Hibernace

Rozbalit box

Obsah boxu

Hibernace (z latinského hibernare, "přezimovat"), známá také jako zimní spánek, je stav snížené metabolické aktivity a tělesné teploty u některých živočichů během zimního období. Jedná se o komplexní a řízený fyziologický proces, který umožňuje přežití v podmínkách s nedostatkem potravy a nízkými teplotami. Nejde o pouhý spánek, ale o hlubokou a dlouhodobou letargii, během níž jsou životní funkce utlumeny na minimum.

Hibernace je typická pro některé savce (např. svišť, sysel, ježek, netopýr), ale podobné stavy lze nalézt i u plazů, obojživelníků, hmyzu a dokonce i u několika druhů ptáků.

🧬 Definice a charakteristika

Hibernace je strategie přežití, která se vyznačuje několika klíčovými fyziologickými změnami:

• Snížení metabolismu: Metabolická rychlost může klesnout na 1–2 % normální klidové úrovně. To je klíčové pro úsporu energie.
• Pokles tělesné teploty (hypotermie): Tělesná teplota se výrazně snižuje, často se blíží teplotě okolního prostředí. U některých druhů, jako je sysel Parryův, může klesnout i pod bod mrazu.
• Zpomalení srdečního tepu (bradykardie): Srdeční frekvence se dramaticky snižuje. Například srdce sviště, které v létě bije 80–100krát za minutu, může v zimě zpomalit na pouhých 5–10 úderů za minutu.
• Zpomalení dýchání (bradypnoe): Dechová frekvence je také výrazně redukována, přičemž zvíře může mít dlouhé pauzy (apnoe) mezi jednotlivými nádechy.
• Změny v krevním oběhu: Krev je redistribuována tak, aby zásobovala pouze životně důležité orgány.

Tento stav není nepřetržitý. Hibernující zvířata se periodicky na krátkou dobu probouzejí. Důvody těchto probuzení nejsou zcela objasněny, ale předpokládá se, že slouží k obnově imunitních funkcí, vylučování odpadních látek nebo k úpravě spánkového deficitu.

⚙️ Fyziologické procesy

Vstup do hibernace a její udržování je složitý proces řízený hormony a nervovým systémem. Klíčovou roli hraje příprava před zimou, kdy zvířata hromadí tělesný tuk, který slouží jako hlavní zdroj energie.

🌡️ Tělesná teplota

Během hibernace zvíře ztrácí schopnost aktivní termoregulace jako v bdělém stavu. Jeho tělesná teplota (T_b) pasivně sleduje teplotu okolí (T_a) až do určitého kritického bodu. Pokud okolní teplota klesne příliš nízko (blízko 0 °C), zvíře musí aktivovat mechanismy pro produkci tepla, aby nezmrzlo. Tento proces je energeticky náročný a může vést k vyčerpání tukových zásob.

❤️ Srdeční tep a dýchání

Srdce a plíce pracují v minimálním režimu. U netopýrů může srdeční tep klesnout z letních 400 úderů za minutu na méně než 25 úderů za minutu. Dýchání je často periodické, s dlouhými pauzami, které mohou trvat i déle než hodinu. Krev si i přes tento útlum zachovává schopnost přenášet kyslík.

🧠 Mozková aktivita

Mozková aktivita je během hibernace výrazně snížena, ale ne zcela zastavena. Elektroencefalogram (EEG) ukazuje převahu pomalých vln, podobně jako v hlubokém spánku. Během periodických probuzení se mozková aktivita vrací k normálu. Tato probuzení jsou energeticky nejnáročnější částí celého cyklu hibernace a spotřebují až 80 % celkových energetických zásob.

⚡ Metabolismus a hnědá tuková tkáň

Hlavním palivem během hibernace je tuk. Zvláštní význam má tzv. hnědá tuková tkáň (BAT), která se nachází především v oblasti lopatek a krku. Na rozdíl od bílého tuku, který slouží jako pasivní zásobárna energie, buňky hnědého tuku obsahují velké množství mitochondrií a jsou schopny produkovat teplo bez svalového třesu (netřesová termogeneze). Právě hnědý tuk je klíčový pro rychlé zahřátí těla během probouzení z hibernace.

🌍 Typy a formy zimního spánku

Ne všechna zvířata, která přečkávají zimu v útlumu, procházejí pravou hibernací. Rozlišujeme několik podobných stavů.

Pravá hibernace

Charakterizována dramatickým poklesem tělesné teploty, často až k bodu mrazu, a schopností periodického probouzení. Typickými zástupci jsou:

• Hlodavci jako svišť, sysel, křeček nebo plch.
• Hmyzožravci jako ježek.
• Letouni, zejména netopýr.
• Někteří primáti, například lemur trpasličí.

Torpor

Torpor je stav podobný hibernaci, ale obvykle trvá kratší dobu – od několika hodin po několik dní. Může se vyskytovat denně (diurnální torpor) a není vázán pouze na zimní období. Využívají ho například kolibříci k úspoře energie během chladných nocí nebo myši v období nedostatku potravy.

