Stary niedźwiedź mocno śpi… No właśnie – czy to tylko głęboki sen, czy już hibernacja? Zwierzę obniża temperaturę ciała z 37 do 32 stopni, liczba oddechów i uderzeń serca spada kilkukrotnie, zaś tempo metabolizmu – o 70 proc. Może tak spędzić nawet pół roku, nie jedząc, nie pijąc ani nawet nie chodząc za potrzebą. Energię czerpie z sadła zgromadzonego jesienią. Śpiąc – chudnie nawet pół kilograma dziennie. A jednak przez lata naukowcy woleli nazywać ten stan zimowym letargiem. Dopiero niedawno przekonali się, że to hibernacja – bo ów stan niejedno ma oblicze.
NIEDŹWIEDŹ MA TO WE KRWI
Temperatura ciała miśków nie spada do kilku stopni jak u jeży, świstaków czy nietoperzy. Co więcej, fińscy naukowcy sprawdzili w laboratorium, że osocze krwi śpiących niedźwiedzi wstrzyknięte do ciał chomików dżungarskich i laboratoryjnych szczurów nie wprawiło ich w zimowy letarg. Skąd taki pomysł? Osocze hibernujących susłów wywołuje obniżenie temperatury ciała i zmianę cyklu dobowego nawet u zwierząt niespodziewających się mrozów. Zawiera bowiem składniki, które przestawiają normalną fizjologię na hibernacyjną.
Jednak to właśnie badania niedźwiedziej krwi sprawiły, że badacze zmienili zdanie. Stwierdzili bowiem, że sezonowo zmienia się w niej poziom haptoglobin (białek produkowanych w wątrobie i wiążących wolną hemoglobinę, co zapobiega utracie żelaza z moczem i uszkodzeniu nerek).
W lutym jest czterokrotnie wyższy niż w maju. To dowód, że fizjologia miśków zmienia się zimą bardziej niż podczas zwykłego snu.
ZIMOWA DIETA NOWORODKÓW
To jednak i tak nic w porównaniu z tym, co robią w czasie hibernacji samice niedźwiedzi. Na przełomie grudnia i stycznia rodzą dzieci! Żaden inny drapieżnik świata nie może sobie pozwolić na ciążę czy karmienie w czasie postu. Tymczasem niedźwiedzica, choć ruję ma w czerwcu, wstrzymuje rozwój zarodków w swym organizmie, dopóki nie zaszyje się jesienią w gawrze. Jej faktyczna ciąża – od momentu zagnieżdżenia zarodka w macicy do porodu – trwa zaledwie dwa miesiące. Nic dziwnego, że maluchy (w liczbie od jednego do czterech) przychodzą na świat tak małe, że z łatwością mieszczą się na łapie matki. Ona waży ok. 150 kg, każde z dzieci – najwyżej tyle, ile dwie kostki masła. Ale kiedy na wiosnę wyjdą z nory, każde będzie ważyło 10 kg.
Dlaczego niedźwiedzice wolą inwestować w karmienie zamiast w ciążę? Odpowiedź jest prosta. Samica nie pije w czasie snu, toteż musi bardzo uważać na ilość wody, jakiej się pozbywa. Tymczasem rozwijające się ssaki pływają w prywatnych basenach wód płodowych. Im większy płód, tym większy basen, który w dodatku na koniec jest opróżniany wprost na ziemię. Ale nie tylko o oszczędność wody chodzi. Także o substancje, jakimi matka karmi malce. Przez pępowinę pompowane są głównie cukry, a te z sadła trudno uzyskać. Znacznie łatwiej można otrzymać ekstremalnie „pełnotłuste” mleko, takie około 20-procentowe. Dlatego niedźwiedzice wybierają opcję krótkiej ciąży i tuczenia misiów kremówką.
SENNA NIEPAMIĘĆ
A jednak to nie one uważane są za rekordzistki wśród zwierzęcych śpiochów, ale susły arktyczne. Te gryzonie kopią nory – w rejonach wiecznej zmarzliny niezbyt głębokie. Potem porządnie wyściełają je miękkim sianem, zwijają się w kłębek i zdają na własną fizjologię. Kiedy otaczająca je gleba zamarza do minus 15 st. C, a temperatura ciał susłów spada do minus 3 st. C, ich komórki produkują białka zapobiegające formowaniu się kryształków lodu, a to chroni tkanki przed uszkodzeniem. A i tak po długim zimowym śnie pamięć im szwankuje.
