Teplo – budík života

Teplo – budík života

Teplo – budík života

Pocit tepla a tepelné pohody patří k nejpříjemnějším smyslovým prožitkům.
V zimě, kdy nám venku zalézá za nehty, tváře bičuje mrazivý vítr a oči zalepují sněhové vločky, bývá návrat do krásně vytopené místnosti víc než slastný. Hřejivé pohlazení sílícího jarního sluníčka je symbolem probuzení a ani úmorná letní vedra nic nezmění na tom,
že máme teplo rádi. Teplo nám však dává více než příjemné pocity. Je to fyzikální fenomén, energie – díky ní existuje život na této planetě v podobě, jakou známe.

Každý živý organismus žije v nějakém prostředí, kde panuje určitý teplotní režim.
Jinak je to v tropech či na rovníku, jinak na pólech nebo v mořských hlubinách. Někde teplota během
kratších či delších časových údobí markantně kolísá, jinde může být po celý rok relativně stálá.
Teplota je hlavním faktorem, který určuje vznik a základní vlastnosti klimatických pásem Země.
Je pak na všem živém, jak se podmínkám dokáže přizpůsobit. A tak jsou organismy chladnomilné,
které si libují v polárních pustinách nebo zamrzlé tundře. Teplomilným druhům je nejlépe v tropických deštných pralesích kolem rovníku, kde ani v noci teplota nijak znatelně neklesá.
Mezi živočichy a rostlinami najdeme i obzvláště přizpůsobivé druhy,
schopné žít třeba v horkých vřídlech nebo naopak přežít zamrznutí v ledu.

Teplo + světlo = život

Nejdůležitějším zdrojem tepla pro naši planetu a pro všechno živé je sluneční záření. Světlo, které k nám
ze Slunce přichází, z fyzikálního hlediska elektromagnetické vlnění, se skládá ze složek s různou vlnovou délkou. Na jednom konci spektra je krátkovlnné ultrafialové záření, jemuž sice vděčíme za možnost opalovat se, ale které je ve vyšších dávkách nebezpečné. Život na planetě před ním chrání jako štít ozonová vrstva.
Na druhé straně světelného spektra je dlouhovlnné infračervené záření, které vnímáme jako teplo.
Proto sluneční paprsky na jaře tak blahodárně hřejí, v létě zase nepříjemně pálí. Někdo by mohl namítnout, že máme k dispozici i jiné zdroje tepla. Když je nám zima, můžeme si přece přitopit uhlím, dřívím
nebo plynem i naše tělo produkuje vlastní teplo. Jenže zapomínáme na to, že dřevo a fosilní paliva,
jako je uhlí, by nikdy nevznikly, kdyby nebylo fotosyntézy, reakce, při níž za působení slunečního záření „vyrábějí“ zelené rostliny organickou hmotu – stonky, listy, větve, dřevo –, která pak slouží jako zdroj potravy dalším organismům. Také ropa a plyn mají organický původ. Jediným skutečně pozemským zdrojem tepla je žhavé nitro naší planety, dávající o sobě vědět prostřednictvím kráterů vulkánů a gejzírů horkých vřídel. Teplo přicházející ze Slunce však tu není od toho, aby nás oblažovalo příjemnými pocity nebo naopak mořilo horkem. Slunce je obrovský vesmírný kotel, který ohřívá povrch souše a oceánů, vzduch, umožňuje odpařování vody, a především rozpouští led a sníh. To je životně důležité v polárních oblastech a v mírném pásmu. Organismy jsou schopné ve zmrzlém stavu za určitých okolností přežívat, ale ne se trvale rozvíjet. Bez tepla život nekvete.

Přitopit, či ochladit?

