Upały w Polsce. Jak sobie z nimi radzić?

Teraz naukowcy zaproponowali jeszcze jedno wyjaśnienie nietypowego umaszczenia zebr. Czarno-białe pasy chronią te zwierzęta przed wysokimi temperaturami. Dzięki temu zebry mogą na słońcu spędzać całe dnie. To wniosek z badania, które przeprowadziło dwoje badaczy, biolog Alison Cobb i zoolog Stephen Cobb z Uniwersytetu w Nairobi. Sprawne mechanizmy chłodzenia mają także inne ssaki, ptaki, a nawet owady. Ale pod tym względem żadne zwierzę nie dorówna człowiekowi.

Gęsia skórka

Państwo Cobb przez wiele lat mieszkali w Afryce i obserwowali zwyczaje dziko żyjących zwierząt. Zebry ich zachwycały i intrygowały. Kiedy oni byli zlani potem, siedząc nawet w głębokim cieniu, zebry godzinami przebywały na pastwisku. Uczeni byli ciekawi, co sprawia, że zwierzęta te wytrzymywały palące słońce Afryki.

Aby odpowiedzieć na to pytanie, mierzyli co 15 minut temperaturę ich pasów. Okazało się, że czarne wstęgi były pod wieczór o 12 stopni C cieplejsze niż rano. Nagrzewały się do 56 stopni C. Natomiast temperatura białych pasów podnosiła się w ciągu dnia zaledwie o 6 stopni C i wynosiła tylko 42 stopnie C. Nie jest to zaskoczeniem, bo czarny kolor pochłania dużo więcej ciepła niż biały. Dlaczego zatem zebry nie są całe białe? Zdaniem naukowców różnica temperatur pasków powoduje delikatne ruchy powietrza. Nie są one duże, ale wystarczają, aby przyspieszyć parowanie potu i tym samym ochłodzić zwierzę.

W mechanizmie chłodzenia zebr ważną rolę odgrywa także budowa ich sierści. Na białych pasach włosy leżą płasko. Na czarnych wstęgach sierść jest nastroszona. Kurczą się mięśnie przywłosowe, które są przyczepione do podstawy mieszków włosowych, co powoduje wyprostowanie włosów (naukowcy nazywają to reakcją pilomotoryczną, a my – gęsią skórką). Zdaniem naukowców unoszenie bardziej nagrzanych włosów w upalne dni ułatwia przenoszenie ciepła ze skóry na powierzchnię włosów.

A gdy to nie wystarcza, zebry mają jeszcze jeden mechanizm chłodzenia, typowy dla wszystkich koniowatych – pocą się na całym ciele. Chłodzący płyn jest wydzielany przez gruczoły potowe, które leżą głęboko pod skórą w pobliżu mieszków włosowych. Pot ma konsystencję oleistą i pokrywa przede wszystkim włosy, a tylko w niewielkim stopniu skórę. Posklejana sierść utrudnia parowanie. Dopiero przy dużym wysiłku w pocie koniowatych pojawia się lateryna. Za sprawą tego białka pot przedostaje się ze skóry przez praktycznie nieprzemakalną gęstą sierść i dociera do końcówek włosów. Lateryna powoduje, że pot ma postać białej piany, co dodatkowo zwiększa szybkość parowania i ułatwia chłodzenie.

Tak sprawny system chłodzenia był niezbędny, aby konie czy zebry mogły przeżyć długotrwały wysiłek. W poszukiwaniu pożywienia musiały niekiedy podczas upału pokonywać 20-30 km dziennie. Uczeni obliczyli, że gdyby konie się nie pociły, temperatura ich ciała szybko, bo już po kilkunastu minutach, wzrosłaby do 40-50 stopni C. Białko budujące ich tkanki po prostu by się ścięło.

Sapią i zieją

Pocenie się nie jest jednak popularnym sposobem termoregulacji. Królik w ogóle nie ma gruczołów potowych na skórze. Reguluje temperaturę ciała poprzez sapanie. Pies ma gruczoły potowe, ale tylko w kilku miejscach ciała – między palcami. Jeśli chce się schłodzić, wystawia język i bardzo intensywnie zieje. Im szybciej dyszy, tym silniej schładza śluzówki nosa, a zatem i krew napływającą do mózgu. Żyrafy w swoich długich szyjach mają system naczyń krwionośnych zbudowany w ten sposób, że krew schładza się, zanim dotrze do mózgu. Nosorożce tarzają się w błocie. Wysychająca na nich błotna skorupa pobiera ciepło z ich ciała. A niedźwiedzie polarne przed silnym słońcem chroni gruba sierść.

