Jak funguje kůň Část 31.: Termoregulace
Už jsme mluvili o krevním oběhu i o kůži. Oba dva tyto systémy jsou velmi důležité pro stálé udržování vnitřní tělesné teploty, čili pro termoregulaci. Pojďme se teď podívat na tuto problematiku.
Koně patří mezi teplokrevné živočichy (společně s dalšími savci a ptáky). To znamená, že si jejich tělo dokáže udržovat stálou tělesnou teplotu téměř v jakýchkoli životních podmínkách. Přitom využívají teplo, které vzniká uvnitř jejich organismu. Velmi stručně řečeno: ve chvíli, kdy si vyrobí více tepla, než kolik potřebují, zbaví se ho (ochlazování), když jim okolní prostředí teplo příliš ubírá, zlepší svoji izolaci nebo si tepla začnou vyrábět více.
Teplotní jádro a slupka
Teplotní jádro jsou orgány uložené uvnitř těla, poměrně daleko od jeho povrchu (především játra, střeva, srdce a hluboké svaly). Jsou velmi aktivní a životně důležité a k tomu, aby správně fungovaly, musí mít určitou teplotu. Uvádí se, že jejich teplota, čili teplota tělesného jádra koně, se pohybuje mezi 37–40 °C. Nižší teploty zpomalují životní pochody těchto orgánů, vyšší mohou dokonce znamenat jejich zánik. Teplota jádra nižší než asi 20 °C znamená smrt, teplota vyšší než asi 46 °C ničí bílkoviny. Proto se každý organismus snaží udržet vnitřní teplotu přibližně v uvedeném rozmezí.
Teplotní slupku představují povrchové svaly a kůže. Jejich teplota obvykle kopíruje teplotu vnějšího prostředí a tím mírní teplotní rozdíl (gradient) mezi jádrem a okolním vzduchem – to zpomaluje jeho ochlazování. Kromě toho se právě tyto orgány aktivně podílejí na ochlazování teplotního jádra nebo naopak zlepšení jeho izolace.
| Co zvyšuje teplotu těla: |
| - teplota prostředí, |
| - fyzická čili svalová práce (čím intenzivnější, tím více teplota vzniká - může zvýšit tělesnou teplotu až o několik °C), |
| - trávení (především trávení vlákniny), |
| - dobrá izolace těla (podkožní tuk, síla kůže, délka a hustota srsti), |
| - věk (mláďata mívají vyšší tělesnou teplotu než dospělí), |
| - pohlaví (klisny mívají vyšší teplotu než hřebci) a reprodukční stav (porod, kojení zvyšují teplotu těla). |
| Co snižuje teplotu těla: |
| - nízká teplota prostředí, |
| - špatná izolace těla, |
| - hladovění, |
| - omezení pohybu, |
| - napití velkého množství studené vody, |
| - dehydratace. |
Jak si tělo udržuje stálou vnitřní teplotu
Představme si, že tělesné teplotní jádro je pokoj, ve kterém chci mít stálou teplotu, aby mi bylo dobře a já mohl dobře pracovat – ani horko, ani zima. To mi zajistí systém klimatizace. Klimatizace je spojená se zařízením, které je na povrchu domu, má odpařovací rošt a neustále vzduch v pokoji ochlazuje: u koně je to kůže vystavená okolnímu vzduchu a pro zlepšení ochlazování i pot, čili tekutina, která ochlazuje vypařováním z povrchu kůže (viz dále).
Dále je spojená s kotelnou, kde je kotel, v němž se více či méně topí a tím se stále pokoj ohřívá. U koně to jsou svaly a trávicí pochody v žaludku a střevech a játrech, kde se tráví potrava a dále zpracují jednotlivé živiny, a přitom uniká uvolněné teplo.
Spojení s venkovním ochlazovacím zařízením i kotlem je prostřednictvím trubek podobných „ústřednímu topení“, v nichž proudí tekutina. V trubkách pod povrchem domu se tekutina ochladí a když pak vteče do trubek v pokoji, ochladí i teplotu v něm. Nebo se v kotelně zahřeje a pak zahřeje i pokoj. U koní je to krev proudící v cévách celým tělem: od kůže přes svaly až po nejvnitřnější orgány.
