Wyobraźmy sobie, że potrafimy na kilka miesięcy radykalnie ograniczyć zużycie energii. Obniżyć temperaturę ciała niemal do temperatury otoczenia, zwolnić pracę serca, oddychać znacznie rzadziej i przetrwać zimę dzięki zapasom tłuszczu zgromadzonym jesienią. A potem w ciągu stosunkowo krótkiego czasu ponownie rozgrzać organizm i wrócić do normalnej aktywności. Nietoperze potrafią powtarzać ten cykl przez wiele miesięcy. Hibernacja pozwala im przeżyć okres, kiedy brakuje owadów, a zdobycie pokarmu staje się trudne. Naukowcy badają ją od dziesięcioleci i wciąż poznają kolejne mechanizmy jej działania.
Jesienią nietoperze intensywnie żerują, gromadząc zapasy tłuszczu, które muszą wystarczyć im na zimę. Podczas hibernacji przechodzą przez powtarzające się okresy głębokiego odrętwienia, przedzielone krótkimi wybudzeniami. W czasie odrętwienia temperatura ich ciała może obniżyć się do kilku stopni powyżej zera, praca serca wyraźnie zwalnia, a organizm zużywa znacznie mniej energii. U niektórych gatunków jej zużycie może być nawet o 99% mniejsze niż podczas utrzymywania normalnej temperatury ciała. Dzięki temu niewielki ssak, który latem musi regularnie zdobywać pokarm, potrafi przetrwać wiele tygodni bez jedzenia. Przy takim oszczędzaniu energii nasze domowe rachunki za ogrzewanie wyglądałyby zupełnie inaczej.
Podczas wybudzeń nietoperze podnoszą temperaturę ciała, przyspieszają oddech i pracę serca, czasami przemieszczają się w zimowisku, piją wodę, a nawet wylatują na zewnątrz. Każde wybudzenie pochłania znaczną ilość energii. U niektórych gatunków właśnie na te krótkie okresy przypada większość zimowego zużycia zapasów tłuszczu.
Dlaczego nietoperze wybudzają się podczas hibernacji, skoro każde wybudzenie kosztuje je tak wiele energii? Naukowcy szukają odpowiedzi od ponad pół wieku. Fisher i Manery (1967), analizując gospodarkę wodną i elektrolitową ssaków, które potrafią znacznie obniżać temperaturę ciała, zwracali uwagę na znaczenie utraty wody podczas odrętwienia. Rozważali, czy konieczność uzupełnienia utraconej wody może być jedną z przyczyn okresowych wybudzeń.
W kolejnych dziesięcioleciach naukowcy zaczęli dokładniej badać przebieg hibernacji u poszczególnych gatunków nietoperzy. Park, Jones i Ransome (2000) obserwowali podkowce duże (Rhinolophus ferrumequinum), wykorzystując niewielkie nadajniki radiowe pozwalające śledzić zmiany temperatury ich ciała. Stwierdzili, że okresy odrętwienia trwały od 0,1 do 11,8 dnia, a ich długość malała wraz ze wzrostem temperatury otoczenia. U 10 z 11 badanych nietoperzy wybudzenia były zsynchronizowane ze zmierzchem. Wyniki pokazały, że nawet podczas zimowania zwierzęta zachowują wyraźny rytm dobowy. Najwyraźniej zmierzch pozostaje ważną porą również wtedy, gdy większość zimy spędza się w odrętwieniu.
Czy utrata wody może wpływać na długość odrętwienia? Ben-Hamo i współpracownicy (2013) postanowili to sprawdzić na karlikach średnich (Pipistrellus kuhlii). Mierzyli, jak szybko nietoperze tracą wodę i jak długo pozostają w odrętwieniu. Odkryli, że im szybciej zwierzęta traciły wodę, tym wcześniej się wybudzały. Zależność ta występowała niezależnie od tempa zużywania energii przez organizm. Wyniki wskazały, że gospodarka wodna ma znaczenie dla długości zimowego odrętwienia.
W kolejnych badaniach sprawdzono, czy niska wilgotność zimowiska zwiększa częstotliwość wybudzeń. Muise i współpracownicy (2024) przez 110 dni obserwowali samice mroczka brunatnego (Eptesicus fuscus) w temperaturze 8°C. Jedna grupa przebywała przy wilgotności powietrza wynoszącej 50%, druga przy 98%.