Gruczołów potowych nie mają także ptaki. Mogą uciec do cienia, ale kiedy w upalne dni muszą szukać jedzenia, otwierają dzioby, wysuwają język i intensywnie oddychają. Wydychają gorącą parę wodną.

U niektórych ptaków część ciepła oddawana jest poprzez dzioby. Jak wydajny jest to sposób, wykazali naukowcy z zespołu dr. Glenna Tattersalla z kanadyjskiego Brock University, którzy badali tukany wielkie. Dzioby tych ptaków stanowią niekiedy połowę ich ciała. Za pomocą kamery na podczerwień uczeni obserwowali, jak u tukanów w ciągu dnia zmienia się temperatura ciała i dzioba. Ustalili, że gdy w klatce z ptakami temperatura rosła, ich dzioby gwałtownie się nagrzewały, odprowadzając nadmiar ciepła z organizmu. Kiedy zaś w klatce robiło się chłodniej, przez dziób uciekało mniej ciepła. Tak jakby ptak włączał tryb oszczędnościowy.

– System termoregulacji działa poprzez sieć naczyń krwionośnych, które doprowadzają do dzioba mniej lub więcej krwi w zależności od temperatury otoczenia – uważa dr Tattersall. Jego zdaniem mechanizm ten jest bardzo skuteczny dzięki dwóm cechom dzioba: jego dużej powierzchni i brakowi izolacji.

Jeszcze inny sposób schłodzenia ciała wynalazły bociany. Gdy temperatura wokół nich przekracza 30 stopni C, ptaki załatwiają się na własne nogi. Kałomocz ścieka im po nogach i częściowo paruje, co je chłodzi, a częściowo wysycha (to dlatego bociany mają niekiedy nogi białawe, a nie czerwone). Powstaje wtedy warstwa izolująca przed ciepłem.

Plucie krwią i wodą

Nie pocą się też zmiennocieplne owady, choć w upalne dni chłodzić się muszą. Żuk gnojarz, który wędruje przez piaski pustyni w upalne dni, aby nie ulec przegrzaniu, taszczy ze sobą przenośny klimatyzator – kulkę gnoju. Dr Jochen Smolka z Lund University wykazał, że wilgotny zlepek nawozu paruje, dzięki czemu powietrze wokół niego ulega schłodzeniu. – Gdy żukom nadal jest za gorąco, zwłaszcza gdy parzą je odnóża, wspinają się na kulkę i w ten sposób się chłodzą – tłumaczy dr Smolka. Kulka gnoju, która może ważyć nawet 50 razy więcej niż owad, nie jest więc wyłącznie pokarmem dla larw, jak dawniej sądzono.

Pszczoły chłodzą gniazdo – latają wokół ula i wachlują skrzydłami albo spryskują ul wodą. – Po upalnym i suchym dniu kilkadziesiąt pszczół z ula zamienia się w nosiwody. Wodę gromadzą w rozszerzonej części jelita i tak zaopatrzone przylatują do gniazda i polewają je wodą – opowiadał Thomas Seeley z Cornell University w Ithaca w stanie Nowy Jork w popularnonaukowym czasopiśmie „New Scientist”. Dbają w ten sposób o całą kolonię.

A gdy robi się naprawdę gorąco, muszą chłodzić same siebie. Wypluwają wtedy kroplę nektaru, która osiada w okolicy otworu gębowego. Ciecz parując, chłodzi owada. W ten sposób pszczoła chroni przed przegrzaniem przede wszystkim mózg, który jest równie wrażliwy na wysokie temperatury jak mózg ssaków.

Podobnie zachowują się komary, które są w wyjątkowo trudnej sytuacji, bo w krótkim czasie wypijają duże ilości gorącej krwi gatunków stałocieplnych. Aby ich organizmy się nie przegrzały, podczas posiłku upuszczają na odwłok kropelkę świeżej krwi, wykazali naukowcy z Université de Tours. Parująca krew obniża temperaturę ich ciała.

