Článek
Zatímco lidé se při nízkých teplotách balí do svetrů, čepic, šál, rukavic, péřových bund či kožichů a nemohou se dočkat návratu do tepla, pro mnohé tvory není mráz díky všelijakým evolučním vychytávkám žádný problém.
Medvědi, tučňáci a jiní polárníci
Způsob, jak bojovat s chladem, nejlépe dokládají obyvatelé polárních oblastí. Ikonou Arktidy je v tomto ohledu medvěd lední (Ursus maritimus), který se ztrátám drahocenného tepla brání dokonalou izolací tvořenou hustou srstí (krycí chlupy jsou dokonce duté, což snižuje přenos tepla) a poctivou vrstvou podkožního tuku.
Na hustou, nepromokavou srst a silnou tukovou tkáň sází také liška polární (Vulpes lagopus), která levou zadní snáší teploty nižší než minus 50 °C. Medvědovi se liška podobá i bílým kožichem, jenž jí v zimních měsících propůjčuje dokonalé krycí zbarvení umožňující nepozorovaně se přikrást k vyhlédnuté kořisti. Na rozdíl od medvěda ale liška v létě bílou vymění za tmavší odstín. Podobnou strategii využívá i další obyvatel nejen polárních krajů, hranostaj (Mustela erminea), jenž patří mezi lasicovité šelmy a setkat se s ním lze i u nás (od lasice kolčavy se pozná zejména podle černé špičky ocasu).
Medvěd lední, Špicberky
Pomyslnými králi Antarktidy v přečkávání krutých zim jsou tučňáci. Ne náhodou se stejně jako u výše zmíněných savců jedná o teplokrevné (přesněji endotermní) živočichy, kteří mají oproti „studenokrevným“ (ektotermním) tu výhodu, že si po nějakou dobu dokážou zachovat konstantní tělesnou teplotu.
Největším z mrazuvzdorných tučňáků je tučňák císařský (Aptenodytes forsteri), kterému s přečkáním tuhých polárních zim, kdy teplota klesá i pod minus 50 °C, pomáhá celá řada adaptací. Primární roli hrají silná vrstva tuku, neprodyšný tělní pokryv (husté a tuhé promaštěné peří) či omezování ztrát tepla úpravou dýchání. Před chladem a silným vichrem se tučňáci císařští chrání také životem v koloniích, v nichž jsou na sobě namačkané desítky až stovky jedinců.
Pozoruhodný je způsob jejich rozmnožování, s nímž nečekají na léto, ale probíhá ve vnitrozemí Antarktidy už během polární zimy. Samice snáší jediné vejce, které opatrně předá samci, a asi na dva měsíce se z hnízdiště vydává zpátky k oceánu, aby doplnila spotřebovanou energii. Mezitím o vejce pečuje samec, jenž ho nohama chrání před kontaktem s ledem a kůží před větrem a mrazem.
Tučňák císařský (Aptenodytes forsteri).
Stačí ale jediná chyba a mládě uhyne. Pokud se vylíhne ještě před návratem samice, začne samec ve voleti produkovat jakýsi výměšek, kterým mládě krmí. Díky tomu, že se narodilo už v zimě, má v létě dost sil, aby se s ostatními ptáky vypravilo k moři a připravilo si zásoby na příští polární zimu.
Hibernace i přírodní nemrznoucí směsi
Řada savců, například plši, ježci, netopýři nebo syslové, zimu přečkává ve stavu hibernace neboli zimního spánku. Dramaticky se jim při tom zpomalí metabolismus a klesne tělesná teplota, která se však většinou stabilně drží pár stupňů nad bodem mrazu.
Výjimkou je sysel Parryův (Spermophilus parryii) žijící od východní Sibiře po Aljašku. Teplota těla u něj může v arktických mrazech klesnout k -3 °C, aniž by se v jeho těle začaly tvořit ledové krystalky, které by způsobily nevratné poškození tkáně. Jak to ale vzhledem k absenci „nemrznoucích“ bílkovin v těle dělá, zůstává nejasné.
Sysel Parryův (Spermophilus parryii).
