Człowiek, gatunek tropikalny

Męczący upał? Przecież jesteśmy do niego stworzeni. Wbrew pozorom potrafimy sobie z nim radzić lepiej, niż śmigające po sawannie gazele

Publikacja: 30.07.2010 17:35

Człowiek, gatunek tropikalny

Foto: Rzeczpospolita, Mirosław Owczarek MO Mirosław Owczarek

Do skwaru nasi praprzodkowie hartowali się w palącym afrykańskim słońcu. Ba, biegali w żarze na długie dystanse. Nic dziwnego, skoro gorąca i sucha sawanna była ich domem przez bez mała 7 milionów lat. Kiedy ludzie kilkadziesiąt tysięcy lat temu opuścili Afrykę, zabrali ze sobą te wszystkie mechanizmy, dzięki którym mogli przetrwać tak długo w żarze trawiastych stepów, gdzie temperatura przekracza 40 st. C, a cień bywa rzadkim luksusem.

– Jesteśmy gatunkiem tropikalnym, niezależnie od tego, czy mieszkamy na równiku, czy za kołem podbiegunowym – mówi fizjolog prof. Michał Caputa, kierownik Zakładu Fizjologii Zwierząt Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. – Dowodów na to nie trzeba długo szukać. Nie mając na sobie ubrania podczas spoczynku utrzymujemy komfort cieplny w temperaturze otoczenia około 28 st. C.

Z kolei temperatura neutralna dla naszej skóry – czyli taka, w której nie odczuwamy ani zimna, ani gorąca – to ok. 34 st. C.

O tym, że jesteśmy gatunkiem ciepłolubnym, świadczy też zakres temperatury, w którym nadzy potrafimy utrzymać stałą temperaturę ciała.

W dolnym rejestrze jest to kilkanaście stopni Celsjusza, w górnym – niemal 50 stopni. Abyśmy mogli znieść taki żar, musi być spełniony jeden warunek: otaczać nas powinno suche powietrze, pozwalające na skuteczne parowanie potu. A więc sawanna lub pustynia.

[srodtytul]Ukryci we własnym cieniu[/srodtytul]

To, jak dziś wyglądamy i jak bardzo jesteśmy nietypowym zjawiskiem w królestwie zwierząt, również w dużej mierze zawdzięczamy gorącemu klimatowi, w którym wyewoluowaliśmy. To tam przy samym gruncie temperatura osiąga rekordowe wartości, a im wyżej, tym robi się chłodniej i bardziej wietrznie. Z tej przyczyny szczególnie cennym przystosowaniem okazała się postawa wyprostowana, która pozwoliła na intensywną utratę ciepła przez górne, lepiej wietrzone partie ciała, wyposażone ponadto w dwukrotnie większą liczbę gruczołów potowych niż dolna część ciała.

Ale to niejedyna zaleta dwunożności. Kiedy stoimy w pozycji wyprostowanej, mordercze zwrotnikowe słońce w zenicie oświetla bezpośrednio zaledwie 7 proc. powierzchni naszych ciał. W ten sposób dosłownie kryjemy się we własnym cieniu. Czworonogi nie mają już takiego komfortu. Zwierzęta o masie ciała zbliżonej do naszej wystawiają na promieniowanie aż 20 proc. swojej powierzchni. Przed przegrzaniem chroni je warstwa krótkiego, gęstego, połyskliwego futra, niedopuszczającego gorąca do skóry. Nam z tego futra pozostały jedynie włosy na głowach, które pełnią dokładnie taką samą rolę jak u zwierząt. Reszta naszych ciał wydaje się być zwyczajnie wyłysiała.

[srodtytul]Nadzy i spoceni[/srodtytul]

Czy więc pozostajemy bezbronni wobec bezlitosnego słońca? Nic w tym rodzaju. Naga skóra okazała się unikalnym w przyrodzie narzędziem chłodzenia.

„Jedynym wytłumaczeniem naszego braku owłosienia, zgodnym z dostępnymi skamieniałościami, dowodami anatomicznymi i środowiskowymi, jest pocenie się” – pisze Nina G. Jablonski w książce „Skin: A Natural History” (Skóra: Historia naturalna). – „Dla aktywnego przedstawiciela rzędu naczelnych żyjącego w gorącym środowisku posiadanie nagiej i aktywnie pocącej się skóry jest najlepszym sposobem na utrzymanie stałej temperatury ciała, a przede wszystkim mózgu”.

Człowiek jest jedynym tak silnie pocącym się stworzeniem – w ekstremalnych warunkach potrafi wylać nawet 1 litr potu na godzinę! Nie pocą się jedynie usta, koniuszek penisa, błona bębenkowa i łożysko paznokcia. Tak duże możliwości w tej dziedzinie dają nam gruczoły potowe, których naliczono na całym ciele od dwóch do czterech milionów. Najwięcej ich mamy w skórze dłoni i stóp. Unikalne pod tym względem są ręce, które pocą się najwydajniej z całego ciała. Tylko jedna ręka potrafi oddać tyle ciepła, ile wytwarza organizm w spoczynku. Tajemnica tkwi w tym, że pot w tym rejonie nigdy nie zbiera się w krople.

