R&M 28 februari 2018

"Je zou denken dat bij een vergelijkende test tussen mens en paard over wie het best het hoofd biedt aan winterweer, onze soort – gewapend met een uitgebreid scala van hightech stoffen en isolerende middelen, gemakkelijk moet winnen. Niets van dat alles. Elke paardeneigenaar die ooit winterkledij van het ruimtetijdperk heeft aangetrokken en op een ijskoude januaridag de weide ingesukkeld is, weet wie er op kop ligt in het gevecht om buiten warm te blijven. Wij mensen gaan er prat op te kunnen overleven in ongeveer alle omstandigheden op de wereldbol, maar we hebben nog niets uitgevonden dat de efficiënte, ingenieuze koudewerende mechanismen van Equus Caballus ook maar benadert. Hoe doet het paard dat?"Het komt allemaal neer op de 3 A’s:

adaptatie, acclamatie en acclimatisatie.

Adaptatie: geschapen voor de kou.

Alle warmbloedige schepselen kunnen een wijd bereik van temperaturen verdragen, maar elke soort heeft een natuurlijke comfortzone die het klimaat waarin ze zich ontwikkeld heeft, weerspiegelt. Biologen noemen dit “het energie-neutrale bereik”, wat wil zeggen dat binnen deze grenzen – en dit bij droge, windvrije weercondities – het dier geen extra energie hoeft te verbruiken om zijn normale lichaamstemperatuur op peil te houden.

Omdat onze voorvaders uit Centraal-Afrika afkomstig zijn, waar de natuurlijke selectie zij die best de warme temperaturen konden verdragen bevoordeelde, ligt ons energie-neutraal bereik tussen +10 en +30° C.

Paarden daarentegen stammen af uit noordelijke, hoger gelegen streken, waar extreme koude een compleet andere uitdaging om te overleven vormt. Hun comfortzone ligt tussen +16 en -8 °C (andere cijfers spreken zelfs van -15 en 10 °C).

Geen wonder dat je paard geniet van weer dat in jouw ogen killig lijkt. Het menselijk lichaam is gebouwd om warmte af te geven, terwijl dat van een paard gebouwd is om warmte te produceren en te behouden. Het is allemaal kwestie van lichamelijke adaptatie.

Meerdere lichamelijke adaptaties laten het paard toe “warm te lopen”in een koude omgeving. Eerst is er zijn massaal darmstelsel, dat een voornamelijk vezelachtig dieet verwerkt en een grote massa warmte genereert (veel meer dan wat het menselijk spijsverteringsstelsel produceert). Daarbij heeft het paard, zoals een eland, een rendier of elk ander groot, aan de koude aangepast hoefdier, een verhoudingsgewijs dik, blokvormig lichaam dat de warmte voor langere tijd kan vasthouden (denk aan heet gebakken aardappelen die vroeger in jaszakken gestopt werden tegen de kou. De lichaamsbouw van een mens is ranker, meer een snel afkoelend frietje dan een hele aardappel). Zelfs de ledematen van het paard zijn wonderwel aangepast aan de kou. Omdat zijn benen in verhouding minder gespierd zijn dan de onze, vragen de cellen in zijn benen minder bloedcirculatie voor onderhoud en verliezen dus bijgevolg minder warmte. De lagere metabolische behoefte betekent ook dat de benen van een paard geen probleem hebben met de verminderde cel activiteit veroorzaakt door de koude. Terwijl onze tenen de eerste aanhangsels zijn die zullen bevriezen, krijgen volwassen paarden bijna nooit bevroren voeten. Denk ook aan de ronde muil van een paard, zo rijkelijk van bloed voorzien dat ze bittere koude kan verdragen zonder te bevriezen. Daartegenover is de hoekige mensenneus al te gevoelig voor bevriezing.

En dan is er de lange passage door de neus van de ingeademde lucht vóór die de longen bereikt en de lichaamskern zou kunnen afkoelen. En onze neuzen zijn meer ontworpen om de lucht te filteren dan om die te verwarmen.

Acclimatie: instant-remedies tegen koude.

Je paard is duidelijk beter uitgerust om met koude om te gaan dan jij zelf. Maar dat betekent niet dat hij volledig onvatbaar is voor winterweer. Verschillende warmteverliezen kunnen optreden als het kwik zakt:

• straling: de overdracht van warmte van het lichaam naar de omgevende koude lucht
• geleiding: rechtstreeks contact met koude substanties (zoals sneeuw, ijs, modder of water). De impact van geleiding op lichaamstemperatuur is belangrijk. Zo veroorzaakt een wind van 60 km per uur bij -15°C een afkoelend effect op het menselijk lichaam gelijk aan een temperatuur van min 48 °C. Mensen verliezen evenwel zoveel meer warmte dan paarden, dat het effect op onze viervoeters niet zo groot is.
• convectie: de inwerking van wind of tocht die afkoeling door straling versterkt.
• normaal warmteverlies: warmteverlies dat optreedt door lichaamsfuncties, zoals urineren, mesten of ademen.

