Kako živali preživijo hladno? Antifriz in krzno sta samo začetek

Medtem, ko je zima zunaj, se bo ta zima resnično lahko prestrašila, parka, pleteni klobuk, volnene nogavice, izolirani škornji in morda hudourniški ogenj naredijo stvari znosne za ljudi, ki živijo v hladnem podnebju. Kaj pa vse divje živali tam? Ali ne bodo zamrznili?

Vsakdo, ki je hodil s svojim psom, ko so temperature hladne, ve, da bodo očesci drhali in podpirali hladno pape - kar deloma pojasnjuje razcvet v industriji oblačil za hišne ljubljence. Ampak veverice in kardinali ne dobijo modnih plaščev ali čevljev.

Dejansko lahko divjad podleže ozeblinam in podhladitvi, tako kot ljudje in hišni ljubljenčki. V severnem delu Združenih držav Amerike so nespremenljivi repi oposumov običajna nezgoda izpostavljenosti mrazu. Vsakič nenavaden hladen udarec na Floridi povzroči, da iguane padajo z dreves in morskih gob, ki umirajo zaradi mrzlega stresa.

Izogibanje mrazu je pomembno za ohranitev življenja ali okončine (ali, v primeru oposuma, repa) in priložnost za razmnoževanje. Ti biološki imperativi pomenijo, da morajo biti divje živali sposobne počutiti hladno, da bi se izognile škodljivim učinkom njenih skrajnosti. Živalske vrste imajo svojo lastno enakovrednost tistemu, kar ljudje doživljajo kot neprijetno grizenje, mešano z občutkom za igle in igle, ki nas spodbuja, da se kmalu ogrejemo ali trpimo posledice. Mehanizmi živčnega sistema za zaznavanje razpona temperatur so dejansko enaki med vsemi vretenčarji.

En zimski izziv za toplokrvne živali ali endoterme, kot so znanstveno znani, je ohranjanje njihove notranje telesne temperature v hladnih pogojih. Zanimivo je, da se mejne vrednosti zaznavanja temperature lahko razlikujejo glede na fiziologijo. Na primer, hladnokrvna - to je ektotermna - žaba bo začutila hladen začetek pri nižji temperaturi v primerjavi z mišjo. Nedavne raziskave kažejo, da sesalci v zimskem spanju, kot je trinajst podzemnih veveric, ne čutijo mraza do nižjih temperatur kot endotermi, ki ne prezimijo.

Tako živali vedo, kdaj je hladno, samo pri različnih temperaturah. Ko živo srebro pade, ali trpijo divje živali ali pa gredo s ledenim tokom?

Ena rešitev: Upočasnite in preverite

Številni hladno-podnebni endotermi kažejo nagnjenje: stanje zmanjšane aktivnosti. Izgledajo, kot da spijo. Ker se živali, ki so sposobne zadrževanja, izmenjujejo med notranjo regulacijo telesne temperature in omogočajo vplivu na okolje, znanstveniki menijo, da so ti »heterothermi«. V težkih pogojih ta prilagodljivost ponuja prednost nižje telesne temperature - izjemno pri nekaterih vrstah, tudi pod 32 stopinj Fahrenheita - to ni združljivo s številnimi fiziološkimi funkcijami. Posledica je nižja stopnja presnove in s tem manjše povpraševanje po energiji in hrani. Hibernation je podaljšana različica zapor.

Torpor ima koristi za varčevanje z energijo, zlasti za manjše prostoživeče živali - mislimo netopirje, ptice pevke in glodalce. Seveda hitreje izgubijo toploto, ker je površina njihovega telesa velika v primerjavi z njihovo celotno velikostjo. Da bi ohranili svojo telesno temperaturo v normalnih mejah, morajo porabiti več energije v primerjavi z večjim telesom. To še posebej velja za ptice, ki ohranjajo višje povprečne telesne temperature v primerjavi s sesalci.

Na žalost, nagnjenost ni popolna rešitev za preživele ledene razmere, saj prihaja do kompromisov, kot je večje tveganje, da postanete kosilo druge živali.