Donedávna jsme se ve škole učili, že podle teploty těla živočichy dělíme na teplokrevné a studenokrevné. Bylo to snadno pochopitelné a zapamatovatelné, jenže dnes už to tak úplně neplatí. Nejde totiž ani tak
o teplotu krve, ale spíše o schopnost živočicha udržovat tělesnou teplotu v určitém úzkém rozmezí
či schopnost vyrovnat se s jejím poměrně velkým kolísáním. Proto dnes hovoříme o živočiších se stálou
a proměnlivou teplotou. Živočichové se stálou teplotou (tedy teplokrevní živočichové) jsou ptáci a savci.
Stálá tělesná teplota má své nesporné výhody. Živočich není závislý na teplotě z okolí,
protože jeho organismus si teplo dokáže metabolickými pochody vyrobit sám.
Díky tomu jsou savci (s výjimkou zimních spáčů) a ptáci čilí i v zimě, kdy teplota klesá hluboko pod bod mrazu, a mohou tak trvale osídlit i velmi chladné a nehostinné končiny. Na světě ale není nikdy nic zadarmo. Intenzivní metabolismus produkující teplo nemůže pracovat bez přísunu energie, a tak jsou všichni „teplokrevní“ odsouzeni k stálému shánění zdroje energie – potravy. Za to, že si náš organismus přitápí, musíme zkrátka zaplatit.  Živočichové s proměnlivou tělesnou teplotou – ryby, obojživelníci, a hlavně plazi
– jsou závislí na teplotě okolí. Teplo potřebují, aby se jim v těle rozběhly metabolické pochody, na druhé straně při nižší teplotě plazi energeticky ušetří. Při zvýšení vnější teploty o 10 ?C se intenzita látkové
přeměny plazů zvýší dvakrát. Proto se hadi a ještěři po chladných nocích vyhřívají na ranním sluníčku,
aby byli vůbec schopni pohybovat se a lovit. Když trvá chladné období déle, je pohyblivost plazů omezena
a někdy hraničí se strnulostí. Citlivosti plazů na chlad využívají někteří cirkusoví „umělci“ předvádějící zápasy na „život a na smrt“ s hroznýši, krajtami nebo anakondami. Totéž dělají občas filmaři, když potřebují předvést nebezpečného hada pěkně zblízka. Známý australský dobrodruh Steve Irwin s sebou při natáčení seriálu
o australských hadech vozil chladicí box, kde schoulení plazi čekali v plastových krabicích, až si pro ně umělec přijde a půjdou „na plac“. Odborně podchlazený plaz reaguje zpomaleně,
a nechá si proto líbit ledajaké zacházení.

Až se zima zeptá

Vliv chladu na životní pochody studenokrevných živočichů se odráží i v jejich rozšíření.
Většina plazů a obojživelníků žije v tropických oblastech. Druhy žijící v mírném pásmu musely „vymyslet“ strategii, jak se vyrovnat s dlouhým zimním obdobím. Na rozdíl od ptáků a některých savců nejsou plazi
a obojživelníci schopni podnikat s příchodem podzimu dlouhé cesty do teplých krajin a musí zůstat doma. Jediná možnost jak přežít zimu je nalézt si vhodný úkryt pod kameny, v hromadách větví nebo listí,
které nepromrznou, a čekat na hřejivé jarní paprsky. Podobný způsob přezimování mají i někteří savci.
Zimní spánek plchů, křečků, ježků nebo netopýrů, stimulovaný poklesem denních teplot, je u teplokrevných živočichů výjimečný. Většina savců se k zimnímu spánku neukládá, u ptáků není tento jev znám vůbec
(i když Aristoteles byl přesvědčen, že vlaštovky na zimu mizí pod hladinou). Stav zimní strnulosti
je sice z hlediska výdeje energie úsporný, ale má svá rizika. Zimující jedinec musí uléhat v dokonalé tělesné kondici, jinak mu hrozí, že se na jaře neprobudí. Zimní spánek neboli hibernace je stav na hraně života a smrti. Tělesná teplota spáče se na řadu týdnů až měsíců snižuje na pouhých 5 ?C, tep může klesnout na několik stahů srdce za minutu. Stačí proto málo a zimní spánek přejde ve spánek věčný. Pohromou pro spící savce mohou být prudké oblevy následované rychlým ochlazením. Příliv tepla zapůsobí jako budík.
Zimní spáč se v domnění, že přichází jaro, začne probouzet. Probouzení je samo o sobě náročný fyzický výkon a trvá několik dnů, než se obnoví všechny tělesné funkce. Pokud se znovu ochladí, zvíře musí opět absolvovat proces usínání, a když se to opakuje, organismus se vysílí k smrti. Zimní spánek je předmětem intenzivního vědeckého výzkumu, zejména lékařského. Pokud by se u člověka podařilo takový stav uměle navodit, bylo by to velké plus při náročných operacích. Místo riskantní narkózy by pacient minimalizoval
své životní funkce na dobu mnoha hodin a možná i dní, takže by operatéry nepronásledoval čas. Dlouhodobá hibernace člověka by podle některých představ mohla být řešením pro nemocné,
kterým současná medicína nemůže pomoci. Ve strnulém stavu by čekali do doby, než lékařská věda pokročí. Zatím patří takové úvahy do hájemství sci-fi. Zimní spáči jsou k stavu strnulosti geneticky a hormonálně naprogramováni a hibernace má striktní biologické limity, které zatím nedokážeme překročit.

