Zima powoli odpuszcza, ale niech nas nie zwiodą słoneczne dni i topniejące śniegi. Mróz może wrócić w każdym momencie. Zbliża się marzec, a „w marcu jak w garncu” mówią. W poprzednim wpisie pt. „Hu hu ha, hu hu ha, nasza zima zła …” zastanawiałam się, jak to mogło się stać, że ludzie współcześni anatomicznie pozbawieni są intensywnego owłosienia na całym ciele. W dzisiejszym przyjrzyjmy się, jak bez tej sierści nasz gatunek sobie radzi. No bo przecież jakoś radzić sobie musiał zanim wynaleźliśmy ubrania. Jakie mechanizmy biologiczne udało nam się wykorzystać, żeby przetrwać mrozy i chłody? Czy różnimy się w zakresie tych adaptacji/adjustacji w zależności od tego, gdzie przyszliśmy na świat?

Człowiek współczesny anatomicznie ma stosunkowo słabą tolerancję na zimno. Znacznie lepiej do chłodów przystosowani byli Neandertalczycy, którym postaram się poświęci w przyszłości cały osobny wpis. Już ekspozycja nagiej skóry na temperaturę 26 stopni Celsiusa  przy stojącym powietrzu powoduje zmniejszanie się średnicy naczyń włosowatych w skórze. A przy 20 stopniach następuje wzmożona produkcja ciepła, która manifestuje się na przykład dreszczami. W temperaturze około 5 stopni młodzi ludzie mogą nawet stracić przytomność. Naczelne też mają słabą wytrzymałość na chłód, ale są wyjątki np. makaki japońskie (łac.Macaca fuscata). Zasiedlają one obszary środkowej Japonii, gdzie zimy potrafią być bardzo srogie. Zatem gdyby nie zdobycze cywilizacji w postaci odzieży i wynalezienia ognia, nasi przodkowie nie byliby w stanie zasiedlić tych szerokości geograficznych, gdzie temperatura spadała poniżej 10 stopni Celciusa.

Kochanego ciałka nigdy za wiele

Wprawdzie nie mamy sierści, ale jednak coś nas od tego chłodu chroni. Tym czymś jest całkiem spora ilość podskórnej tkanki tłuszczowej. Tkanka ta świetnie izoluje, gdyż nie przewodzi ciepła i pozwala zatrzymać je wewnątrz organizmu. Efekt ten zależy od jej grubości. Podczas gdy szczupłe osoby mogą już drżeć z zimna przy 20 stopniach (zakładając, że stoją w bezruchu i są nagie), inne, z większą zawartością podskórnej tkanki tłuszczowej, nie będą czuły jeszcze dyskomfortu. Co ciekawe, podobno podskórna tkanka tłuszczowa jest bardziej efektywna jako izolacja termiczna niż np., futro.

Reguła Bergmanna

Ewolucja „uposażyła nas” nie tylko w podskórną tkankę tłuszczową, ale również „wymyśliła” jeszcze inny sposób na to, jak ograniczyć utratę ciepła. Z praw fizyki wiemy, że im większa jest powierzchnia styku np. skóry z powietrzem tym większa jest utrata ciepła. Stąd jeśli uda się ograniczyć wielkość tej powierzchni zachowując jednocześnie niezmienioną masę ciała, to i strata ciepła będzie mniejsza. Okazuje się, że ptaki i ssaki żyjące w wyższych szerokościach geograficznych „wykorzystały” tę zasadę i świetnie sobie radzą z chłodem. Regułę tą zaobserwował i opisał Christian Bergman, niemiecki biolog żyjący w XIX w., stąd w literaturze naukowej znana jest ona pod nazwą Reguły Bergmana.

U ludów autochtonicznych zamieszkujących od pokoleń północne krańce kontynentu Euroazjatyckiego można zaobserwować ucieleśnienie (dołowienie) wspomnianej wyżej reguły. Mają oni inne proporcje ciała niż Ci zamieszkujący okolice np. równikowe, co objawia się relatywnie szerszym i dłuższym tułowiem przy stosunkowo niskim wzroście. Dzięki takiej urodzie, znacznie lepiej znoszą siarczyste mrozy niż odwiedzający ich turyści ze strefy umiarkowanej. Sytuacja ma się zgoła inaczej u ludów zamieszkujących tereny międzyzwrotnikowe i równikowe. Tam z kolei bardziej w cenie jest oddawanie ciepła zatem zwiększenie powierzani skóry przy zachowaniu tej samej masy.

