Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Samtalen. Publisering bidratt med artikkelen til Live Science Ekspert Stemmer: Op-Ed & Innsikt.

for Å puste eller ikke å puste, det er spørsmålet.

Hva ville skje hvis du var nedsenket i en dam der vanntemperaturen svevde like over frysepunktet og overflaten var dekket av et lokk av is for 100 dager?

Vel, tydeligvis du vil dø.

Og det er fordi du ikke er like kul som en skilpadde., Og av kjølig da mener jeg ikke bare fantastisk, jeg mener bokstavelig talt kult, som i kulden. Pluss, du kan ikke puste gjennom baken.

Men skilpadder kan, noe som er bare én av mange grunner til at skilpadder er virkelig fantastisk.

Kaldt vær bremse ned

Som en ectotherm — et dyr som er avhengig av en ekstern varmekilde — en turtle kroppstemperatur spor som i sitt miljø. Hvis dammen vann er 1℃, så er det turtle ‘ s kropp.

Men skilpadder har lunger og de puster luft., Så, hvordan er det mulig for dem å overleve i en frigid dammen med et lokk av is som hindrer dem fra å komme opp for luft? Svaret ligger i forholdet mellom kropp temperatur og metabolisme.

En kald skilpadde i kaldt vann har en langsom metabolisme. Jo kaldere det blir, jo tregere sin metabolisme, noe som fører til lavere energi og oksygen krav.

Når skilpadder dvalemodus, er de avhengige av lagret energi og opptak av oksygen fra dammen vann ved å flytte den over kroppen overflater som er i flukt med blodkar., På denne måten kan de få nok oksygen til å støtte deres minimalt behov uten å bruke lungene. Skilpadder har et område som er spesielt godt vascularized — sine rumper.

Se, jeg ikke var en spøk, skilpadder som virkelig kan puste gjennom sine rumper. (Det tekniske uttrykket er cloacal åndedrett.)

Ikke fryste, bare kaldt

Vi er ikke skilpadder. Vi er endotermer — dyrt metabolske varme ovner — det må hele tiden drivstoff kroppene våre med mat for å generere kroppen varme og opprettholde en konstant temperatur for å holde seg i live og vel.,

Når det er kaldt ute, vi haug på klær å felle metabolske varme og bli varm. Vi kunne aldri plukke opp nok oksygen på tvers av våre vascularized overflater, andre enn lungene våre, til å levere høy etterspørsel av våre metabolic ovner.

For mennesker, en endring i kroppstemperatur er et tegn på sykdom, at noe er galt. Når en turtle kroppstemperaturen endres, det er rett og slett fordi miljøet har blitt varmere eller kaldere.

Men selv ectotherms har sine begrensninger. Med svært få unntak (f.eks.,, safe skilpadder), voksne skilpadder kan ikke overleve kulde, de kan ikke overleve ved å ha iskrystaller i deres kropper. Dette er grunnen til ferskvann skilpadder dvalemodus i vann, der deres kropp temperaturene holder seg relativt stabil, og vil ikke gå under frysepunktet.

Vann fungerer som en temperatur buffer; den har en høy spesifikk varme, noe som betyr at det tar mye energi å endre temperaturen. Dammen temperaturer i vannet er fortsatt ganske stabil over vinteren og en ectotherm å sitte i vann vil ha en tilsvarende stabil kroppstemperatur., Luften, på den annen side, har en lav spesifikk varme, slik at temperaturen svinger, og blir for kaldt for turtle overlevelse.

Crampy muskler

En islagt tjern presenterer to problemer for skilpadder: de kan ikke overflaten for å puste, og lite nytt oksygen kommer inn i vannet. På toppen av det, det er andre dyr i dammen forbruker oksygen som ble produsert av vannlevende planter i løpet av sommeren.

i Løpet av vinteren, som oksygenet er brukt opp, dammen blir hypoksisk (lavt innhold av oksygen) eller anoksiske (utarmet av oksygen)., Noen skilpadder kan håndtere vann med lavt innhold av oksygen — andre ikke.

Festing skilpadder og malt skilpadder tolerere denne stressende situasjonen ved å bytte sin metabolisme til en som ikke krever oksygen. Denne evnen er fantastisk, men kan være farlig, selv dødelig hvis det går for lenge, fordi syrer bygge opp i sine vev som et resultat av denne metabolske bytte.

Men hvor lenge er «for lenge?»Både festing skilpadder og malt skilpadder kan overleve tvunget submergence i kaldt vann og temperaturen i laboratoriet for godt over 100 dager., Malt skilpadder er kongene av anoxia-toleranse. De mobilisere kalsium fra sitt skall for å nøytralisere syre, mye på samme måte som vi tar kalsium som inneholder antacida for halsbrann.

I løpet av våren, når anaerob skilpadder dukke opp fra dvalemodus, de er i utgangspunktet en stor muskel krampe. Det er som når du går for en hard kjøre — kroppen skifter til anaerob metabolisme, melkesyre bygger seg opp, og du får en krampe. Skilpadder er desperate etter å sole seg i solen for å øke sin kroppstemperatur, for å skyte opp sin metabolisme og eliminere disse sure produkter.,

Og det er vanskelig å flytte på seg når de er som crampy, noe som gjør dem sårbare for rovdyr og andre farer. Våren fremveksten kan være en farlig tid for disse apatisk skilpadder.

Kaldt vær turtle sporing

– Feltet biologer har en tendens til å gjøre forskningen sin i løpet av våren og sommeren, når dyrene er mest aktive. Men i Ontario, der vintrene er lange, mange turtle arter er inaktiv i halvparten av sitt liv.,

Forstå hva de gjør og trenger i løpet av vinteren er avgjørende for deres bevaring og habitat beskyttelse, særlig gitt at to tredjedeler av turtle arter i fare for utryddelse.

Min forskningsgruppe har overvåket flere arter av ferskvann skilpadder i løpet av dvaletilstanden. Vi legger små enheter til skilpadder » skall som måler temperaturen og la oss til å følge dem under isen.,

Vi har funnet ut at alle arter velge dvalemodus i våtmarksområdet steder som svever like over frysepunktet, at de beveger seg under isen, dvalemodus i grupper og tilbake til de samme stedene vinter etter vinter.

til Tross for alt dette arbeidet, har vi fortsatt vet så lite om denne delen av skilpadder’ liv.

Så, jeg gjør hva som helst engasjert biolog ville gjøre: jeg vil sende elevene mine ut for å gjøre feltarbeid på -25℃. Vi er ikke begrenset til fair-vær biologi her.,

i Tillegg er det enestående skjønnhet i en Kanadiske vinteren landskapet, spesielt når du ser alle de fantastiske skilpadder under isen, puste gjennom sine rumper.

Jacqueline Litzgus, Professor, Institutt for Biologi, Laurentian Universitet

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Samtalen. Les den opprinnelige artikkelen.