Ryby nechte, zachrání se samy hladce…

…zpívá se ve známém spirituálu a nutno říci, že něco na tomto tvrzení je.
Ryby žijí ve vodě a vodní prostředí má úplně jiné vlastnosti než vzduch a půda.
Má velkou tepelnou setrvačnost, což znamená, že se pomalu zahřívá a naopak pomalu vychládá.
Proto se pod hladinou prudké výkyvy teplot p r o - vázející vpády teplých nebo studených mas vzduchu projevují mnohem pomaleji a v menší míře. Obyvatelé vod tak mají více času se změnami se vyrovnat.
Pro vodní biotopy mírného pásma bývají kritická dvě období – vrcholící zima a vlny letních veder.
Klíčem k přežití ryb ve vodách mírného pásma v zimě je tzv. tepelná anomálie vody, fyzikální jev, kdy voda má největší hustotu při +4 ?C. Hladina zamrzá shora, voda pod vrstvou ledu se vychlazuje až k nule, a tak led postupně přirůstá a sílí. Další fyzikální poučka říká, že látky o největší hustotě jsou také nejtěžší. Proto voda,
která má 4 ?C, se hromadí u dna a umožní rybám přežít nejhorší dobu. Mělké rybníky nebo slepá říční ramena však mohou někdy promrznout až ke dnu a pak bývá zle. Jsou ovšem ryby, které zmrznutí přežijí.
Na Aljašce, v severní Kanadě a na Sibiři žije ryba Dalia pectoralis, schopná zůstat uvězněná v ledu až osm měsíců. Jaké bylo překvapení lovců, když chtěli mrtvé a zmrzlé ryby uvařit psům a ony jim v kotlíku ožily.
I v naší rybí fauně máme jednoho opravdového otužilce – je to karas obecný. I on dokáže přežít ledové sevření svého vodního domova a stejně dobře zvládne ve vlhkém bahně vyschnutí tůně.
Nejdokonalejšího přizpůsobení k životu v ledových vodách dosáhlo několik druhů antarktických ryb.
Žijí v mořské vodě, která díky obsahu solí má sice snížený bod tuhnutí, ale teplotu –2 °C. Tyto ryby dostaly výstižný český název ledovky a v mrazivé vodě mohou žít proto, že jejich krev obsahuje látky zabraňující tvorbě ledových krystalů v buňkách. Jak vidno, vynález nemrznoucích směsí je starší než lidstvo.
Podstata smrti mrazem, tedy zmrznutí, spočívá v zastavení proudění krve a vytvoření ledových krystalků
v buňkách těla. Krystalky poškodí vnitřek buňky nebo protrhnou buněčnou stěnu a buňka umírá.
Živočichové nebo rostliny se tomu mohou bránit v zásadě dvěma způsoby. Buď před příchodem
mrazů musí zbavit tkáň vody, své tělesné tekutiny „zahustit“ dostatečným množstvím „buněčného fridexu“,
který sníží bod tuhnutí, anebo, jak bylo již řečeno, musí si v těle topit. Pro ryby přichází v úvahu
pouze druhá možnost. Vyschnutí neboli dehydratace je typická pro rostlinná semena,
vajíčka parazitů, klidová stadia prvoků a dalších bezobratlých živočichů.
Luxus „ústředního“ vytápění těla si ve vodě mohou dovolit jen někteří mořští savci a ptáci.

Přímá úměra

U ryb je teplo nesmírně důležité ještě z jednoho důvodu. Ryby stejně jako všichni vodní živočichové dýchající žábrami získávají kyslík z vody. To, kolik kyslíku ve vodě je, ovlivňuje teplota vody. Čím je voda chladnější,
tím více je v ní kyslíku rozpuštěno a naopak. V důsledku toho vznikla v potocích, říčkách a řekách mírného pásma tzv. rybí pásma lišící se teplotními podmínkami a druhy ryb. Horské potoky a podhorské říčky
se studenou vodou jsou domovem ryb, které jsou náročné na obsah kyslíku, jako jsou pstruzi, lososi, lipani, zatímco dolní tok řeky s teplou, pomalu proudící bahnitou vodou je typickým životním prostředím pro kapra, cejna, lína a další. V umělých nádržích, jako jsou rybníky, může při déletrvajících vedrech nastat kritický nedostatek kyslíku vlivem zvýšené teploty, ale i v důsledku odumírání rostlin. Rozkladné procesy odebírají poslední kyslík, který ještě ve vodě zbyl. V zimě může nedostatek kyslíku hrozit, pokud se hladina pokryje ledem na delší dobu. Pak rybářům nezbývá než led prosekávat a u děr instalovat čeřidla.

Zvýšená teplota, nebo horečka?