Reguła Allena

Kolejna reguła ekogeograficzna, tym razem sformułowana w 1877 roku przez Joela Allena, zakłada, że peryferyjne części ciała zwierząt stałocieplnych są na ogół mniejsze lub krótsze u gatunków zamieszkujących strefy o klimacie chłodnym niż tych zamieszkujących strefy gorące. U Homo sapiensmożemy z łatwością zaobserwować pewne prawidłowości wskazujące na to, że i ta reguła nas dotyczy. Wśród ludów zamieszkujących daleką północ trudno jest znaleźć kandydatkę na modelkę wybiegową o nieziemsko długich nogach. To zadanie z kolei nie jest takie skomplikowane, gdyby pojechało się do Afryki i zagadnęło losowo spotkaną Masajkę. Masajowie są bowiem znani z godziwego wzrostu i bardzo smukłej sylwetki.

Zimne dłonie i stopy

Kolejnym „sprytnym” wynalazkiem ewolucyjnym, mający za na celu ograniczenie ubytku ciepła jest kurczenie się naczyń krwionośnych w kończynach, szczególnie dłoniach i stopach. Robiąc prosty eksperyment przez zanurzenie ręki w wodzie z lodem możemy zauważyć, że temperatura dłoni albo spadnie do temperatury wody i tak zostanie,  albo będzie się podnosić i opadać w krótkich cyklach. U niektórych temperatura pozostanie istotnie powyżej temperatury wody. Te efekty związane są z ilością i szybkością zwężania się naczyń krwionośnych. Odcinanie dopływu dużej ilości krwi do dystalnych (czyli „końcowych”) części ciała silenie wychłodzonych osób istotnie obniż utratę ciepła przez organizm jako całość – więcej ciepła zostaje zachowane dla organów niezbędnych do przeżycia takich jak mózgu czy serce.

Chłodne, australijskie noce

Dzięki mechanizmowi opisanemu powyżej, Aborygeni, rdzenne ludy zamieszkujące centralną Australię, są w stanie bez większych problemów słodko przespać bardzo chłodne noce na pustynnych równinach. Dzięki ograniczeniu cyrkulacji krwi w kończynach i zachowaniu odpowiedniej ciepłoty tułowia i głowy, metabolizm Aborygenów zostaje na poziomie podstawowej przemiany materii. Podstawowa przemiana materii jest definiowana jako najmniejsze tempo przemiany materii, niezbędne do podtrzymania podstawowych funkcji życiowych, znajdującego się w stanie czuwania, w warunkach zupełnego spokoju fizycznego i psychicznego. Dzięki temu przystosowaniu Aborygeni mogą eksplorować tereny podobne do sawanny bez potrzeby zakładania ciepłego ubioru czy budowania domów. W takich samych warunkach, żeby przetrwać chłodną pustynną noc, przybysze z Europy musieliby zwiększyć swój metabolizm o około 15%!

A jak to jest u nas – Europejczyków?

Otóż my, mieszkańcy Europy, w porównaniu do ludów pochodzących z obszarów równikowych, mamy znacznie większą odporność na zimno. Jednak lepiej z chłodem od nas radzą sobie np. Inuici i rdzenni mieszkańcy Andów. W naszej szerokości geograficznej kilkumiesięczna ekspozycja na chłód może spowodować, że w pewnym stopniu się do niego przyzwyczaimy, czyli ograniczeniu ulegną takie reakcje naszego organizmu jak np. drżenie z zimna. Jednak to, że zimno nie przeszkadza nam już tak bardzo wcale nie oznacza, że nie tracimy ciepła w takim samym stopniu jak wcześniej. To, że chłód mniej nam przeszkadza pod koniec zimowych miesięcy niż na początku jest bardziej związane z naszą psychologiczną adaptacją i zwyczajnie – przyzwyczajeniem. Więc mimo pięknego słońca i wiosennych powiewów wiatru zakładajmy czapkę i kurtkę, bo zima się jeszcze nie skończyła.

 

Bibliografia

Alexander, C. M., Kasza, I., Yen, C. E., Reeder, S. B., Hernando, D., Gallo, R. L., … & MacDougald, O. A. (2015). Dermal white adipose tissue: a new component of the thermogenic response. Journal of lipid research56(11), 2061-2069.

Daanen, H. A., & Van Marken Lichtenbelt, W. D. (2016). Human whole body cold adaptation. Temperature3(1), 104-118.

Wolanski, N. (2006). Ekologia człowieka. Wrażliwość na czynniki środowiska i biologiczne zmiany przystosowawcze. PWN