Wyniki pokazały, że niższa wilgotność nie zwiększyła częstotliwości wybudzeń badanych nietoperzy. Zwierzęta przebywające w suchszym środowisku ciaśniej skupiały się podczas odrętwienia, a po wybudzeniu częściej piły. Ich wybudzenia były również krótsze. Obie grupy straciły podobną ilość masy ciała. Nietoperze potrafiły więc ograniczać skutki przebywania w suchym środowisku przez zmianę zachowania, bez zwiększania liczby kosztownych energetycznie wybudzeń. Zamiast częściej wstawać, wybierały bliższe towarzystwo i częstsze wizyty przy wodzie.
W Europie część nietoperzy pozostaje okresowo aktywna również podczas łagodniejszych zim. Kravchenko i Furmankiewicz (2024) badały zimową aktywność borowców wielkich (Nyctalus noctula), wykorzystując rejestrację dźwięków i pomiary temperatury. Kiedy temperatura wzrastała powyżej 0°C, borowce częściej opuszczały swoje kryjówki. Podczas mrozów ich aktywność była bardzo niewielka. Badaczki ustaliły również, że znaczenie miały długość dnia i etap zimowania. Zimowa aktywność borowców zależała więc od kilku czynników, a temperatura była jednym z najważniejszych.
Jak nietoperz potrafi tak szybko ogrzać organizm podczas wybudzania? Odpowiedź kryje się między innymi w tłuszczu, który zgromadził przed zimą.
W organizmie nietoperza występują dwa rodzaje tkanki tłuszczowej: biała i brunatna. Biała tkanka tłuszczowa jest przede wszystkim magazynem energii. To właśnie w niej zwierzę odkłada znaczną część zapasów, z których korzysta podczas wielomiesięcznej hibernacji.
Brunatna tkanka tłuszczowa ma inne zadanie. Służy do wytwarzania ciepła i jest szczególnie ważna podczas wybudzania z zimowego odrętwienia. U nietoperzy jej skupiska znajdują się głównie między łopatkami, w okolicy karku i barków. Swoją nazwę zawdzięcza brunatnemu zabarwieniu, które wynika z obecności licznych mitochondriów. Są to niewielkie struktury wewnątrz komórek, uczestniczące w przemianach energetycznych. Brunatna tkanka tłuszczowa potrafi wykorzystywać tłuszcz do szybkiego wytwarzania ciepła, bez konieczności drżenia mięśni. Dzięki temu nietoperz może podnieść temperaturę ciała nawet o kilkadziesiąt stopni i powrócić do aktywności.
Liu i współpracownicy (2026) postanowili sprawdzić, jak działa brunatna tkanka tłuszczowa u podkowców Rhinolophus nippon. Badali aktywność genów, czyli sprawdzali, które z zapisanych w DNA instrukcji organizm wykorzystuje w danym momencie. Okazało się, że podczas przechodzenia z głębokiego odrętwienia do wybudzenia aktywność genów tej tkanki zmienia się stosunkowo niewiele. Zdaniem naukowców brunatna tkanka tłuszczowa jest gotowa do wytwarzania ciepła już podczas hibernacji. Dzięki temu nietoperz może szybko zacząć ogrzewać swoje ciało, kiedy się wybudza.
Podczas hibernacji ważną pracę wykonuje również wątroba. Jednym z jej zadań jest unieszkodliwianie amoniaku, czyli substancji powstającej podczas przemian białek, która w większych ilościach jest szkodliwa dla organizmu. Wątroba przekształca go w mocznik, który może zostać później wydalony. Pomagają jej w tym enzymy, czyli białka umożliwiające przebieg reakcji chemicznych w organizmie.
Li i współpracownicy (2026) badali ten proces u dwóch gatunków nietoperzy: Myotis ricketti i podkowca dużego (Rhinolophus ferrumequinum). Ustalili, że również podczas głębokiego odrętwienia wątroba zachowuje zdolność przekształcania amoniaku w mocznik. Zmienia się natomiast sposób działania niektórych enzymów uczestniczących w tym procesie. Naukowcy przypuszczają, że pomaga to nietoperzom oszczędzać energię i odpowiednio gospodarować wodą podczas wielu tygodni bez jedzenia.