Ve vedlejší místnosti budu mít termostat, který bude řídit udržování teploty v pokoji ve zvoleném rozmezí tím, že bude kontrolovat teplotu v pokoji a podle potřeby uzavře potrubí z kotelny a otevře z povrchu domu, aby pokoj ochladil, nebo naopak přiškrtí proud tekutiny v trubkách z povrchu domu a uvolní z kotelny pro zahřátí vzduchu v pokoji. Tím termostatem je část mozku, které se říká hypotalamus a uzavírání/otevírání potrubí se děje tak, že vydá pokyn pro zúžení/rozšíření cév v určité části těla.
V pokoji a také na povrchu domu (čili na ochlazovacím zařízení) a v kotelně i v trubkách musí být čidla, která zjišťují teplotu v daném místě a informují o tom termostat. U koně to jsou teplotní receptory v kůži (zjišťují teplotu kůže i vzduchu), jednotlivých orgánech (zjišťují teplotu v orgánu) i uvnitř cév (zjišťují teplotu krve, která tudy protéká). Korektní termoregulace pak je dokonalá koordinace mezi termostatem (hypotalamus v mozku) a vodou v trubkách (krve v cévách), který bude přivádět jednou chladnější (od kůže) a jindy teplejší (od svalů i vnitřních orgánů) vodu do pokoje (teplotního jádra) tak, aby tam byla stále stejná a potřebná teplota.
Ochlazování těla
Podívejme se nyní, jak se může takové zvíře (člověk, kůň …) ochladit, když teplota jeho tělesného jádra začne z různých důvodů stoupat. Člověk pochází z Afriky – a má výborně vyvinuté ochlazovací systémy. Kůň je tvor pocházející s mírného klimatu a lépe se umí zahřát, než ochladit. Pokud kůň či člověk intenzivně pracují, roste jejich teplota rychlostí asi 1 °C za minutu této těžké práce. Člověk má vzhledem ke koni na své tělo mnohem méně svaloviny, svaly koně navíc jsou výkonnější a pracuje v nich více svalových vláken. To vše způsobí, že z koně se uvolní až 2–3× více tepla, než z člověka. Zároveň má člověk vzhledem ke své tělesné mase poměrně velký povrch těla. I díky tomu se lépe ochlazuje, jeho „odpařovač tekutiny v klimatizaci“ je prostě větší. Pokud to vše sečteme, vyjde nám, že kůň se při stejné práci ve stejném prostředí musí až 4× intenzivněji chladit, aby se nepřehřál! A to může být někdy problém. Pokud vám je v létě „horko“, uvědomte si, že vašemu koni je horko čtyřnásobné!
Pokud pak tyto dva živočišné druhy charakterizujeme, můžeme říct, že:
– Člověk se ani v teplém prostředí tolik nepřehřeje jako kůň, a naopak
– kůň se i pomalejším pohybem v zimě lépe zahřeje než člověk.
Než si řekneme něco o způsobech ochlazování, zmíním se o tzv. tepelném gradientu (= rozdíl mezi teplotou těla a teplotou prostředí). Čím je tepelný gradient vyšší (čím teplejší je tělo vůči prostředí), tím rychleji se bude tělo ochlazovat. A termoregulační mechanismy živočichů s tím často počítají, když vedou pod povrch kůže horkou krev, aby se co nejrychleji ochladila.
K ochlazování tedy dochází několika způsoby, z nichž první tři závisí právě na tepelném gradientu těla vůči okolí:
1. Vedení:
= teplo se vede přímo mezi jednotlivými molekulami krve – stěny cévy – kůže – vzduchem. Tímto způsobem se od těla ohřívá vzduch těsně nad kůží a od vzduchu se ochlazuje krev těsně pod kůží. Čím bude vzduchu studenější nebo krev teplejší, tím rychleji se bude kůň ochlazovat. Přehřátý kůň má proto tolik rozšířené podkožní žíly, proto mají plemena koní pocházejících z teplých oblastí tak tenkou kůži, málo podkožního tuku a řídkou a krátkou srst, aby tyto tkáně nestály v cestě vedení tepla z krve do vzduchu.
