Tento článek byl původně publikován v rozhovoru. Publikace přispěla článkem k odborným hlasům Live Science: Op-Ed & Insights.

dýchat nebo nedýchat, to je otázka.

Co by se stalo, kdyby jste byli ponořené v rybníku, kde teplota vody pohybovala těsně nad bodem mrazu a povrch byl limitován tím, že víko ledu za 100 dní?

no, očividně bys zemřel.

a to proto, že nejste tak cool jako želva., A v pohodě nemyslím jen úžasné, myslím doslova v pohodě, jako v chladu. Navíc nemůžeš dýchat zadkem.

ale želvy mohou, což je jen jeden z mnoha důvodů, proč jsou želvy opravdu úžasné.

Chladné počasí zpomalit

Jako ectotherm — zvíře, které se spoléhá na externí zdroj tepla — želva je tělesná teplota skladeb, které z jeho prostředí. V případě, že rybník voda je 1℃, tak je tělo želvy.

ale želvy mají plíce a dýchají vzduch., Tak, jak je to možné přežít v chladných rybník s víkem ledu, které jim brání přichází na vzduch? Odpověď spočívá ve vztahu mezi tělesnou teplotou a metabolismem.

studená želva ve studené vodě má pomalý metabolismus. Čím je chladnější, tím pomalejší je jeho metabolismus, což se promítá do nižších energetických a kyslíkových požadavků.

když želvy přezimují, spoléhají se na uloženou energii a příjem kyslíku z vody rybníka pohybem přes povrchy těla, které jsou v jedné rovině s krevními cévami., Tímto způsobem mohou získat dostatek kyslíku na podporu svých minimálních potřeb bez použití plic. Želvy mají jednu oblast, která je obzvláště dobře vaskularizovaná – jejich zadky.

vidíš, nedělal jsem si srandu, želvy opravdu mohou dýchat zadky. (Technický termín je kloakální dýchání.)

nemrzlé, jen studené

nejsme želvy. Jsme živočicha — drahé metabolické teplo pece — to je třeba neustále palivo našeho těla s jídlem, aby vytvářet tělesné teplo a udržovat konstantní teplotu, aby zůstali naživu a dobře.,

Když je venku zima, jsme hromadu oblečení do pasti metabolické teplo a teplo. Nikdy jsme nemohli vyzvednout dostatek kyslíku přes naše vaskularizované povrchy, jiné než naše plíce, dodávat vysokou poptávku našich metabolických pecí.

u lidí je změna tělesné teploty známkou nemoci, že je něco špatně. Když se změní tělesná teplota želvy, je to prostě proto, že prostředí se stalo teplejším nebo chladnějším.

ale i ectotherms mají své limity. Až na velmi málo výjimek (např.,, box turtles), dospělé želvy nemohou přežít mrazivé teploty; nemohou přežít s ledovými krystaly v jejich tělech. To je důvod, proč Sladkovodní želvy hibernují ve vodě, kde jejich tělesné teploty zůstávají relativně stabilní a nebudou pod bodem mrazu.

voda působí jako teplotní pufr; má vysoké specifické teplo, což znamená, že ke změně teploty vody vyžaduje hodně energie. Teploty vody v jezírku zůstávají v zimě poměrně stabilní a ectotherm sedící v této vodě bude mít podobně stabilní tělesnou teplotu., Vzduch, na druhou stranu, má nízké specifické teplo, takže jeho teplota kolísá, a dostane příliš chladno pro přežití želvy.

křečovité svaly

rybník pokrytý ledem představuje pro želvy dva problémy: nemohou se nadechnout a do vody se dostane trochu nového kyslíku. Kromě toho jsou v rybníku další zvířátka, která spotřebovávají kyslík, který v létě produkovaly Vodní Rostliny.

během zimy, když se kyslík spotřebuje, se rybník stává hypoxickým (nízký obsah kyslíku) nebo anoxickým (vyčerpaným kyslíkem)., Některé želvy zvládnou vodu s nízkým obsahem kyslíku-jiné nemohou.

štěkat želvy a malované želvy tolerují tuto stresující situaci tím, že přepnou svůj metabolismus na ten, který nevyžaduje kyslík. Tato schopnost je úžasná, ale může být nebezpečná, dokonce smrtelná, pokud trvá příliš dlouho, protože kyseliny se v důsledku tohoto metabolického přepínače hromadí ve svých tkáních.

ale jak dlouho je “ příliš dlouhá?“Jak štěkající želvy, tak malované želvy mohou přežít nucené ponoření při teplotách studené vody v laboratoři déle než 100 dní., Malované želvy jsou králi anoxie-tolerance. Mobilizují vápník ze svých skořápek, aby neutralizovali kyselinu, stejně jako užíváme antacidy obsahující vápník pro pálení žáhy.

na jaře, kdy se anaerobní želvy vynoří z hibernace, jsou to v podstatě jedna velká svalová křeč. Je to jako když jdete na tvrdý běh – vaše tělo se přepne na anaerobní metabolismus, kyselina mléčná se hromadí a dostanete křeč. Želvy se zoufale snaží vyhřívat na slunci, aby zvýšily svou tělesnou teplotu, vypálily svůj metabolismus a odstranily tyto kyselé vedlejší produkty.,

a je těžké se pohybovat, když jsou tak křečovité, což je činí zranitelnými vůči predátorům a jiným rizikům. Jarní vzhled může být pro tyto letargické želvy nebezpečným časem.

sledování želv v chladném počasí

polní biologové mají tendenci provádět svůj výzkum během jara a léta, kdy jsou zvířata nejaktivnější. Ale v Ontariu, kde jsou zimy dlouhé, je mnoho druhů želv neaktivní po polovinu svého života.,

pochopení toho, co dělají a potřebují během zimy, je nezbytné pro jejich ochranu a ochranu stanovišť, zejména vzhledem k tomu, že dvě třetiny druhů želv jsou ohroženy vyhynutím.

Moje výzkumná skupina během hibernace sledovala několik druhů sladkovodních želv. K želvám připojujeme malá zařízení, která měří teplotu a umožňují nám je sledovat pod ledem.,

zjistili Jsme, že všechny druhy rozhodnou přezimovat v mokřadních lokalitách, které se vznáší těsně nad bodem mrazu, které se pohybují kolem pod ledem, přezimují ve skupinách a návrat do stejného místa, v zimě po zimě.

navzdory všem těmto pracím stále víme o této části života želv tak málo.

takže dělám to, co by udělal jakýkoli angažovaný biolog: posílám své studenty k terénnímu výzkumu na -25℃. Nejsme zde omezeni na biologii spravedlivého počasí.,

Kromě toho, tam je jedinečná krása v Kanadské zimní krajiny, a to zejména, když jste si představit všechny ty úžasné želvy pod ledem, dýchání prostřednictvím jejich zadky.

Jacqueline Litzgus, profesorka, Katedra biologie, Laurentian University

Tento článek byl původně publikován v rozhovoru. Přečtěte si původní článek.