Wybudzenie zmienia również działanie układu odpornościowego. Podczas głębokiego odrętwienia organizm zużywa bardzo mało energii, a wraz z tym zmienia się funkcjonowanie komórek odpowiedzialnych za ochronę przed drobnoustrojami.
Langguth i współpracownicy (2026) badali australijskie nietoperze Miniopterus orianae oceanensis. Podczas odrętwienia we krwi zwierząt krążyło o 23% mniej białych krwinek, czyli komórek uczestniczących w obronie organizmu przed zakażeniami. Kiedy nietoperze się wybudzały i ponownie ogrzewały organizm, liczba tych komórek szybko wzrastała. Już po 30 minutach przekraczała poziom sprzed wejścia w odrętwienie.
Zukal i współpracownicy (2026) sprawdzili z kolei, jak działają fagocyty u nocka dużego (Myotis myotis) i borowca wielkiego (Nyctalus noctula). Fagocyty to komórki odpornościowe, które pochłaniają drobnoustroje i mogą niszczyć je za pomocą wytwarzanych przez siebie substancji. U nocków dużych badana reakcja była zimą słabsza niż latem. Rozpoczynała się później, była mniej intensywna i kończyła się wcześniej. W styczniu i marcu częściej niż w grudniu stwierdzano osobniki, u których nie wykryto tej reakcji.
U borowców wielkich większość badanych parametrów nie różniła się istotnie między zimą a latem. Ich fagocyty reagowały szybciej i silniej niż u nocków dużych. Autorzy zwrócili uwagę na odmienne sposoby zimowania obu gatunków. Nocki duże korzystają przede wszystkim z podziemnych schronień o stosunkowo stabilnej temperaturze, natomiast borowce wielkie zimują także w kryjówkach nadziemnych, gdzie warunki są bardziej zmienne. Badacze rozważają, czy ma to związek z różnicami w działaniu fagocytów. Znaczenie mogą mieć również inne cechy biologii obu gatunków.
Związek między hibernacją a odpornością stał się szczególnie ważnym zagadnieniem po pojawieniu się w Ameryce Północnej zespołu białego nosa. Choroba wywoływana przez grzyb Pseudogymnoascus destructans doprowadziła do śmierci milionów nietoperzy. Zakażone zwierzęta mogą wybudzać się częściej, zużywać więcej energii i przedwcześnie wyczerpywać zapasy tłuszczu. Isidoro-Ayza i Klein (2024) wykazali, że grzyb wykorzystuje odmienne mechanizmy wnikania do komórek skóry podczas odrętwienia i wybudzania. Stan fizjologiczny nietoperza wpływa więc również na przebieg zakażenia.
Podczas hibernacji zmienia się także środowisko życia bakterii zamieszkujących przewód pokarmowy nietoperzy. Latem zwierzęta regularnie jedzą, zimą przez długi czas korzystają z zapasów tłuszczu. Shao i współpracownicy (2026) porównali bakterie jelitowe podkowców chińskich (Rhinolophus sinicus) podczas letniej aktywności i zimowej hibernacji. Odkryli, że zimą w jelitach nietoperzy zmieniają się proporcje poszczególnych rodzajów bakterii. Naukowcy przypuszczają, że niektóre z nich mogą pomagać w wykorzystywaniu zapasów tłuszczu podczas hibernacji. Latem, kiedy nietoperze regularnie jedzą, większą rolę mogą odgrywać bakterie uczestniczące w przetwarzaniu cukrów zawartych w pokarmie. Czy rzeczywiście tak jest? Potrzebne są dalsze badania, które pozwolą sprawdzić, jaką rolę odgrywają te bakterie.
Przez dziesięciolecia zmieniały się metody pozwalające badać te procesy. Początkowo naukowcy opierali się przede wszystkim na obserwacjach zwierząt, pomiarach temperatury, zużycia tlenu i zmian masy ciała. Dziś miniaturowe rejestratory pozwalają śledzić temperaturę przez wiele tygodni, urządzenia akustyczne zapisują zimową aktywność, a metody biologii molekularnej umożliwiają analizowanie procesów zachodzących w komórkach.