Elk van deze factoren kan je paard warmte doen verliezen, met risico op hypothermie (te lage lichaamstemperatuur). Natuurlijk heeft hij z’n eigen oplossingen voor de koude: z’n romp als windversperring gebruiken, samentroepen met andere paarden om warmte te bewaren, beschutting zoeken of rennen om het metabolisme aan te wakkeren.

Acclimatie-mechanismes

Maar als deze gedragsreacties falen, is hij ook uitgerust met warmte-genererende noodmechanismes om het hoofd te bieden aan de dreiging. Zij werken op twee niveaus: aan de oppervlakte van het lichaam en in de kern. Beeld je bijvoorbeeld in dat een ijskoude wind over de weide begint te waaien. Je paard zet zich met z’n rug naar de wind, maar weldra verliest hij meer warmte dan z’n lichaam kan aanmaken. Op dat ogenblik komen de acclimatie-mechanismes in werking. Bloedvaten in de huid trekken samen en haartjes gaan recht staan. Na een tijdje neemt de wind in kracht toe, en het paard begint te rillen.

Al deze mechanismen dienen om de lichaamstemperatuur van het paard omhoog te brengen. De omvang van de reactie hangt af van de intensiteit, duur en lokalisatie van de koude stimulus. Een kort windvlaagje kan uitdraaien op een kleine oppervlakte-verwarmende respons, maar als de koude blijft duren, treden de acclimatie-mechanismen in het centrum van het lichaam in actie, waarbij het metabolisme opgepept wordt en dus ook de lichaamstemperatuur.

De twee niveaus van acclimatie-mechanismen werken met een complex, interactief systeem van feedback-lussen die de hersenen, het centraal zenuwstelsel en de bijnieren verbinden. Als de lichaamstemperatuur daalt, vuren koude-gevoelige zenuwcellen door het hele paardenlichaam signalen af naar een of meer centrale warmteregulerende centra in het ruggenmerg of de hersenen. Kouder dan normaal bloed kan ook thermostaten in deze warmteregulerende centra zelf prikkelen.

Het hoofdcommandocentrum voor thermoregulatie ligt in de hypothalamus, een kleine maar levensnoodzakelijke structuur in de hersenstam, alhoewel het ruggenmerg of een ander deel van de hersenen ook erbij kunnen betrokken zijn. Na vergelijking van de informatie over de inkomende temperatuur met de energie-neutrale zone van het lichaam, geeft het commandocentrum bevelen, hetzij langs elektrische hetzij langs chemische weg, om verwarmende spoedmaatregelen te beginnen:

