A téli álom (adaptív hipotermia) egyes állatfajoknak (például rovarok, kétéltűek, hüllők és egyes emlősök) - a mérsékelt és a hideg égövön a téli hónapokban kialakuló nyugalmi állapota, amely élettanilag jelentősen eltér a normál éjszakai alvástól. A téli álom kialakulásának elsősorban a táplálék szűkössége az oka, és nem a hideg.
A testhőmérséklet-csökkenésnek két fajtája van, a torpor és a hibernáció. Az állatok fajtól függően egyiket vagy a másikat alkalmazzák.
A torporban az állat csökkent testhőmérsékletű (hipotermiás) állapotba kerül, és ezt viselkedésbeli inaktivitás kíséri. A torport külső és belső jelzések együttese szabályozza. A torpor általában rövid időszakra (például éjszakára) bekövetkező állapot. A hibernáció vagy téli álom tulajdonképpen a torpor tartós és mély állapota, amelynek kezdetét és végét belső jelek szabályozzák a külső évszakváltozás jelzéseivel összhangban.
A téli álom folyamata
A téli álomba merülés előtt a legtöbb állat fokozott táplálkozással nagy mennyiségű zsírt halmoz fel a testében s az alvás idején az ebből származó energiával tartja fenn életét.
A téli álom alatt minden szerv működése a minimálisra csökken. Az alvás mélységének fokozódásával csökken a légvételek száma, intenzitása, a szívfrekvencia, valamint csökken az anyagcsere is, amely az ébrenléti állapotban megszokottnak csupán két százalékát teszi ki.
A téli álom az anyagcsere intenzitásának olyan mértékű lecsökkenésével jár, hogy a téli álmot alvó állat szinte tetszhalott állapotba kerül, és a testhőmérséklete is lecsökken 4 °C körüli értékre. A medvék nem alszanak igazi téli álmot a kifejezés ilyen értelmében, azonban a mérsékelt égövben ezek az állatok jóval kevésbé aktívak a téli időszakban, mint a kedvezőbb időjárású évszakokban. A medvék anyagcseréje 25%-kal lesz lassabb, a testhőmérsékletük 7-8°C-kal süllyed, a szívverésük percenként 40-50-ről 7-8-ra. Más állatokkal ellentétben viszonylag éberek maradnak, külső inger hatására könnyen felébrednek.
A testhőmérséklet a külső hőmérséklet csökkenésével folyamatosan süllyed, de csak egy bizonyos határig. Ez a határ a fajra jellemző minimális hőmérséklet: ha az állat hőmérséklete ez alá csökken, akkor egy biológiai mechanizmus előbb zsírt éget el, hogy hőt termeljen és ha a hőmérséklet továbbra is túl alacsony marad, az az állatot felébreszti.
A téli álom kialakulása hormonálisan meghatározott, elsősorban a pajzsmirigy hormontermelésének függvénye. A hormontermelés apadásakor az anyagcsere aktivitása is csökken, ami a téli álom kialakulásához vezet.
Téli álom alatt az emésztőrendszer táplálkozás hiányában leáll, nincs ürüléktermelődés, azonban karbamid mindig keletkezik (ez a vizelet fő alkotórésze). Egyes állatok emiatt rövid időre felébrednek és vizeletet ürítenek, mások, például a medvék tovább alszanak, és a karbamidot aminosavakká alakítják. A kiszáradás ellen úgy védekeznek, hogy a szervezetük a tárolt zsír egy részéből vizet állít elő.
A téli álmot alvó állatok egy speciális zsírral is rendelkeznek, amiből hőt nyernek, ez a barna zsír (a normál zsír fehér színű). A normál zsír több lépésben bomlik le, ami hideg időben az izmok remegése által energiát szolgáltat, így az állat hőt termel magának. A barna zsír ezzel szemben közvetlenül oxidálható a mitokondrium nevű sejtszervecskén keresztül, így közbenső lépések és remegés nélkül termel hőt.
Különféle téli álmok
A rovarok, hideg vérű (kétéltűek, hüllők) és meleg vérű (emlősök) állatok más-más módon alszanak téli álmot. Az ízeltlábúak, kétéltűek és hüllők megfelelő hőmérsékletű rejtekhelyet keresnek, életfunkcióikat lecsökkentik, és megmerevednek (hibernálódnak).
Az emlősök között is változatos a téli álom lezajlása. Vannak olyan állatok, amelyek rengeteg élelmet halmoznak fel, de téli álmukból néha felébrednek enni, ilyenek például a mókusfélék. A mókusokra jellemző az is, hogy egy-egy felébredés alkalmával vizeletet is kibocsájtanak a szervezetükből. Vannak, akik teljesen hibernálódnak a kétéltűektől és hüllőktől eltérő módon úgy, hogy nem megmerevednek, hanem életfunkcióikat lecsökkentik, a nyáron felhalmozott zsírkészletüket égetik el. Ilyenek például az ürgék, hörcsögök és sünök.