Zimní letargie (nepravý zimní spánek)

Tento stav je typický pro velká zvířata, jako jsou medvědi. Jejich tělesná teplota klesá jen mírně (o 5–7 °C) a lze je relativně snadno probudit. Jejich metabolismus je sice snížený, ale ne tak výrazně jako u pravých hibernátorů. Medvědice mohou v tomto stavu dokonce porodit a kojit mláďata. Z tohoto důvodu se o medvědech často mluví spíše jako o zvířatech procházejících zimní letargií než pravou hibernací.

🐾 Příklady hibernujících zvířat

Schopnost hibernace se vyvinula nezávisle u mnoha různých skupin živočichů.

• Savci:
  • V Česku patří mezi známé hibernátory ježek západní, ježek východní, plch velký, sysel obecný a všechny druhy netopýrů.
  • Svišť horský v Alpách a Tatrách tráví v hibernaci až 7 měsíců v roce.
  • Medvěd hnědý a medvěd baribal procházejí zimní letargií.

• Ostatní živočichové:
  • Plazi a obojživelníci: Jako studenokrevní živočichové upadají do stavu strnulosti (brumace), kdy jejich tělesná teplota kopíruje okolí. Zahrabávají se do bahna (žáby, želvy) nebo vyhledávají nezamrzající úkryty (hadi, ještěrky).
  • Hmyz: Mnoho druhů hmyzu přečkává zimu ve stavu zvaném diapauza, což je hormonálně řízené zastavení vývoje. Mohou přezimovat ve stadiu vajíčka, larvy, kukly nebo dospělce.
  • Ptáci: Jediným známým ptákem, který prochází skutečnou hibernací, je lelek americký. Několik dalších druhů, jako rorýs nebo kolibřík, využívá krátkodobý torpor.

🔬 Vědecký výzkum a význam

Studium hibernace má obrovský potenciál pro medicínu i další vědní obory. Vědci se snaží odhalit genetické a molekulární mechanismy, které zvířatům umožňují přežít extrémní fyziologické změny.

Lékařské aplikace

• Ochrana orgánů: Pochopení, jak hibernátoři chrání své orgány (zejména mozek a srdce) před poškozením z nedostatku kyslíku a nízkých teplot, by mohlo vést k lepším metodám pro uchovávání orgánů k transplantaci.
• Léčba mrtvice a infarktu: Řízená hypotermie se již dnes používá ke snížení poškození mozku po srdeční zástavě. Výzkum hibernace by mohl tento postup zdokonalit.
• Prevence svalové atrofie: Hibernující zvířata ztrácejí jen minimum svalové hmoty navzdory měsícům nečinnosti. Objasnění tohoto mechanismu by mohlo pomoci pacientům upoutaným na lůžko nebo astronautům při dlouhých vesmírných misích.
• Kosmické lety: Možnost uvést astronauty do stavu podobného hibernaci je jedním z konceptů pro dlouhé cesty, například k Marsu. Snížilo by to spotřebu zdrojů a psychickou zátěž posádky.

Evoluční výhody

Hibernace je jasnou evoluční výhodou pro život v prostředích s výraznými sezónními změnami. Umožňuje zvířatům přečkat období, kdy by hledání potravy bylo energeticky příliš náročné nebo nemožné. Tím, že se "vypnou", se také vyhnou predátorům.

💡 Pro laiky

Představte si hibernaci ne jako dlouhý spánek, ale jako uvedení těla do úsporného režimu, podobně jako když přepnete počítač do režimu spánku. Během normálního spánku se tělo regeneruje, ale stále spotřebovává hodně energie na udržení tepla a základních funkcí. Při hibernaci se však "termostat" těla stáhne na minimum, srdce bije jen párkrát za minutu a dech se téměř zastaví.

• Proč zvířata při hibernaci nezmrznou? I když jejich tělesná teplota klesne velmi nízko, mají vnitřní "alarm". Pokud by teplota klesla pod kritickou mez (např. pod 0 °C), speciální tukové buňky (hnědý tuk) začnou produkovat teplo, aby zvíře zahřály a zabránily poškození tkání mrazem.
• Jaký je rozdíl mezi zimním spánkem medvěda a sysla? Sysel je "pravý" hibernátor. Jeho tělo vychladne téměř na teplotu okolí. Medvěd jen "odpočívá" v letargii. Jeho teplota klesne jen o pár stupňů a je mnohem snazší ho probudit. Proto se nedoporučuje rušit medvědy v jejich zimních brlozích.
• Jak se probudí? Probuzení je velmi rychlý a energeticky náročný proces. Zvíře opět využije svůj hnědý tuk jako vnitřní topení, které rychle zvýší tělesnou teplotu. Během několika hodin se z téměř "zmrzlého" stavu dostane do plné aktivity.

⏰ Tento článek je aktuální k datu 29.12.2025