– Woda wydzielona w postaci potu daje fizjologiczny efekt chłodzenia tylko wtedy, gdy wyparuje – tłumaczy prof. Caputa. – Jeśli natomiast ten pot spływa albo jest ścierany, wówczas system chłodzenia zawodzi.

Woda, parując, pobiera ciepło. W ten sposób pot chłodzi naszą skórę, czemu sprzyja wyjątkowo skąpe owłosienie. Owe nieliczne włosy dodatkowo utrudniają spływanie potu po skórze. Wspomaga ten proces wydzielina gruczołów łojowych, która emulguje z potem, obniżając jego napięcie powierzchniowe, co przeciwdziała tworzeniu się kropli.

Ten niemal doskonały mechanizm zawodzi tam, gdzie nie ma warunków do skutecznego parowania, a więc w wilgotnej strefie równikowej. W parnym lesie deszczowym większość potu po prostu spłynie z naszej skóry, nie chłodząc ciała. To dlatego trudniej nam znieść 30 st. C w dżungli niż ponad 40 st. C na pustyni.

[srodtytul]Więcej wody[/srodtytul]

Nie ma więc skuteczniejszego sposobu schłodzenia się, niż wystawienie zroszonej potem skóry na działanie wiatru. No, może z tym konkurować tylko zimna kąpiel.

– Trzeba wreszcie zerwać z popularnym przesądem mówiącym, że kiedy człowiek jest przegrzany, nie może się gwałtownie schłodzić, bo grozi to szokiem termicznym – mówi prof. Caputa. – To niepotwierdzona pogłoska, pozostająca w sprzeczności z zasadą stosowaną w saunie. Szybkie schłodzenie to doskonała gimnastyka dla układu sercowo-naczyniowego. Nie trzeba się tego bać.

Aby nasza wewnętrzna chłodnica działała sprawnie, musimy nieustannie dostarczać jej wody. A trzeba przyznać, że gospodarujemy nią dość rozrzutnie. Przed odwodnieniem chroni nas jednak pragnienie. Niestety, system ten czasami zawodzi.

– W wyniku długotrwałego wystawienia na gorąco deficyt wody pogłębia się, a pragnienie przestaje nadążać za potrzebami organizmu. Musimy wówczas pić więcej, niż dyktuje nam pragnienie – mówi prof. Caputa. – To dotyczy w szczególności osób starszych, które mają nieco stępioną wrażliwość narządów zmysłu. One zwłaszcza muszą uważać na to, by pić wystarczająco dużo wody podczas upałów.

Warto też pamiętać, że stosowanie hamujących wydzielanie potu antyperspirantów nie współgra z naszym systemem termoregulacji. To, co jest wygodne dla osób nas otaczających, niekoniecznie jest korzystne i dla nas.

[srodtytul]Chłodna głowa[/srodtytul]

Cały ten precyzyjny mechanizm chłodzenia powstał, by chronić to, co w naszym organizmie najcenniejsze: mózg. To bardzo wymagający narząd. Jak pisze neurochirurg prof. Zenon Mariak w artykule „Jak zachować chłodną głowę?” („Wiedza i Życie” nr 8/1996), „mózg człowieka jest zamkniętą w czaszce maszyną bioelektryczną pracującą z mocą około 20 watów i pochłaniającą przy tym jedną szóstą energii potrzebnej do podtrzymania podstawowych funkcji życiowych organizmu, mimo że sam stanowi mniej niż 2 proc. wagi ciała. Jak każdej intensywnie pracującej maszynie i jemu nieustannie grozi przegrzanie”.

Temperaturą krytyczną dla tego narządu jest 40,5 st. C, a śmierć komórek mózgu następuje przy 41,5 st. C. Dlatego ludzki organizm robi wszystko, by chronić tę unikalną zdobycz ewolucyjną. W jaki sposób? Znowu wyjątkowy. Mechanizm wybiórczego chłodzenia mózgu u człowieka został odkryty i opisany przez prof. Caputę we współpracy z francuskim fizjologiem prof. Michelem Cabanakiem (Michel Cabanac) z Uniwersytetu Claude’a Bernarda w Lyonie. Kiedy robi się gorąco, rolę chłodnicy mózgu zaczyna odgrywać... twarz.

– Gdy zraszający ją pot wyparuje, ochładza krew, która następnie wnika do mózgoczaszki i stanowi chłodny okład dla naszego mózgu – mówi prof. Caputa. – Dzięki temu możliwe jest utrzymanie temperatury mózgu poniżej poziomu temperatury krwi wypływającej z serca.

