Questo articolo è stato originariamente pubblicato alla Conversazione. La pubblicazione ha contribuito all’articolo di Live Science Expert Voices: Op-Ed & Insights.

Respirare o non respirare, questa è la domanda.

Cosa succederebbe se tu fossi immerso in uno stagno dove la temperatura dell’acqua aleggiava appena sopra lo zero e la superficie era coperta da un coperchio di ghiaccio per 100 giorni?

Beh, ovviamente moriresti.

E questo perché non sei freddo come una tartaruga., E per freddo non intendo solo fantastico, intendo letteralmente freddo, come nel freddo. Inoltre, non riesci a respirare attraverso il culo.

Ma le tartarughe possono, che è solo uno dei tanti motivi per cui le tartarughe sono davvero fantastiche.

Il freddo rallenta

Come ectotherm — un animale che si basa su una fonte esterna di calore — la temperatura corporea di una tartaruga traccia quella del suo ambiente. Se l’acqua dello stagno è 1℃, così è il corpo della tartaruga.

Ma le tartarughe hanno i polmoni e respirano aria., Quindi, come è possibile per loro sopravvivere in uno stagno gelido con un coperchio di ghiaccio che impedisce loro di salire per l’aria? La risposta sta nella relazione tra temperatura corporea e metabolismo.

Una tartaruga fredda in acqua fredda ha un metabolismo lento. Più freddo diventa, più lento è il suo metabolismo, che si traduce in minori richieste di energia e ossigeno.

Quando le tartarughe vanno in letargo, fanno affidamento sull’energia immagazzinata e assorbono l’ossigeno dall’acqua dello stagno spostandolo attraverso le superfici del corpo che sono a filo con i vasi sanguigni., In questo modo, possono ottenere abbastanza ossigeno per sostenere i loro bisogni minimi senza usare i loro polmoni. Le tartarughe hanno un’area che è particolarmente ben vascolarizzata: i loro mozziconi.

Vedi, non stavo scherzando, le tartarughe possono davvero respirare attraverso i loro mozziconi. (Il termine tecnico è la respirazione cloacale.)

Non congelato, solo freddo

Non siamo tartarughe. Siamo endoterme-costosi forni di calore metabolici-che hanno bisogno di alimentare costantemente i nostri corpi con il cibo per generare calore corporeo e mantenere una temperatura costante per rimanere vivi e vegeti.,

Quando fa freddo fuori, ci accatastiamo sui vestiti per intrappolare il calore metabolico e stare al caldo. Non potremmo mai raccogliere abbastanza ossigeno attraverso le nostre superfici vascolarizzate, oltre ai nostri polmoni, per fornire l’elevata domanda dei nostri forni metabolici.

Per gli esseri umani, un cambiamento nella temperatura corporea è un segno di malattia, che qualcosa non va. Quando la temperatura corporea di una tartaruga cambia, è semplicemente perché l’ambiente è diventato più caldo o più freddo.

Ma anche gli ectoterme hanno i loro limiti. Con pochissime eccezioni (ad es.,, tartarughe scatola), tartarughe adulte non possono sopravvivere temperature di congelamento; non possono sopravvivere avere cristalli di ghiaccio nei loro corpi. Questo è il motivo per cui le tartarughe d’acqua dolce vanno in letargo in acqua, dove le loro temperature corporee rimangono relativamente stabili e non vanno sotto lo zero.

Acqua agisce come un buffer di temperatura; ha un alto calore specifico, il che significa che ci vuole un sacco di energia per cambiare la temperatura dell’acqua. Le temperature dell’acqua dello stagno rimangono abbastanza stabili durante l’inverno e un ectotherm seduto in quell’acqua avrà una temperatura corporea altrettanto stabile., L’aria, d’altra parte, ha un basso calore specifico, quindi la sua temperatura oscilla e diventa troppo fredda per la sopravvivenza delle tartarughe.

Muscoli crampy

Uno stagno coperto di ghiaccio presenta due problemi per le tartarughe: non possono affiorare per prendere un respiro, e poco nuovo ossigeno entra nell’acqua. In cima a quello, ci sono altre creature nello stagno che consumano l’ossigeno che è stato prodotto da piante acquatiche durante l’estate.

Durante l’inverno, quando l’ossigeno è esaurito, lo stagno diventa ipossico (basso contenuto di ossigeno) o anossico (impoverito di ossigeno)., Alcune tartarughe sono in grado di gestire l’acqua con un basso contenuto di ossigeno, altre no.

Le tartarughe a scatto e le tartarughe dipinte tollerano questa situazione stressante passando il loro metabolismo a uno che non richiede ossigeno. Questa capacità è sorprendente, ma può essere pericolosa, persino letale, se va avanti troppo a lungo, perché gli acidi si accumulano nei loro tessuti come risultato di questo interruttore metabolico.

Ma quanto tempo è “troppo lungo?”Sia le tartarughe a scatto che le tartarughe dipinte possono sopravvivere alla sommersione forzata a temperature dell’acqua fredda in laboratorio per oltre 100 giorni., Le tartarughe dipinte sono i re della tolleranza all’anossia. Mobilitano il calcio dai loro gusci per neutralizzare l’acido, più o meno allo stesso modo in cui prendiamo antiacidi contenenti calcio per il bruciore di stomaco.

In primavera, quando le tartarughe anaerobiche emergono dal letargo, sono fondamentalmente un grosso crampo muscolare. È come quando si va per una corsa dura – il tuo corpo passa al metabolismo anaerobico, l’acido lattico si accumula e si ottiene un crampo. Le tartarughe sono disperate per crogiolarsi al sole per aumentare la loro temperatura corporea, per accendere il loro metabolismo ed eliminare questi sottoprodotti acidi.,

Ed è difficile muoversi quando sono così crampi, rendendoli vulnerabili ai predatori e ad altri pericoli. L’emergenza primaverile può essere un momento pericoloso per queste tartarughe letargiche.

Cold weather turtle tracking

I biologi sul campo tendono a fare le loro ricerche durante la primavera e l’estate, quando gli animali sono più attivi. Ma in Ontario, dove gli inverni sono lunghi, molte specie di tartarughe sono inattive per metà della loro vita.,

Capire cosa fanno e di cui hanno bisogno durante l’inverno è essenziale per la loro conservazione e protezione dell’habitat, soprattutto dato che due terzi delle specie di tartarughe sono a rischio di estinzione.

Il mio gruppo di ricerca ha monitorato diverse specie di tartarughe d’acqua dolce durante il loro letargo. Attacchiamo piccoli dispositivi ai gusci delle tartarughe che misurano la temperatura e ci permettono di seguirli sotto il ghiaccio.,

Abbiamo scoperto che tutte le specie scelgono di ibernare in zone umide che si librano appena sopra lo zero, che si muovono sotto il ghiaccio, ibernano in gruppi e tornano negli stessi luoghi inverno dopo inverno.

Nonostante tutto questo lavoro, sappiamo ancora così poco di questa parte della vita delle tartarughe.

Quindi, faccio quello che farebbe qualsiasi biologo impegnato: mando i miei studenti a fare ricerche sul campo a -25℃. Non siamo limitati alla biologia del bel tempo qui.,

Inoltre, c’è una bellezza senza pari in un paesaggio invernale canadese, soprattutto quando si immagina tutte quelle fantastiche tartarughe sotto il ghiaccio, respirando attraverso i loro mozziconi.

Jacqueline Litzgus, Professore, Dipartimento di Biologia, Università Laurenziana

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