Mezi „studenokrevnými“ živočichy schopnost přečkat nepříznivé období s tělesnou teplotou pod bodem mrazu není tak vzácná jako u endotermů. Podobné kousky zvládají vedle hmyzu, například severoamerického brouka lesáka Cucujus clavipes, jenž vydrží pokles tělesné teploty na skoro 60 stupňů pod nulou, třeba obojživelníci.
Proslulý je v tomto ohledu severoamerický skokan lesní (Rana sylvatica), u nějž se v dobách největších mrazů zastavuje srdce i krevní oběh a dvě třetiny těla se promění v kostku ledu. Zbytek je chráněn speciálními lipidy a cukry. Skokanovi ani nevadí opakované rozmrzání a zamrzání.
Ryby sice tak jako někteří jiní „studenokrevní“ živočichové zmrznou a přežít nedokážou, což mnohým z nich nebrání zdržovat se i ve vodách o teplotě pod bodem mrazu. K takovým otužilcům patří terčovka hrbatá (Liparis gibbus), která žije v arktických mořích od Aljašky po Grónsko a dál na východ. Vědce zaujala schopností vyzařovat červené a zelené světlo. Když ji ovšem prozkoumali podrobněji, zjistili, že také vyrábí „nemrznoucí“ bílkoviny, jež i při výrazném poklesu teploty zabraňují tvorbě ledových krystalů v těle ryby.
Skokan lesní (Rana sylvatica)
Soutěž o nejodolnějšího živočicha vyhrávají sotva půl druhého milimetru dlouhé želvušky (Tardigrada), které na Zemi žijí přes půl miliardy let. Nejenže přežijí teplotu přesahující 150 °C, ale bez újmy zvládnou také pobyt ve vesmíru a mráz blížící se absolutní nule (–273,15 °C). Jejich tajemství spočívá ve schopnosti téměř úplně vyschnout, aniž by se tělo fatálně poškodilo, a v produkci speciálních „nemrznoucích“ cukrů a bílkovinchránících tkáně i DNA. Jakmile nastanou vhodné podmínky, želvušky opět ožijí.
Čumák v ledu
S velmi chladným počasím se dokážou vypořádat také někteří plazi. Vystavení teplotě pod bodem mrazu snášejí například ještěrky zední (Podarcis muralis), jež se bez újmy probraly i poté, co jejich tělesná teplota klesla ke skoro -6 °C, nebo mláďata želv ozdobných (Chrysemys picta), která po vylíhnutí zůstávají přes zimu v hnízdě, kde teplota klesá až k -10 °C.
Fascinující strategie, jak přečkat nepříznivé období, byla pozorována u amerických aligátorů (Alligator mississippiensis) Texasu či Severní Karolíně. V očekávání chladného počasí tito majestátní predátoři, kteří žijí pouze na jihovýchodě Spojených států a dorůstají délky přes pět metrů, vystrkují z vody přední část tlamy s nozdrami. Po zamrznutí vody zůstane tato malá část těla trčet z ledu jako kus dřeva a tak to zůstane, dokud se zase neoteplí.
Aligátoři mezitím upadají do brumace, což je obdoba „endotermní“ hibernace u ektotermních živočichů. Jedinci se při tom výrazně snižuje tělesná teplota a zpomaluje se metabolismus. V takovém stavu není schopen skoro žádné aktivity a jediné, co potřebuje, je dýchat, aby přežil do doby, kdy budou podmínky k životu opět příznivé. A právě to aligátorům umožňuje „čumák“ vystrčený z ledu, který je další z mnoha fascinujících adaptací živočichů na mrazivé počasí.
Zdroje:
Barnes, B. M. (1989). Freeze avoidance in a mammal: body temperatures below 0° C in an Arctic hibernator. Science, 244(4912), 1593–1595. https://doi.org/10.1126/science.2740905
Burns, J. A., et al. (2022). Transcriptomics of a Greenlandic snailfish reveals exceptionally high expression of antifreeze protein transcripts. Evolutionary Bioinformatics, 18, 11769343221118347. https://doi.org/10.1177/11769343221118347
Pecháček, P. Hranice života: Živočichové v extrémních podmínkách. Edika, 2023, 88 s.
How Animals Survive in Cold Conditions Science of the Cold: https://www.coolantarctica.com/Antarctica%20fact%20file/science/cold_all_animals.php