To sytuacja nietypowa, ponieważ w normalnych warunkach krew płynie w odwrotną stronę: żyłami od mózgu w kierunku skóry twarzy i wraca do serca naczyniami powierzchniowymi. Gdy temperatura ciała rośnie, wówczas krew w żyłach zawraca (m.in. dzięki brakowi zastawek), włączając mechanizm wybiórczego chłodzenia mózgu. To system, którym nie dysponuje żadne inne zwierzę. Według jednej z hipotez to właśnie ten sprytny sposób chłodzenia pozwolił ludzkiemu mózgowi osiągnąć tak znaczne rozmiary.

No dobrze, twarz chłodzi mózg, który dodatkowo chroniony jest gęstymi włosami. Co jednak się dzieje, gdy tych włosów ubywa? Na łysienie narażona jest przecież połowa ludzkiej populacji.

I z tego problemu nasza fizjologia wyszła obronną ręką. Otóż, jak odkrył prof. Cabanac, skłonność do łysienia ma u mężczyzn ścisły związek z gęstością i powierzchnią... zarostu. Tam, gdzie rosną włosy na twarzy (nawet gdy są golone), tracą aktywność gruczoły potowe. Z kolei w obszarze łysienia na głowie aktywność gruczołów potowych się wzmaga. Efekt? Skoro spory obszar twarzy nie może odgrywać roli chłodnicy mózgu, zadanie to przechodzi na łysinę. Gdyby skóra pod włosami pociła się tak jak na wyłysiałym obszarze, czupryna ociekałaby wodą.

[srodtytul]Dogonić gazelę[/srodtytul]

Dlaczego jednak nie chłodzimy naszych mózgów tak jak inne ssaki? Na przykład gazela Thompsona, rekordzistka w tej dziedzinie, utrzymuje temperaturę mózgu w granicach 40 st. C, podczas gdy jej tułów podczas skrajnego wysiłku rozgrzewa się do 46 st. C. Wytłumaczeniem tego fenomenu jest system rozpraszający ciepło: sąsiadujący z mózgiem zwierzęcia duży zbiornik krwi żylnej, zwany zatoką jamistą, zaopatrywany przez żyły, którymi płynie krew chłodzona w nozdrzach i pysku zwierzęcia. To właśnie chłodzeniu mózgu służy dyszenie po wysiłku czy podczas upału.

Człowiek nie został wyposażony w taki mechanizm. Nawet gdyby był, i tak pionowa postawa ciała uniemożliwiłaby mu korzystanie z niego – uważa prof. Caputa. Powód? Unoszenie żeber w tym procesie jest dużo bardziej energochłonne, gdy się stoi na dwóch nogach niż na czterech łapach. To, co czworonogom przychodzi z łatwością, nam by się kompletnie nie opłacało.

Wydaje się, że z punktu widzenia dzikiej sawanny skuteczniejsze było jednak postawienie na szybki sprint na czterech łapach, niż na mało imponujące truchtanie na dwóch nogach. Cóż, duży mózg sam nie upoluje obiadu, który zmyka, aż się kurzy.

Otóż, niekoniecznie. Wytrwałe, odporne na lejący się z nieba żar truchtanie po stepie okazało się niezwykle skuteczne podczas polowania. Nasi przodkowie podczas wielogodzinnych biegów byli w stanie zagonić zwierzę na śmierć. Wciąż to potrafią członkowie niektórych afrykańskich plemion. Cała tajemnica w tym, że dużo szybciej padnie z przegrzania rozwijająca niemal 70 km/h gazela Thompsona niż maratończyk osiągający zaledwie 20 km/h. Pamiętajmy o tym, chyłkiem przemykając od jednego klimatyzowanego pomieszczenia do drugiego.

Do skwaru nasi praprzodkowie hartowali się w palącym afrykańskim słońcu. Ba, biegali w żarze na długie dystanse. Nic dziwnego, skoro gorąca i sucha sawanna była ich domem przez bez mała 7 milionów lat. Kiedy ludzie kilkadziesiąt tysięcy lat temu opuścili Afrykę, zabrali ze sobą te wszystkie mechanizmy, dzięki którym mogli przetrwać tak długo w żarze trawiastych stepów, gdzie temperatura przekracza 40 st. C, a cień bywa rzadkim luksusem.

– Jesteśmy gatunkiem tropikalnym, niezależnie od tego, czy mieszkamy na równiku, czy za kołem podbiegunowym – mówi fizjolog prof. Michał Caputa, kierownik Zakładu Fizjologii Zwierząt Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. – Dowodów na to nie trzeba długo szukać. Nie mając na sobie ubrania podczas spoczynku utrzymujemy komfort cieplny w temperaturze otoczenia około 28 st. C.

Pozostało jeszcze 92% artykułu
Plus Minus
„Posłuchaj Plus Minus". Jędrzej Bielecki: Jak Donald Trump zmieni Europę.
Plus Minus
„Kubi”: Samuraje, których nie chcielibyście poznać
Plus Minus
„Szabla”: Psy i Pitbulle z Belgradu
Plus Minus
„Miasto skazane i inne utwory”: Skażeni złem
Plus Minus
„Sniper Elite: Resistance”: Strzelec we francuskiej winnicy