Adaptace za studena a aklimatizace jsou dva typy úprav, které živé organismy provádějí, když dochází ke změnám teploty prostředí. Adaptace i aklimatizace zajišťují přežití organismů na individuální a populační úrovni.
Kolísání teploty, dokonce i několik stupňů, může pro zvíře znamenat rozdíl mezi životem a smrtí. Například když slunce zapadne za mrak a způsobí pokles teploty jen o dva stupně, pohyb much se zpomaluje.
Obecně jsou k dispozici dva fyziologické mechanismy k provedení úprav za studena. První je využití strategií k udržení tělesného tepla. Za druhé, generování tělesného tepla prostřednictvím metabolického spalování potravin na palivo.
Někdy je adaptace na chlad náhlou reakcí
Zvířata regulují svoji tělesnou teplotu, když čelí náhlému poklesu teploty. K tomu představují řadu reflexních reakcí, které jsou zprostředkovány receptory chladu v kůži a jejich funkcí je zachování tepla. Nejdůležitější jsou:
- Zúžení periferních cév.
- Vztyčení srsti nebo peří zvířete.
- Otřesy v malých pohybech, které vytvářejí teplo vydáváním energie.
- Snížení odkryté plochy povrchu při zaujetí stočeného držení těla.
Pokud počet výše uvedených adaptivních bariér není schopen se s chladem vyrovnat, tělo zvýší svou bazální rychlost metabolismu, aby udrželo tělesnou teplotu. To je obrovský výdej energie.
Přizpůsobení chladu může být také skupinové
Je zajímavé to vědět existují jedinečná přizpůsobení chování, která používají antarktická zvířata přežít tuhou zimu. Například tučňáci císařští tvoří velké kolonie.
Blízkost mezi tučňáky nejen reaguje na potřebu sdílet tělesné teplo, ale také je chrání před účinky větru. Kuriózní je, že tučňáci v kolonii střídají se pro obsazení první linie, která láme vítr.
Mezi aklimatizací a adaptací na chlad jsou rozdíly
Protože tyto pojmy mohou být zaměněny, považujeme za důležité zdůraznit jejich rozdíly. Aklimatizace je součet úprav, které následují po opakovaném a dlouhodobém vystavení nízkým teplotám, to znamená, že jde o dočasný proces.
Za druhé, adaptace na chlad je zavedena až po mnoha generacích a dodržuje proces přirozeného výběru. Přestože se tedy doba expozice aklimatizaci u jednotlivých druhů liší, obvykle se vyskytuje v rozmezí dvou až šesti týdnů.
A co víc, jakmile teplota stoupne, nastavení fyziologické aklimatizace se obrátí. Naproti tomu adaptace je postupný, dlouhodobý a nevratný proces, který živé organismy vykazují, aby se přizpůsobily novému prostředí po neurčitou dobu.
Studené adaptace: svět charakteristických rysů
Jakmile jsme definovali rozdíly mezi adaptací a aklimatizací, je načase pozorovat určité příklady tohoto adaptivního jevu v říši zvířat.
Mít silnou srst: velmi účinná adaptace na chlad
Polární savci a ptáci se fyzicky chrání před chladem pěstováním zimního peří a srsti. Připravují také vrstvu tuku, aby se zabránilo ztrátě tepla. Mnoho zvířat má plášť odolný proti větru nebo vodě.
Císařští tučňáci jsou toho opět velmi dobrým příkladem. Tito ptáci mají čtyři vrstvy peří připomínající šupiny. Vrstvy se navzájem překrývají a tvoří tak dobrou ochranu před větrem, dokonce i do extrémních podmínek, jako je sněhová bouře.
Izolační vlastnosti pláště závisí na tepelné vodivosti jednotlivých vlasů a jejich kolektivní schopnosti zachytit vrstvu vzduchu. Například u sobů a karibuů je každý chlup na vnějším plášti dutý a obsahuje tisíce vzduchem vyplněných dutin oddělených tenkými přepážkami.
Silné vrstvy tuku, zdroj dvojího účelu
Velryby, tuleni a někteří tučňáci mají silné vrstvy tuku. Tyto vrstvy působí jako izolace, protože zachycují tělesné teplo a zabraňují jeho rozptýlení uprostřed. Účinek na zvíře je analogický s aktem zabalení do deky.
U některých zvířat je ochrana dále upřesněna: jsou schopni snížit průtok krve v tukové tkáni. Tato strategie je velmi účinná, protože čím dále je krev od povrchu kůže, tím méně tepla se ztrácí.
Za druhé, vrstvy tuku lze také použít jako energetickou rezervu v místech s malým množstvím potravin. Například, samci tuleňů sloních mohou žít ze svých tukových zásob během zimní sezóny.
Chlad také ukládá malé končetiny
Bezpochyby jsou části těla, které vyčnívají z hlavního objemu zvířete, často prvními místy, kde je v zimě zima. Císařští tučňáci mají velmi malé nohy a ploutve, což znamená, že vyžadují méně krve a ztrácejí méně tepla.
Na druhé straně jsou malé uši a ocasy další adaptací na chlad. Například u Ilího příbuzného králíka pica (Ochotona iliensis), jeho malé přílohy odolávají zmrazení.
Protiproudá výměna pro úsporu tepla: úžasná síť
Je třeba poznamenat, že žádné zvíře - velké ani malé - nemůže pokrýt celé své tělo izolační kůžíprotože nohy, ploutve a nos musí být ponechány volné, aby mohly fungovat. Pokud by však tyto končetiny nechaly uniknout tělesné teplo, mnoho zvířat by v chladném podnebí nepřežilo.
Racek nebo kachna plavou v ledové vodě by ztratili teplo skrz své plovací blány rychleji, než by to dokázali generovat. Horké nohy na sněhu by jej navíc roztavily a zvířecí nohy by brzy zamrzly, což je událost, která by ho uvěznila v pevné poloze.
Tváří v tvář tomuto praktickému problému příroda vyvinula jednoduchý, ale účinný mechanismus ke snížení tepelných ztrát. Je o Uchlaďte své končetiny v pohodě pomocí úžasného síťového hovoru. Stručně řečeno, k protiproudé výměně dochází v síti malých tepen a žil, které se tvoří na křižovatce kmene zvířete a končetiny.
V této síti jsou tepny, které přenášejí teplou krev do končetiny, a žíly, které přivádějí zpět ochlazenou krev, uspořádány v těsné blízkosti. Blízkost povzbuzuje teplou arteriální krev k přenosu jejího tepla do studené žilní krve, což umožňuje zachování části tělesného tepla.
Jak jsme viděli, existuje několik adaptací různých skupin obratlovců na extrémní změny prostředí. Některým zvířatům se díky nim podařilo kolonizovat to nehostinnější a nejnepříznivější prostředí na Zemi.