Przekonali się o tym naukowcy z Austrii badający dużą kolonię susłów moręgowanych pod Wiedniem. Schwytali zwierzęta latem i wpuszczali je do laboratoryjnego labiryntu, w którym uczyły się odszukiwać najkrótszą drogę do przysmaków, oraz do klatek, gdzie musiały użyć prostego mechanizmu, by na tacę wypadł smakołyk. Jesienią część z nich zapadła w sen zimowy, a część – przetrzymywana w temperaturze 22 st. C – pozostawała aktywna aż do wiosny.
Kiedy śnieg stopniał, susły z obu grup znów wypuszczono do labiryntu i klatek. Te, które hibernowały, potrzebowały więcej prób, żeby przypomnieć sobie, na czym polega sztuczka, niż osobniki aktywne całą zimę. Natomiast susły z obu grup bezbłędnie rozpoznawały członków swego stada. Wniosek – długi sen źle wpływa na czynności wyuczone.
REKORD OSZCZĘDNOŚCI PALIWA
Susły moręgowane (w Polsce można je spotkać na Śląsku) w środkowej Europie chrapią przez ponad pół roku. Arktyczne – do ośmiu miesięcy. Nie one jednak pobiły rekord długości hibernacji, tylko nadrzewne torbacze podobne do miniaturowych wiewiórek mieszkające w lasach Tasmanii, na wschodnim wybrzeżu Australii i okolicznych wyspach – pałaneczki długoogonowe.
Wyczyn miał miejsce w laboratorium prof. Fritza Geisera, który tuczył pięć zwierzątek kiełkami zbóż, miodem i wodą, aż utyły do ponad 55 gramów (normalnie ważą zaledwie 20). Potem trafiły do komory o temperaturze, jaka panuje w ich ojczystych lasach zimą – ok. 7 st. C – i weszły w stan hibernacji. Początkowo, jak większość zimowych śpiochów, pałaneczki wybudzały się co kilka dni, półtora miesiąca później okresy głębokiego odrętwienia wydłużyły się do dwóch tygodni. Potem tygodnie mijały, a pałaneczki chrapały dalej. Pewien leniuch przespał ponad rok – dokładnie 367 dni.
Jak to możliwe? Prof. Geiser obliczył, ile energii kosztował sen. Gdyby zwierzak wcale się nie budził, jeden gram sadła wystarczyłby na utrzymanie ciała przy życiu przez 106 dni. To imponujący wynik, biorąc pod uwagę, że ta sama ilość zapewnia energię na zaledwie sześć godzin „normalnego” życia. Ponieważ jednak wszystkie hibernujące ssaki muszą od czasu do czasu podnieść temperaturę ciała, a te wybudzenia zjadają jakieś 85 proc. energii zużywanej w czasie zimowego lenistwa, to w rzeczywistości gram tłuszczu wystarczał pałaneczce „tylko” na ponad 16 dni. Łatwo policzyć, że nawet śpioch obudzony po roku miał jeszcze jakieś zapasy.
JA SIĘ Z TOBĄ KOCHAM, A TY…
Zbyt długie spanie bywa jednak ryzykowne. Zwrócili na to uwagę naukowcy, badając inne zwierzęta z antypodów – kolczatki. Te niezwykłe stworzenia składają jaja, ale zostały zaliczone do ssaków, bo karmią młode mlekiem. Wyglądają jak jeże o grubych łapach i pyszczkach przypominających miniaturową trąbę. Można je spotkać w Oceanii – od tropikalnej Nowej Gwinei na północy po Tasmanię na południu, gdzie zimą pada śnieg. I tam właśnie dr Stewart Nicol oraz Niels Andresen w 1987 r. rozpoczęli badanie hibernacji kolczatek. Oznakowali 126 zwierzaków, a 12 z nich wszyli implanty z czujnikami temperatury.
Okazało się, że kolczatki wcale nie chodzą spać, kiedy robi się zimno. Samce zapadają w odrętwienie w samym środku gorącego lata, które na półkuli południowej przypada w lutym. Samice idą w ich ślady kilka tygodni później – jesienią. Samce budzą się w środku zimy, samice wiosną – i często są już zapłodnione. Kiedy leżały odrętwiałe w zimowej norze, mógł je wytropić świeżo obudzony samiec. Wykorzystał okazję, pilnując, żeby jego wybranki nie odkrył rywal, a potem poszedł sobie, zostawiając samicy trud odchowania potomstwa. Jedna ze śledzonych przez naukowców kolczatek została wykorzystana seksualnie w pierwszej połowie lipca, na początku sierpnia obudziła się ze snu, a już dwa tygodnie później zaszyła się w norze lęgowej, żeby złożyć jaja.