• rillen: als het lichaam een serieuze daling van de temperatuur waarneemt, beveelt het centraal zenuwstelsel motoneuronen in elke belangrijke spiergroep om een eenmalige, krachtige contractie uit te voeren. Maar bijna ogenblikkelijk merken spanningsgevoelige proprioceptieve zenuwen dat de spier te gespannen is en geven ze het bevel om de contractie te beëindigen. Als de spier ontspant, houden de proprioceptieve zenuwen op met bevelen, zodat de spier opnieuw kan samentrekken.
• Dit snel opeenvolgen van samentrekken en ontspannen van de grote spiergroepen – het fenomeen dat we rillen noemen – zorgt al snel voor verzuring van de stofwisseling. De cyclus gaat erg snel, een rillende spier kan 10 tot 20 keer per seconde samentrekken. Met hun enorme spiermassa’s zijn paarden magnifieke rillers; zij lijken comfortabeler en vlotter te rillen dan mensen. En aangezien bijna alle spieractiviteit wordt omgezet in warmte, is rillen een heel effectief opwarmmiddel (bij mensen wordt het geacht het stofwisselingsritme achtvoudig te vergroten). Maar de warmte wordt ten koste van de energiereserves geproduceerd, zodat het slechts een korte-termijn oplossing is.
• tegenstroom warmte-uitwisseling: de bovenste lagen van de paardenhuid zijn bevloeid door aders waarin het bloed normaal dicht bij de oppervlakte stroomt voordat het terug naar de longen keert. In warm weder is het resulterende warmteverlies door straling gewenst, maar in kille omstandigheden kan het warmteverlies gevaarlijk zijn. Om oppervlaktestraling in de kou te minimaliseren, maakt het veneuze paardenbloed een omweg. Bevelen van het thermoregulerend centrum in de hersenen blokkeren de bloedstroom in aders dicht bij het huidoppervlak en leiden deze om in aders, “venae comitantes” genaamd, die diep in de huid, vlak naast de slagaders, lopen. Gevolg: bloed dat terugkeert naar het hart en de longen is opgewarmd door het bloed in de uitgaande, tegenstroom slagaders, waarbij voorkomen wordt dat koud bloed de lichaamskern binnendringt.
• pilo erectie: door samentrekking van de gladde spier die aan het laagste punt van elke haarfollikel gehecht is, gaat de vacht omhoog staan. Dit creëert een grotere isolerende luchtzak tussen het huidoppervlak en de koude wrede buitenwereld (wie z’n paard scheert ontneemt ‘m dus een zeer effectief wapen tegen de kou).
• circulatie shunts: bescherming van ledematen is een andere strategie waarbij het paard koude temperaturen afweert. Alhoewel het paard geen mechanisme heeft om de bloedvloei naar de voeten te verhogen, heeft hij een systeem ontwikkeld om de vermijden dat voeten bevriezen. De weinige verwarmende bloedvloei die de voeten bereikt, wordt normaal verspreid (en daarbij afgekoeld) in de haarvaten die de beperkte metabole eisen van de cellen in de voet moeten voldoen. Als de thermoregulerende centra van het lichaam een bericht krijgen dat de voeten te koud zijn, gaan shunts (kortsluitingen) in de voeten open zodat bloed rechtstreeks van de kleinste slagaders in de grotere aders, venules genaamd, stroomt, zonder door de haarvaten te passeren. Nadat de voeten voldoende opgewarmd zijn, sluiten de shunts opnieuw om de voedende capillaire bloedvloei te herstellen. Shunts zijn er ook in oren en staart. Een andere manier om belangrijke blootgestelde oppervlaktes op te warmen, zoals de muil, bestaat erin om meer onder de oppervlakte gelegen bloedvaten te openen om te oppervlakteverliezen te compenseren.
• Hengsten hebben een bijkomende kwetsbare “extremiteit”, het scrotum. Normaal blootgesteld zodat het een lichtelijk lagere temperatuur kan behouden voor optimale vruchtbaarheid, wordt dit bijna haarloze lichaamsdeel beschermd tegen winterweer door een spier, de m. dartos, die het scrotum tegen het lichaam omhoog “fronst” in koude omstandigheden.
• verhoogd metabolisme: als koude verder het lichaam teistert, schakelen de thermoregulerende centra over op het genereren van meer inwendige warmte, met boodschappen naar de bijnieren om het basismetabolisme te verhogen. Zenuwimpulsen bevelen het bijniermerg om adrenaline en noradrenaline vrij te geven, twee neurotransmitters die de bloeddruk en hartslag omhoog brengen en de stofwisseling stimuleren door het stimuleren van de afgifte van vrije vetzuren en de afbraak van glycogeen. Tezelfdertijd spoort de hypothalamus zijn helper, de hypofyse, aan tot actie, en beveelt de afgifte van grote hoeveelheden van adrenocorticotroop hormoon (ACTH) in de bloedstroom. In de cortex van de bijnier stimuleert ACTH de productie van cortisol, een steroïde dat het warmte producerend metabolisme van vet, koolhydraten en eiwitten stimuleert.

Resultaat: een warmer, gelukkiger paard.

Acclimatisatie: opgetuigd voor de winter.

Korte termijn maatregelen kunnen een paard tijdens een plotse kou opwarmen, maar omdat veel acclamatie mechanismen en voornamelijk het snel verhogen van het metabolisme, veel energiereserves verbruiken, kunnen ze niet gedurende een heel seizoen volgehouden worden. Om te vermijden dat het paard zich uitput in z’n poging om warm te blijven, heeft het paard nood aan een efficiënte manier om warmte te produceren en te bewaren voor langere tijd. Tegelijk dient elk proces dat hem voorbereidt om de koude te weerstaan, omkeerbaar te zijn wanneer het warme weer terugkeert. Gelukkig bestaat er zo’n mechanisme van seizoenaanpassingen aan temperatuursveranderingen: acclimatisatie. De acclimatisatie van paarden aan kou begint reeds lang voor de winter. Juist na de zomerwende, rond 22 juni, detecteren receptoren in de ogen van het paard – en mogelijk ook elders in het lichaam – het toenemende verkorten van het daglicht en brengen de informatie over naar de pijnappelklier, een oerorgaan in de hersenen. Zelfs blinde paarden ondergaan deze acclimatisatieveranderingen, wat aangeeft dat ook andere receptorpunten op de pijnappelklier werken. Deze subtiele hints van een naderende winter stimuleren de vrijgave van hormonen die de vacht van een rustende fase in een groeifase brengen.