Wróćmy więc do pytania, które od dziesięcioleci zajmuje badaczy: dlaczego nietoperze wybudzają się podczas hibernacji, skoro kosztuje je to tak wiele energii? Wiemy już, że znaczenie mają między innymi utrata wody, temperatura otoczenia i rytm dobowy. Badania z 2026 roku pozwoliły zajrzeć głębiej do organizmu hibernujących nietoperzy. Pokazały, jak brunatna tkanka tłuszczowa przygotowuje się do produkcji ciepła, jak wątroba przetwarza szkodliwe produkty przemiany materii oraz jak zmienia się działanie komórek odpornościowych.
Każde zimowe wybudzenie oznacza wydatek z zapasów energii, które muszą wystarczyć aż do wiosny. A jednak nietoperze regularnie się wybudzają. Po ponad pół wieku badań znamy już kilka przyczyn i wiele procesów towarzyszących temu zjawisku. Naukowcy wciąż sprawdzają, jak są ze sobą powiązane i dlaczego u różnych gatunków przebiegają inaczej. Najwyraźniej nawet zimą nietoperze mają sporo do zrobienia.
Literatura
- Fisher K.C., Manery J.F. (1967). Water and electrolyte metabolism in heterotherms. W: Mammalian Hibernation III, s. 235–279. Oliver and Boyd.
- Park K.J., Jones G., Ransome R.D. (2000). Torpor, arousal and activity of hibernating Greater Horseshoe Bats (Rhinolophus ferrumequinum). Functional Ecology, 14(5), 580–588. https://doi.org/10.1046/j.1365-2435.2000.t01-1-00460.x
- Ben-Hamo M., Muñoz-Garcia A., Williams J.B., Korine C., Pinshow B. (2013). Waking to drink: rates of evaporative water loss determine arousal frequency in hibernating bats. Journal of Experimental Biology, 216, 573–577. https://doi.org/10.1242/jeb.078790
- Muise K.A., Dzal Y.A., Fletcher Q.E., Willis C.K.R. (2024). Hibernating female big brown bats (Eptesicus fuscus) adjust huddling and drinking behaviour, but not arousal frequency, in response to low humidity. Journal of Experimental Biology, 227(5), jeb246699. https://doi.org/10.1242/jeb.246699
- Kravchenko K., Furmankiewicz J. (2024). The interplay of temperature and circadian periodicity in winter activity of non-cavernous hibernator, Nyctalus noctula. Journal of Thermal Biology, 125, 103999. https://doi.org/10.1016/j.jtherbio.2024.103999
- Liu S. i in. (2026). Integrated transcriptomic analysis of mRNA and miRNA in Brown adipose tissue of the greater horseshoe bats during hibernation. Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics, 61, 102013. https://doi.org/10.1016/j.cbd.2026.102013
- Li Y. i in. (2026). Interaction of carbamoyl-phosphate synthase 1 with agmatinase in the liver of torpid bats. Current Zoology, 72(5), 703–713. https://doi.org/10.1093/cz/zoag002
- Langguth A. i in. (2026). Emergence from torpor rapidly elevates suppressed blood immune parameters in a bat species hibernating in a moderate climate. Journal of Experimental Biology, 229(9), jeb251962. https://doi.org/10.1242/jeb.251962
- Zukal J. i in. (2026). Contrasting phagocyte respiratory burst responses in two European bat species during hibernation. Frontiers in Immunology, 17, 1826565. https://doi.org/10.3389/fimmu.2026.1826565
- Isidoro-Ayza M., Klein B.S. (2024). Pathogenic strategies of Pseudogymnoascus destructans during torpor and arousal of hibernating bats. Science, 385(6705). https://doi.org/10.1126/science.adn5606
- Shao W., Li Y., Cheng X., Guo L., Wei L. (2026). Hibernation Shifts in Gut Microbiota Composition and Metabolic Function in the Chinese Horseshoe Bat (Rhinolophus sinicus). Ecology and Evolution, 16(2), e73087. https://doi.org/10.1002/ece3.73087
