –10 °C. Pohybují se po sněhu tam, kde by většina hmyzu už dávno ztuhla. Jenže i pro ně existuje hranice, za níž jim hrozí smrtelné nebezpečí: okamžik, kdy tělní tekutiny dosáhnou bodu podchlazenosti a začnou se v nich tvořit ledové krystaly.
Proces krystalizace se pak šíří doslova jako vlna – z konce nohy do holeně během zhruba půl sekundy. A právě v tu chvíli nastupuje strategie, která zní brutálně, ale funguje. Moucha bleskově odvrhne vlastní končetinu.
K řízené sebeamputaci dochází na přesně vymezeném místě, v kloubu mezi stehenní částí a kyčlí. Tím se přeruší postupující vlna ledu a zabrání se jejímu proniknutí do hrudi a hlavy, kde by zmrznutí hemolymfy znamenalo okamžitý konec. Končetina je obětována, tělo zachráněno.
Laboratorní pokusy tuto logiku potvrzují bez milosti. Pokud se led dostane do těla, úmrtnost se blíží sto procentům. Pokud však moucha stihne nohu odhodit, přežívá a dokáže se dál pohybovat i s menším počtem končetin. V přírodě to není žádná rarita – téměř pětina nalezených jedinců byla bez jedné nebo více končetin. V arktickém prostředí jde o běžnou daň za přežití. Lépe přijít o nohu než o život.
Proč by nás měli mistři chladu zajímat
Příběhy ledních medvědů, syslů a hmyzu nejsou jen exotickými kuriozitami z mrazivých končin. Ukazují, jak rozmanitá a chytrá může být evoluce – a jak často nás příroda předbíhá o celé dekády.
Od ekologických protinámrazových materiálů přes inovativní oblečení až po potenciální lékařské objevy — Arktida není jen varováním před klimatickou změnou, ale i otevřenou učebnicí inovací.
Až příště budete nadávat na led na chodníku nebo mráz za okny, stojí za to si připomenout, že někde daleko na severu právě teď sysel klidně spí při minus třech stupních, medvěd řeší, jak se nepřehřát, a moucha se rozhoduje, kterou nohu obětovat. Zima je relativní pojem.
Zdroje
AMBROZIAK, Wojciech et al. Thermally induced neuronal plasticity in the hypothalamus mediates heat tolerance. Nature Neuroscience [online]. 2025, roč. 28, s. 346–360 [cit. 2026-01-02]. ISSN 1546-1726. DOI: 10.1038/s41593-024-01830-0
BLIX, Arnoldus Schytte. Adaptations to polar life in mammals and birds. Journal of Experimental Biology [online]. 2016, roč. 219, č. 8, s. 1093–1105 [cit. 2026-01-02]. ISSN 1477-9145. DOI: 10.1242/jeb.120477
CAROLAN, Julian et al. Anti-icing properties of polar bear fur. Science Advances [online]. 2025, roč. 11, č. 5, eads7321 [cit. 2026-01-02]. ISSN 2375-2548. DOI: 10.1126/sciadv.ads7321
DESFORGES, Jean-Pierre et al. Quantifying energetic and fitness consequences of seasonal heterothermy in an Arctic ungulate. Ecology and Evolution [online]. 2021, roč. 11, č. 1, s. 338–351 [cit. 2026-01-02]. ISSN 2045-7758. DOI: 10.1002/ece3.7049
GOLDING, Dominic et al. Snow flies self-amputate freezing limbs to sustain behavior at sub-zero temperatures. Current Biology [online]. 2023, roč. 33, č. 21, s. 4549–4556.e3 [cit. 2026-01-02]. ISSN 0960-9822. DOI: 10.1016/j.cub.2023.09.002
HUNSTIGER, Moriah et al. Non-shivering thermogenesis is differentially regulated during the hibernation season in Arctic ground squirrels. Frontiers in Physiology [online]. 2023, roč. 14, 1207529 [cit. 2026-01-02]. ISSN 1664-042X. DOI: 10.3389/fphys.2023.1207529
LONE, Karen et al. Aquatic behaviour of polar bears (Ursus maritimus) in an increasingly ice-free Arctic. Scientific Reports [online]. 2018, roč. 8, 9677 [cit. 2026-01-02]. ISSN 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-018-27947-4
OPEN UNIVERSITY. Animals at the extremes: hibernation and torpor. OpenLearn [online]. [cit. 2026-01-02]. Dostupné z: https://www.open.edu/openlearn/nature-environment/natural-history/animals-the-extremes-hibernation-and-torpor/content-section-1
WU, Mingrui et al. Biomimetic, knittable aerogel fiber for thermal insulation textile. Science [online]. 2023, roč. 382, č. 6677, s. 1379–1383 [cit. 2026-01-02]. ISSN 1095-9203. DOI: 10.1126/science.adj8013
YUDIN, Nikolay S. et al. A compendium and functional characterization of mammalian genes involved in adaptation to Arctic or Antarctic environments. BMC Genetics [online]. 2017, roč. 18, suppl. 1, 111 [cit. 2026-01-02]. ISSN 1471-2156. DOI: 10.1186/s12863-017-0580-9