Podstępny samiec nie ma jednak gwarancji, że dzieci będą jego. Samice zaraz po obudzeniu zaczynają wabić partnerów, którzy muszą walczyć o prawo do zbliżenia. A wygląda to tak. „Gotowa na wszystko” kolczatka przywiera brzuchem do podłoża, a część głowy i przednie łapy zakopuje w ziemi. Żeby się do niej dobrać, samce zaczynają kopać rowek wokół, równocześnie odpychając rywali.
Wreszcie zostaje jeden, najsilniejszy, który kontynuuje prace ziemne, głaszcząc wybrankę przednią łapą, tylną zaś próbując unieść jej ogon. Czasem musi się tak starać cztery godziny, zanim samica dopuści go do łask. W tej sytuacji trudno się dziwić samcom, że gotowe są budzić się w środku zimy, byle tylko ułatwić sobie rozmnażanie. To wszak jest gwarancją przetrwania gatunku.
PRZEŻYJĄ NAJZIMNIEJSI…
Ale sama hibernacja okazuje się sprzyjać tej najważniejszej ewolucyjnej misji. Naukowcy prześledzili statystyki wymierania ssaków na przestrzeni ostatnich 500 lat dostarczone przez American Museum of Natural History w Nowym Jorku. Na 61 gatunków aż 57 pechowców, którzy zniknęli już z powierzchni Ziemi, nie miało zdolności do hibernacji. Zamiast przeczekać niekorzystne warunki, musiały przez okrągły rok utrzymywać stałą temperaturę ciała, więcej jeść i pić, a aktywny tryb życia zwiększał prawdopodobieństwo spotkania z drapieżnikiem, także takim jak człowiek. Zaledwie cztery gatunki wyginęły, choć umiały oszczędzać energię w niekorzystnym okresie – mrozu lub suszy – zapadłszy w długotrwały sen lub krótsze okresy odrętwienia zwane torporem.
Ten ostatni okazuje się zresztą znacznie bardziej rozpowszechniony, niż jeszcze niedawno sądzono. Ponad połowa ssaczych rodów, które systematycy nazywają rzędami, korzysta z jego dobrodziejstw. Jelenie obniżają temperaturę ciała i spowalniają akcję serca w zimowe noce. Ciężarne nietoperze mroczki srebrne z Kanady zapadają w kilkudniowy sen w okresach załamania pogody, żeby przesunąć termin porodu na bardziej sprzyjające warunki. To jedyny gatunek ssaka, który w czasie ciąży obniża temperaturę ciała do kilku stopni bez szkody dla embrionów. Przeciwnie – krótki torpor sprawia, że samica ma potem dość sił na produkcję mleka.
… TYLKO CZY SIĘ OBUDZĄ?
Niemal wszystkie ssacze i ptasie dzieci zależne od opieki rodziców umieją oszczędzać energię, obniżając temperaturę ciała i spowalniając procesy metaboliczne, dopóki nie osiągną 30–50 proc. wagi dorosłych. Pisklęta jerzyków – ptaków podobnych do jaskółek polujących na owady w locie – gdy w maju pada, jest zimno i rodzice mają kłopot ze zdobyciem muszek i komarów, zapadają w kilkudniowe odrętwienie. Dorosłe ptaki wykorzystują to, by polecieć w zupełnie inny rejon Europy – nieraz ponad tysiąc kilometrów – i tam się najeść.
Wśród ptaków aż osiem rzędów – od kolibrów po sępy – w nocy wychładza ciała od kilku do kilkunastu stopni, oszczędzając dzięki temu co najmniej 30 proc. energii. Ale jedynym gatunkiem, który hibernuje przez niemal trzy miesiące, co roku w tym samym miejscu, jest lelek zimowy z pustyni Kolorado. Ptaki bowiem mają alternatywę, by przetrwać chłody i głód – migrację. Czemu wolą wyczerpujące podróże niż leniwy sen? Bo hibernacja, choć przedłuża życie i młodość, jest zbawieniem tylko wówczas, gdy się można z niej obudzić. A to wcale nie takie pewne. Wiele zwierząt – w tym co drugi jeż! – jesienią zasypia snem, który na wiosnę okazuje się wiecznym.