Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd tijdens het gesprek. De publicatie droeg het artikel bij aan Live Science ’s Expert Voices: Op-Ed & Insights.

ademen of niet ademen, dat is de vraag.

Wat zou er gebeuren als u ondergedompeld werd in een vijver waar de watertemperatuur net boven het vriespunt zweefde en het oppervlak gedurende 100 dagen bedekt werd met een ijsdeksel?

nou, natuurlijk zou je sterven.

en dat komt omdat je niet zo cool bent als een schildpad., En met cool bedoel ik niet alleen geweldig, ik bedoel letterlijk cool, zoals in koud. En je kunt niet door je kont ademen.

maar schildpadden kunnen dat wel, wat slechts een van de vele redenen is dat schildpadden echt geweldig zijn.

koud weer vertraagt

als een ectotherm-een dier dat afhankelijk is van een externe warmtebron — de lichaamstemperatuur van een schildpad volgt die van zijn omgeving. Als het vijverwater 1℃ is, dan is het lichaam van de schildpad dat ook.maar schildpadden hebben longen en ze ademen lucht in., Dus, hoe is het mogelijk voor hen om te overleven in een frigide vijver met een deksel van ijs dat voorkomt dat ze naar boven komen voor lucht? Het antwoord ligt in de relatie tussen lichaamstemperatuur en metabolisme.

een koude schildpad in koud water heeft een langzame stofwisseling. Hoe kouder het wordt, hoe trager zijn metabolisme, wat zich vertaalt in een lagere energie-en zuurstofbehoefte.

wanneer schildpadden overwinteren, vertrouwen ze op opgeslagen energie en nemen ze zuurstof op uit het vijverwater door het te verplaatsen over lichaamsoppervlakken die vol zijn met bloedvaten., Op deze manier kunnen ze genoeg zuurstof krijgen om hun minimale behoeften te ondersteunen zonder hun longen te gebruiken. Schildpadden hebben één gebied dat bijzonder goed is gevasculariseerd — hun konten.zie je, ik maakte geen grapje, schildpadden kunnen echt door hun kont ademen. (De technische term is cloacale ademhaling.)

niet bevroren, alleen koud

wij zijn geen schildpadden. Wij zijn endothermen-dure metabole warmte-ovens-die moeten voortdurend brandstof ons lichaam met voedsel om lichaamswarmte te genereren en een constante temperatuur te handhaven om in leven en goed te blijven.,

wanneer het buiten koud is, stapelen we ons op kleding om metabole warmte vast te houden en warm te blijven. We konden nooit genoeg zuurstof opnemen over onze vascularized oppervlakken, anders dan onze longen, om de hoge vraag van onze metabole ovens te voorzien.

voor mensen is een verandering in lichaamstemperatuur een teken van ziekte, dat er iets mis is. Wanneer de lichaamstemperatuur van een schildpad verandert, is dat simpelweg omdat de omgeving warmer of kouder is geworden.

maar zelfs ectothermen hebben hun grenzen. Op zeer weinig uitzonderingen na (bijv.,, doosschildpadden), volwassen schildpadden kunnen niet overleven vriestemperaturen; ze kunnen niet overleven met ijskristallen in hun lichaam. Dit is de reden waarom zoetwaterschildpadden overwinteren in water, waar hun lichaamstemperatuur relatief stabiel blijft en niet onder het vriespunt zal komen.

Water werkt als temperatuurbuffer; het heeft een hoge soortelijke warmte, wat betekent dat het veel energie kost om de watertemperatuur te veranderen. De temperatuur van het vijverwater blijft in de winter vrij stabiel en een ectotherm die in dat water zit, heeft een even stabiele lichaamstemperatuur., Lucht, aan de andere kant, heeft een lage specifieke warmte, zodat de temperatuur fluctueert, en wordt Te koud voor schildpadden overleven.

Krampspieren

een met ijs bedekte vijver levert twee problemen op voor schildpadden: ze kunnen niet naar de oppervlakte komen om te ademen, en er komt weinig nieuwe zuurstof in het water. Daarnaast zijn er andere beestjes in de vijver die de zuurstof consumeren die tijdens de zomer door waterplanten werd geproduceerd.

tijdens de winter wordt de vijver hypoxisch (laag zuurstofgehalte) of anoxisch (zuurstofarm)., Sommige schildpadden kunnen omgaan met water met een laag zuurstofgehalte — anderen niet.

Bijtschildpadden en geschilderde schildpadden tolereren deze stressvolle situatie door hun metabolisme te veranderen naar een stofwisseling die geen zuurstof nodig heeft. Dit vermogen is verbazingwekkend, maar kan gevaarlijk zijn, zelfs dodelijk, als het te lang duurt, omdat zuren zich opbouwen in hun weefsels als gevolg van deze metabole schakelaar.

maar hoe lang is “te lang?”Zowel bijtschildpadden als geschilderde schildpadden kunnen een gedwongen onderdompeling bij koude watertemperaturen in het lab meer dan 100 dagen overleven., Geschilderde schildpadden zijn de koningen van anoxia-tolerantie. Ze mobiliseren calcium uit hun omhulsel om het zuur te neutraliseren, net zoals we calcium bevattende antacida nemen voor brandend maagzuur.

In het voorjaar, wanneer anaërobe schildpadden uit hun winterslaap komen, zijn ze in principe één grote spierkramp. Het is net als wanneer je hard gaat rennen – je lichaam schakelt over naar anaërobe stofwisseling, melkzuur bouwt zich op en je krijgt kramp. De schildpadden zijn wanhopig om zich te koesteren in de zon om hun lichaamstemperatuur te verhogen, om hun metabolisme op te starten en deze zure bijproducten te elimineren.,

en het is moeilijk om te bewegen als ze zo krampig zijn, waardoor ze kwetsbaar zijn voor roofdieren en andere gevaren. De lente kan een gevaarlijke tijd zijn voor deze lethargische schildpadden.

Cold weather turtle tracking

Veldbiologen doen hun onderzoek meestal in het voorjaar en de zomer, wanneer de dieren het meest actief zijn. Maar in Ontario, waar de winters lang zijn, zijn veel schildpadsoorten de helft van hun leven inactief.,inzicht in wat ze in de winter doen en nodig hebben is essentieel voor hun instandhouding en bescherming van hun habitat, vooral omdat twee derde van de schildpadsoorten met uitsterven bedreigd wordt.

mijn onderzoeksgroep heeft tijdens hun winterslaap verschillende soorten zoetwaterschildpadden geobserveerd. We bevestigen kleine apparaten aan de schildpadden die de temperatuur meten en ons in staat stellen ze onder het ijs te volgen.,

we hebben ontdekt dat alle soorten ervoor kiezen om te overwinteren in wetland locaties die net boven het vriespunt zweven, dat ze zich onder het ijs bewegen, overwinteren in groepen en terugkeren naar dezelfde plaatsen winter na winter.

ondanks al dit werk weten we nog steeds zo weinig over dit deel van het leven van schildpadden.

dus doe ik wat elke toegewijde bioloog zou doen: Ik stuur mijn studenten uit om veldonderzoek te doen op -25℃. We zijn hier niet beperkt tot mooi weer biologie.,

bovendien is er een ongeëvenaarde schoonheid in een Canadees winterlandschap, vooral wanneer je je al die geweldige schildpadden onder het ijs voorstelt, die door hun kont ademen.

Jacqueline Litzgus, Professor, Departement Biologie, Laurentian University

Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd over het gesprek. Lees het originele artikel.