Prilagoditve, ki pomagajo

Ni presenetljivo, da so živali razvile druge prilagoditve za preobremenitev zimskih mesecev.

Divje živalske vrste na severnih zemljepisnih širinah so ponavadi večje z manjšimi dodatki kot njihovi bližnji sorodniki, ki so bližje tropom. Mnoge živali so razvile vedenje, da bi jim pomagale premagati mraz: čreda, otrpljenje, kopanje in prenočevanje v votlinah so vse dobre obrambe. Nekatere živali doživljajo fiziološke spremembe, ko se zima približuje, gradi maščobne zaloge, raste debelejše krzno in lovi izolacijsko plast zraka proti koži pod krznom ali perjem.

Narava je razvila druge čedne trike, da bi pomagala različnim živalim pri spopadanju s pogoji, ki jih na primer ljudje ne bi mogli prenašati.

Ste se kdaj spraševali, kako se zdi, da gosi lahko udobno stojijo na ledu ali veverice v snegu v svojih bosih nogah? Skrivnost je v neposredni bližini arterij in žil na okončinah, ki ustvarjajo nagib ogrevanja in hlajenja. Ko krv iz srca potuje v prste, se toplota iz arterije prenaša v veno, ki prenaša hladno kri s prsti nazaj v srce. Ta protitočna izmenjava toplote omogoča, da jedro telesa ostane toplo, medtem ko omejuje toplotne izgube, ko so okončine hladne, vendar ne tako hladne, da pride do poškodb tkiva. Ta učinkovit sistem uporabljajo številne kopenske in vodne ptice ter sesalci in celo pojasnjuje, kako poteka izmenjava kisika v škrgah rib.

Ko že govorimo o ribah, kako v ledenih vodah ne zamrznejo od znotraj navzven? Na srečo led lebdi, ker je voda najbolj gosta kot tekočina, kar omogoča, da lahko ribe prosto plavajo pri nenavadnih temperaturah pod strjevalno površino. Poleg tega ribam primanjkuje hladno občutljivega receptorja, ki je skupen drugim vretenčarjem. Imajo pa edinstvene encime, ki omogočajo nadaljevanje fizioloških funkcij pri nižjih temperaturah. V polarnih regijah imajo ribe celo posebne "protizmrzovalne beljakovine", ki se v krvi vežejo na ledene kristale, da se prepreči razširjena kristalizacija.

Drugo tajno orožje pri sesalcih in pticah v dolgih obdobjih izpostavljenosti mrazu je rjavo maščobno tkivo ali »rjava maščoba«, ki je bogata z mitohondriji. Tudi pri ljudeh lahko te celične strukture sproščajo energijo kot toploto, ustvarjajo toploto, ne da bi mišične kontrakcije in energetska neučinkovitost sodelovali v drgetanju, drug način, kako se telo poskuša segreti. Ta nevzdržna proizvodnja toplote verjetno pojasnjuje, zakaj lahko ljudje v Anchorageih zadovoljno nosijo kratke hlače in majice na Fahrenheitski pomladni dan s 40 stopinjami.

Seveda je lahko migracija možnost - čeprav je draga z vidika energetskih stroškov za prosto živeče živali, in finančno za ljudi, ki se želijo približati ekvatorju.

Kot vrsta imajo ljudje sposobnost, da se do neke mere prilagodijo - nekateri izmed nas bolj kot drugi - vendar nismo še posebej hladno prilagojeni. Mogoče je zato težko pogledati skozi okno na hladen dan in se ne počutiti slabo, če je veverica, ki jo je pokončal zimski veter, bičal po krznu. Morda nikoli ne bomo vedeli, ali se živalim grozi zima - težko je oceniti njihovo subjektivno izkušnjo. Toda prosto živeče živali imajo različne strategije, ki izboljšujejo njihovo zmožnost, da prenesejo mraz, in poskrbijo, da bodo doživele še eno pomlad.

Ta članek je bil prvotno objavljen na The Conversation Bridget B. Baker. Preberite izvirni članek tukaj.