In de follikels waarin de dunne, korte zomerharen huizen, beginnen dikke, lange winterharen te groeien, die de zomerharen voor zich uit duwen. Als je je paard van dichtbij bekijkt, zie je ze einde augustus al uitsteken. Einde september of begin oktober duwt het winterhaar het zomerhaar er helemaal uit: de rui. Tijdens de herfst bepaalt de heersende omgevingstemperatuur hoe lang en hoe dik de wintervacht groeit. Als het paard alleen aan warme lucht blootgesteld wordt, zoals in de zuidelijke streken, of als het een deken op krijgt of continu in een warme stal gehouden wordt, zal z’n wintervacht slechts lichtjes dikker dan z’n zomervacht groeien. Anderzijds, als hij tijdens deze periode aan extreme koude wordt blootgesteld, zal zijn vacht overeenstemmend dik en lang zijn. De omgevingstemperatuur blijft de dikte van de haarvacht bepalen tot de winterwende (rond 22 december). Na deze datum stimuleert het langer wordende daglicht de eerste zomerharen om te beginnen groeien in de follikels, en de wintervacht kan zich niet langer aanpassen aan klimaatsveranderingen.

De wintervacht van je paard maakt je beste winterkleding ten schande. De lange, dichte, fijne beharing is doorspekt met langere, borstelachtige beschermharen die z’n pels stutten; ze creëren een dikke bovenlaag met stilstaande lucht op lichaamstemperatuur, vlakbij de huid, die de afkoeling door straling, convectie en geleiding sterk vermindert.  De neerwaartse helling van de haren leidt vallende regendruppels en sneeuwvlokken af voor ze de huid bereiken, waar ze anders grote hoeveelheden warmte van het lichaam weg zouden geleiden en stuurt ze naar de haartoppen, vanwaar ze vervolgens onschadelijk op de grond vallen. Daarom blijft de huid van je paard meestal droog, zelfs in matige regen of hevige sneeuwval. En tenslotte is de dikke haarvacht een uitstekende windbreker. (Het is dan ook niet ongewoon om paarden met een laagje sneeuw op hun rug te zien staan – de sneeuw smelt niet, omdat hij niet in aanraking komt met het lichaam zelf (de haren vormen een afweerlaag) en het warmteverlies zelf is zo klein dat de sneeuw niet gesmolten wordt – vergelijk met goed geïsoleerde daken waar de sneeuw blijft liggen – niet geïsoleerde daken smelten de sneeuw van hun pannen door warmte van binnenuit).

Als de temperatuur zakt, stijgt de eetlust (en dus de calorie-inname) van het paard, en wordt de warmte-producerende spijsvertering en stofwisseling gestimuleerd. Moeder Natuur helpt het proces een beetje door ervoor te zorgen dat de grazende paarden tijdens de herfst wat kilo’s aankomen. Bij wilde paarden komt de gewichtsaanzet hoofdzakelijk door toegenomen consumptie van droge stof doordat gras verdroogt, maar deze kan ook gestimuleerd worden door vetmakende lekkernijen zoals wilde rogge en wilde haver, die in zaad komen als de winter nadert en waar paarden een speciale neus voor lijken te hebben. Deze extra vetlaag vergt weinig energie voor haar behoud, bevat weinig warmte-uitstralende haarvaten en isoleert uitstekend. Op celniveau wordt het warmte-producerend metabolisme ook aangepord voor de winter, maar op een veel minder aangrijpende en belastende manier dan wat er gebeurt bij de korte-termijn metabole veranderingen bij acclimatie. Als de koude voor lange tijd inzet, zet de hypothalamus de hypofyse aan om thyreotropine of thyroid stimulerend hormoon (TSH) vrij te geven. Als dat de schildklier in de hals bereikt, zorgt dat voor de vrijgave van schildklierhormonen die traag het metabolisme voor langere tijd op gang brengen.

De impact van al deze veranderingen is een wonder van thermoregulatie. Door efficiënt meer warmte te produceren terwijl hij z’n isolerende lagen vergroot, heeft het geacclimatiseerde paard z’n capaciteiten om koude te verdragen flink vergroot. Er zal een heel strenge koudeperiode nodig zijn om hem tot energieverslindende, warmteproducerende spoedprocessen zoals rillen te dwingen. Het geacclimatiseerde paard is zo ideaal aangepast aan de bevroren toendra dat het – mits voedsel, onbevroren drinkwater en minimale beschutting – kan gedijen in temperaturen zo laag als min 40 °C.

Trotseer de buitenwereld op een koude winterdag, en, terwijl je met je armen zwaait en met je voeten stampt in een dwaze poging om warm te blijven, kan je je vragen stellen bij je beslissing om je paard buiten te laten. Pieker niet. Je paard is een koud-weer-wonder; zijn geschiktheid om behaaglijk te blijven in adembenemende temperaturen overtreft ver die van jou. Dankzij een verzameling van warmteproducerende en isolerende mechanismen, stelt hij het uitstekend.

Jij daarentegen, zou waarschijnlijk beter naar binnen gaan.

Dit artikel is overgenomen van de website: Denkenoverpaarden.nl