Optimální tělesná teplota se u jednotlivých živočišných skupin i druhů liší.
To, co je pro nás lehce zvýšená teplota, je pro kočku teplota zcela normální. Když nám rtuť teploměru
začne stoupat k 39 °C, může to znamenat vážné komplikace. U ptáků tato hodnota signalizuje prochládání,
protože jejich optimální teplota se pohybuje v rozmezí 41–42 ?C. Každý teplokrevný živočich se snaží udržovat si teplotu v rovnováze s okolním prostředím, v takzvané teplotně neutrální zóně. Povrchem těla
se ztrácí jen tolik tepla, kolik odpovídá přirozenému výdeji bez zapojení jakéhokoli přídatného „topení“
nebo „chlazení“, fyziologové hovoří o takzvané termoneutrální zóně organismu. Jestliže teplota v okolí poklesne, musí organismus, aby udržel náležitou teplotu, zvýšit přísun energie, tedy zapíná
„metabolická kamínka“. V horku nebo při déletrvající námaze, kdy hrozí naopak přehřátí, přichází ke slovu chladicí mechanismy. Proto živočichové s výkonným metabolismem dávají (na rozdíl od studenokrevných) přednost mírnému a studenému klimatickému pásmu, protože tam lze snáze odvést přebytečné teplo z těla. To však neznamená, že by všichni neměli teplo rádi. Známe zvířata, která si v chladu libují,
ale většina před teplými slunečními paprsky neprchá. Slunění je oblíbenou činností nejen člověka, ale i zvířat. Na sluníčku si libují tvorové, které příroda vybavila dokonalým kožíškem nebo peřovým šatem.
Vzpomeňme jen na domácí kočku. Ta je schopna v zimním období kvůli teplu slevit ze své nezávislosti
a hrdosti a vyhledává společnost člověka ze zcela zištných důvodů. Pohled na slastně nataženou kočku
u krbu nebo jiného zdroje tepla je živoucím ztělesněním blaha a pohody. Terry Pratchett kdysi poznamenal, že člověk si kočku ochočil proto, aby se mohl kochat pohledem na to, jak spí. Záliba koček v teple je podle některých zoologů důkazem toho, že naše domácí kočka zřejmě nepochází z eurasijské kočky divoké,
ale severoafrické kočky plavé. Ostatně totéž by mohlo platit i pro člověka, který se z africké kolébky
vydal na pouť po celé planetě. Příroda nás nevybavila hřejivou srstí, zato nás obdařila inteligencí
a vynalézavostí. Vynález oděvu je svou podstatou nejen kulturním, ale i evolučním fenoménem lidstva.
Šaty skutečně dělají člověka a jeho svět.

Planeta v pohybu

Teplotní podmínky v přírodě rozhodují o osudu rostlin a živočichů. Série studených nebo naopak teplých let se může odrazit na rozšíření a početnosti populací méně přizpůsobivých druhů. Studené a deštivé roky zvyšují ztráty u mláďat, oslabují tělesnou kondici a imunitu dospělců. Může se pak stát, že někde druh
na několik let vymizí, někdy se nevrátí už vůbec. Suché a teplé roky jsou naopak v našich klimatických podmínkách příležitostí k šíření jižních teplomilných druhů. V posledních letech se u nás k velkému údivu amatérských milovníků přírody stále častěji objevují nápadně žlutočerně zbarvení pavouci. Lidé v domnění, že se setkali s nějakým jedovatým exotickým živočichem, který se k nám dostal se zásilkou tropického ovoce, volají plni obav do zoologických zahrad, přírodovědných muzeí nebo na vysoké školy.
Teprve když se dozvědí, že se jedná o teplomilného křižáka pruhovaného, příbuzného našeho dobře známého křižáka obecného, uklidní se. Takové stěhování není ovšem nic proti tomu, co se dělo v geologické historii země. Ve třetihorách u nás rostly tropické pralesy a žily teplomilné druhy živočichů, pak přišla éra ledových a meziledových dob. Před „pouhými“ deseti tisíci roky se na severní polokouli proháněli mamuti
a srstnatí nosorožci. Proto se dnes vedou spory o to, zda příčinou současného oteplování je lidská činnost nebo nějaký dosud nepoznaný klimatický cyklus naší planety. Ať tak či onak, v příštích desetiletích
se můžeme dočkat mnohých překvapení. Pokud masy vod z rozpuštěných arktických ledovců změní směr nebo intenzitu Golfského proudu, onoho gigantického dopravníku přivádějícího k evropským břehům
přes půl zeměkoule teplo karibských tropů, můžeme se místo tropů dočkat menší doby ledové.

 

Životní styl
Michael Rittstein Moudrost stromů: Bříza

Žádné komentáře

Přidat komentář