2. Proudění:
proudění vzduchu kolem těla koně urychluje výměnu molekul. Ohřátý vzduch hned u kůže se tak „odvane“ dál a nahradí ho dosud studený vzduch. Kůže se tedy rychleji ochlazuje. Čím rychleji bude proudit vzduch v okolí koně (běh koně, vítr, větráky …) tím se kůň bude rychleji ochlazovat. Nelze zapomínat, že se kůň částečně ochlazuje i na sliznicích dýchacího aparátu během dýchání. Pod sliznicemi jsou bohaté cévní pleteně vedoucí krev přímo k mozku, a vzduch proudící dýchacími cestami tak může krev ochlazovat a bránit přehřátí mozku při intenzivní práci. Zároveň se vdechovaný vzduch od krve ohřívá a tak se do plic dostane již v optimální teplotě. Každý ví, že když vydechnete, jde vám z nosu nebo úst i v zimě teplý vzduch.
3. Vyzařování:
teplo odchází k povrchu koně také v podobě elektromagnetického záření. Čím je kůže teplejší a vzduch chladnější, tím je toto ochlazování výraznější.
4. Vypařování:
spočívá v tom, že tekutina z kůže se vypařuje (mění skupenství) a přitom spotřebuje energii, kterou si „vezme“ z tepla vyzařovaného kůží. Tím ji ochlazuje a pod ní ochlazuje krev. To se zvýrazní pocením, kdy se na povrch kůže dostane více tekutiny, která se může odpařit. Tento způsob představuje za normálních podmínek až 65 % veškerého ochlazování těla. Míra ochlazení těla nezávisí na teplotě prostředí, ale jeho vlhkosti. Při zátěži v horkém prostředí může kůň vyprodukovat asi 6–15 l potu/hod, což je 2–3× více než člověk. Musíme pak počítat s velkými ztrátami tekutin i elektrolytů a bílkovin, které s potem odcházejí.
Vypařuje se ale také tekutina z dýchacích cest; zde se ochlazuje především krev tekoucí do mozku.
Z toho vyplývá, že pro koně je nejhorší kombinací horko a vlhko. To jsou klimatické podmínky, kdy bychom měli po něm vyžadovat co nejlepší nebo žádnou fyzickou práci.
| Čím se ochlazuje pracující kůň: |
| - Naplnění podkožních cév krví |
| - Pocení |
| - Dýchací cesty (vypařování, proudění) |
| - Vzdušné vaky (proudění) |
Tak to v těle koně funguje
Pracující svaly vyrábějí velké množství tepla. Receptory v kůži, orgánech, svalech, výstelce krevních cév podají informaci hypotalamu o tom, že teplota stoupá a je potřeba tělo (hlavně mozek) chladit. Informace o teplotě kůže má přitom nejmenší význam, důležitější je to, zda dochází k zahřívání jádra. Jinými slovy horká kůže, ale nízká nebo normální teplota vnitřních orgánů a krve ještě nespustí ochlazovací reakce.
Hypotalamus zapojí do chlazení krevní oběh, srdce bude rychleji pumpovat krev, svaly se budou rychleji prokrvovat a odvádět teplo, více krve se dostane ke kůži, kde se může ochladit a chladnější pak teče do vnitřku těla nebo do hlavy. Zároveň dá impuls potním žlázám k pocení (kůň se potí nejdříve na krku, kde se ochlazuje krev tekoucí do hlavy). Také se zvyšuje dechová frekvence a k ochlazování především mozku dochází i prostřednictvím dýchacích cest a vzdušného vaku, který k nim patří.
Přehřátí
Přehřátí je velmi nebezpečný stav. Kromě toho, že snižuje výkonnost koně, narušuje nervový systém, zhoršuje jeho koordinaci (přehřátý kůň může zakopávat, natáhnout si sval, ztrácet rovnováhu až upadnout), vyvolává jeho dehydrataci (ztrátu tekutin) a v extrémních případech může vést ke smrti.
Pro chlazení koně je nebezpečnější krátká intenzivní zátěž (například rovinný dostih, parkur apod.), protože tělo se při ní rychle přehřeje, ale nestihnou se spustit ochlazovací mechanismy. Kůň se tak může snadno přehřát. Naopak při pomalé a dlouhé vytrvalostní zátěži může nastartovaná termoregulace udržovat teplotu jádra téměř konstantní. Jakmile se koni zvýší teplota krve na asi 42,5–43 °C, teplota svalů nad 44–45 °C, objevují se známky únavy. Teplota nad 46 °C už přímo poškozuje svalová vlákna. Při vysoké tělesné teplotě se navíc snižuje prokrvení tkání i svalů a objevuje se také únava z nedostatku energie.
Příště si řekneme něco o tom, jak se kůň umí v zimě zahřát.