A téli álom az emlősfajoknál az evolúciós fejlődés során szükségszerű alkalmazkodás volt az évszakváltás okozta táplálékhiányhoz - a szűkös, élelemben szegény időszak átvészelésére az állatok előzőleg komoly zsírtartalékot halmoznak fel, majd testük működését „energiatakarékos üzemmódra” állítják.
Medvék téli álma
Az európai barnamedve (Ursus arctos) normális időjárási körülmények között október és december között tér téli álomra, amelyből a márciustól májusig tartó időszakban ébred attól függően, hogy élőhelyére mikor érkezik meg a tavasz. A medvék téli álma némiképp eltér a többi emlősfajétól: a különféle rágcsálókkal - pelékkel, ürgékkel, sünökkel - és a denevérekkel ellentétben, amelyek a normális 37-39 Celsius-fokos testhőmérsékletről 1-9 Celsius-fokra váltanak, a medvék álma nem jár hibernálódással. Testük nem hűl le drasztikusan, szívverésük, lélegzetvételük azonban nagy mértékben lelassul, miközben szinte minden testi tevékenységük zavartalanul működik tovább. A vemhes nőstények méhében a magzatok szabályosan növekednek, a kicsinyek megszületnek, majd a szoptatásuk is téli álomban történik. Egyetlen életfunkciójuk szünetel: a táplálkozás. A medvék a téli álom alatt testsúlyuk akár 25%-át is elveszíthetik.
Azok a biológusok, akik évek óta kutatják a nagytestű állatok viselkedését az Ibériai-félszigeten, arra a megállapításra jutottak, hogy nem szenderülnek téli álomra a medvék az észak-spanyolországi hegyekben. Esetükben a téli álom elmaradása a globális klímaváltozás következménye lehet.
A spanyol Fundación Oso Pardo évek óta végez megfigyeléseket, arra keresve a választ, miként változnak a barnamedvék téli viselkedési szokásai. Tapasztalatuk szerint az északnyugat-spanyolországi Kantábriai-hegység területén élő közel 130 barnamedve évek óta nem tér téli álomra. Ez főként a bocsaikat nevelő nőstényekre igaz, melyek az enyhe időjárásnak köszönhetően még könnyedén találnak bogyós gyümölcsöt, makkot és mogyorót a hegyoldalakon.
Az állatkertekben, ahol a medvék takarmányellátásáról folyamatosan gondoskodnak, nincs effajta nyugalmi periódus, ezért az állatkerti medvék télen is folyamatosan aktívak.
A minnesotai és wyomingi egyetemek orvosai és zoológusai a minnesotai természetvédelmi minisztérium szakembereivel közösen 25 éven át 1000 fekete medvét követtek nyomon, jeladóval ellátott nyakörvek segítségével, eközben viselkedésüket és egészségi állapotukat figyelték, így észrevettek egy meglepő gyógyulási képességet: a vadászat során, balesetben vagy egymással való harcban szerzett sebek a tél beállta előtt gyakran elfertőződtek vagy begyulladtak, de néhány hónappal később, a hibernáció elmúltával a legtöbb sebet tökéletesen gyógyult állapotban találták.[1]
A téli álom és az alvás
A téli álom nem nevezhető „hosszú alvás”-nak vagy hasonlónak. Téli álom alatt drasztikus fiziológiai változások is végbemennek az adott állat szervezetében. Ezek közül a legfontosabb a test hőmérsékletének nagy mérvű csökkenése.
Alvás közben elsősorban az agy elmebeli állapota módosul, elsősorban az agyhullámok jellegzetessége változik meg. Fiziológiai változások is végbemennek, például a test hőmérséklete lecsökken, kevesebbszer ver a szív, és a légzésszám is kisebb, de ezek a változások jóval kisebb mértékűek, mint ami téli álom esetén megfigyelhető. Az alvásból viszonylag könnyű felébredni, még a legmélyebb alvásból is, legalábbis az ébredési folyamat pár perc alatt végbemegy, aminek a végén az alany már valamennyire tudatában van a környezetének és annak egyes ingereire reagálni tud. Téli álom esetén az agyhullámok jellege inkább az éber állapotnak felel meg, mint az alvásnak (bár erősségük kisebb). Amikor az állat magához tér a téli álomból, alváshiány jeleit mutatja, és pár napig többet alszik, hogy behozza a lemaradást.
Hasznosításának lehetősége
Egyes kutatók egereken végeztek olyan kísérletet, hogy hidrogén-szulfid adagolásával téli álomhoz hasonló állapotot hoztak létre. Az így szerzett ismeretek hasznosíthatók lehetnek balesetet szenvedett sérültek állapotának stabilizálásában, illetve lassítható egyes betegségek lefolyása.[2] Ugyancsak hatékonyabbá tehető a besugárzásos rákterápia, mivel csökkenti az egészséges sejtek oxigéntől való függőségét.[3]
Egyes kutatók úgy vélik, hogy minden állat (beleértve az emberi fajt is) rendelkezik a téli álom képességével, amit bizonyos körülmények előidéznek. Az ember esetén erre egyelőre nem áll rendelkezésre bizonyíték, csak ellenőrizetlen történetek.