Żadna z tych metod chłodzenia nie jest jednak tak wydajna jak systemy termoregulacji człowieka. Gdy na zewnątrz robi się gorąco, specjalne komórki skóry informują o tym podwzgórze w mózgu (zwane termostatem ciała). – W mózgu znajdują się ośrodki termoregulacji, które odbierają impulsy ze środowiska zewnętrznego i na tej podstawie regulują nasz system chłodzenia. Im jest cieplej, tym bardziej się pocimy – tłumaczy prof. Andrzej Gładysz z Klinki Chorób Zakaźnych, Chorób Wątroby i Nabytych Niedoborów Odpornościowych Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu.

Gdyby system chłodzenia przestał działać i temperatura naszego ciała wzrosła o zaledwie 5 stopni C, czyli wynosiła 41,5 stopni C, to uszkodzeniu uległyby komórki nerwowe. Przy 42-43 stopniach C nieodwracalne zmiany zachodzą w białkach.

Zimne okłady

Skuteczne chłodzenie zawdzięczamy gęstej sieci gruczołów potowych (od 2 do 5 milionów) zwanych ekrynowymi, które znajdują się płytko pod powierzchnią skóry, ale nie przylegają do mieszków włosowych, jak to jest u reszty ssaków. Wydzielają one płyn, który jest wodnisty i trafia bezpośrednio na rozgrzaną skórę. Szybko więc paruje, odprowadzając nadmiar ciepła. W ciągu godziny gruczoły ekrynowe mogą wyprodukować nawet dwa litry wodnistej cieczy. Nasz system chłodzenia jest tak sprawny, że podczas maratonu w upale człowiek pokonałby konia.

Nie wiadomo jednak, kiedy nasi przodkowie zaczęli tak skutecznie się chłodzić. Ustalono jedynie, że około 1,6 miliona lat temu jeden z nich, homo ergaster, pozbył się gęstego owłosienia. Dzięki temu pot wydzielany podczas gorąca i wysiłku mógł trafić na powierzchnię nagiej skóry. Stamtąd paruje o wiele szybciej niż u zwierząt pokrytych futrem, oddając do atmosfery ciepło.

– Uzyskanie zdolności pozbywania się nadmiaru ciepła za pomocą gruczołów potowych pozwoliło na istotne powiększenie rozmiarów mózgu, narządu najbardziej wrażliwego na wysoką temperaturę – uważa prof. Nina G. Jablonski, antropolog z Pennsylvania State University. Sprawny system chłodzenia umożliwił też rozwój mowy. Gdyby bowiem u naszych przodków w toku ewolucji nie rozwinęły się gruczoły potowe na całym ciele, pierwsi ludzie musieliby skorzystać z rozwiązań innych ssaków, np. psa, który w upalne dni leży z otwartym pyskiem i dyszy. Wtedy trudno byłoby im rozmawiać.

Dotychczas naukowcy byli przekonani, że mężczyźni zostali wyposażeni w bardziej sprawny system chłodzenia niż kobiety. W dawnych czasach to przecież oni przemierzali rozległe sawanny i gonili za zwierzętami, co wymagało ogromnego wysiłku i groziło przegrzaniem organizmu. Kobiety w tym czasie mogły siedzieć w cieniu i zajmować się domem.

Nowe badania, które przeprowadził zespół Seana Notleya z University of Wollongong w Australii, obalają jednak tę teorię. Uczeni wykazali, że termoregulacja nie ma związku z płcią, ale zależy od stosunku powierzchni ciała do masy. Osoby większe będą się więc bardziej pocić, aby dostosować się do rosnących temperatur, niż ludzie mali. I płeć nie ma tu żadnego znaczenia.

Pocenie się to niejedyny sposób chłodzenia człowieka. Ciepło tracimy również poprzez zwiększenie krążenia krwi. – Świetnym sposobem obniżenia temperatury, zwłaszcza mózgu, może być także ziewanie – uważają Andrew Gallup i Gordon Gallup ze State University of New York. Uczeni dowiedli tego w eksperymencie, w którym na czoło studentów kładli kompresy o różnej temperaturze. Zimne okłady nie wywoływały u nich żadnej reakcji, gorące zaś powodowały, że ochotnicy często ziewali. Zdaniem uczonych ziewanie ułatwia wymianę ciepła między rozgrzanym ciałem a otoczeniem. Gdy temperatura mózgu się obniża, może on pracować wydajnie. Nawet w upalne dni.

Uwielbiasz słuchać muzyki? Zobacz najlepsze oferty na zakup słuchawek

Zgłoś naruszenie/Błąd