Autor artykułu: Op-Ed &

oddychać czy nie oddychać, oto jest pytanie.

Co by się stało, gdybyś był zanurzony w stawie, gdzie temperatura wody unosiła się tuż nad zamarznięciem, a powierzchnia była ograniczona pokrywą lodu przez 100 dni?

cóż, oczywiście umrzesz.

a to dlatego, że nie jesteś tak fajny jak żółw., I przez cool Nie mam na myśli po prostu niesamowite, mam na myśli dosłownie cool, jak w zimno. Poza tym nie możesz oddychać przez tyłek.

ale żółwie potrafią, co jest tylko jednym z wielu powodów, dla których żółwie są naprawdę niesamowite.

zimna pogoda zwalnia

jako ektoterma — zwierzę, które opiera się na zewnętrznym źródle ciepła — temperatura ciała żółwia śledzi temperaturę otoczenia. Jeśli woda w stawie wynosi 1℃, tak jest ciało żółwia.

ale żółwie mają płuca i oddychają powietrzem., Więc jak to możliwe, że przetrwają w zimnym stawie z pokrywą lodu, która uniemożliwia im dotarcie do powietrza? Odpowiedź leży w związku między temperaturą ciała a metabolizmem.

zimny żółw w zimnej wodzie ma powolny metabolizm. Im jest zimniejszy, tym wolniejszy metabolizm, co przekłada się na mniejsze zapotrzebowanie na energię i tlen.

Kiedy żółwie hibernują, polegają na zmagazynowanej energii i pobieraniu tlenu z wody stawu, przesuwając ją po powierzchniach ciała, które są spłukane naczyniami krwionośnymi., W ten sposób mogą uzyskać wystarczającą ilość tlenu, aby zaspokoić ich minimalne potrzeby bez użycia płuc. Żółwie mają jeden obszar, który jest szczególnie dobrze unaczyniony — ich tyłki.

widzisz, nie żartowałem, żółwie naprawdę potrafią oddychać przez tyłki. (Termin techniczny to oddychanie kloakalne.)

Nie zamarzamy, tylko zimno

nie jesteśmy żółwiami. Jesteśmy endotermami-drogimi piecami metabolicznymi, które muszą stale zasilać nasze ciała pokarmem, aby generować ciepło ciała i utrzymywać stałą temperaturę, aby pozostać przy życiu i mieć się dobrze.,

Kiedy na dworze jest zimno, układamy ubrania, aby zatrzymać ciepło i zachować ciepło. Nigdy nie byliśmy w stanie zebrać wystarczającej ilości tlenu przez nasze unaczynione powierzchnie, inne niż płuca, aby zaspokoić wysokie zapotrzebowanie naszych pieców metabolicznych.

dla ludzi zmiana temperatury ciała jest oznaką choroby, że coś jest nie tak. Kiedy temperatura ciała żółwia zmienia się, to po prostu dlatego, że środowisko stało się cieplejsze lub zimniejsze.

ale nawet ektotermy mają swoje granice. Z nielicznymi wyjątkami (np.,, żółwie pudełkowe), dorosłe żółwie nie mogą przetrwać mrozów; nie mogą przetrwać mając w ciele kryształki lodu. Dlatego żółwie Słodkowodne hibernują w wodzie, gdzie ich temperatura ciała pozostaje stosunkowo stabilna i nie spadnie poniżej zera.

woda działa jak bufor temperatury; ma wysokie ciepło właściwe, co oznacza, że potrzeba dużo energii, aby zmienić temperaturę wody. Temperatura wody w stawie pozostaje dość stabilna przez zimę, a ektoterma siedząca w tej wodzie będzie miała podobnie stabilną temperaturę ciała., Powietrze, z drugiej strony, ma niskie ciepło właściwe, więc jego temperatura waha się i staje się zbyt zimno dla żółwia przetrwania.

skurcze mięśni

pokryty lodem staw stanowi dla żółwi dwa problemy: nie mogą się wynurzyć, aby wziąć oddech, a do wody dostaje się niewiele nowego tlenu. Ponadto w stawie znajdują się inne stworzenia zużywające tlen wytwarzany przez rośliny wodne w okresie letnim.

zimą, gdy tlen jest zużywany, staw staje się niedotlenienie (niska zawartość tlenu) lub anoxic (zubożenie tlenu)., Niektóre żółwie potrafią poradzić sobie z wodą o niskiej zawartości tlenu — Inne Nie.

Żółwie Snapping i malowane żółwie tolerują tę stresującą sytuację, zmieniając swój metabolizm na taki, który nie wymaga tlenu. Ta zdolność jest niesamowita, ale może być niebezpieczna, nawet śmiertelna, jeśli trwa zbyt długo, ponieważ kwasy gromadzą się w ich tkankach w wyniku tej zmiany metabolicznej.

ale jak długo to ” za długo?”Zarówno żółwie chwytające, jak i żółwie malowane mogą przetrwać przymusowe zanurzenie w zimnej wodzie w laboratorium przez ponad 100 dni., Malowane żółwie są królami anoksji-tolerancji. Mobilizują wapń ze swoich muszli, aby zneutralizować kwas, w taki sam sposób, jak przyjmujemy leki zobojętniające zawierające wapń na zgagę.

wiosną, kiedy żółwie beztlenowe wyłaniają się z hibernacji, są w zasadzie jednym dużym skurczem mięśni. To tak, jak w przypadku ciężkiej jazdy-twoje ciało przełączy się na metabolizm beztlenowy, gromadzi się kwas mlekowy i dostajesz skurczu. Żółwie desperacko wygrzewają się na słońcu, aby zwiększyć temperaturę ciała, rozpalić metabolizm i wyeliminować te kwaśne produkty uboczne.,

i trudno się poruszać, gdy są tak skurczowe, co czyni je podatnymi na drapieżniki i inne zagrożenia. Pojawienie się wiosny może być niebezpiecznym czasem dla tych letargicznych żółwi.

śledzenie żółwi w zimnej pogodzie

biolodzy terenowi prowadzą badania wiosną i latem, kiedy zwierzęta są najbardziej aktywne. Ale w Ontario, gdzie zimy są długie, wiele gatunków żółwi jest nieaktywnych przez połowę swojego życia.,

zrozumienie tego, co robią i czego potrzebują zimą, jest niezbędne dla ich ochrony i ochrony siedlisk, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że dwie trzecie gatunków żółwi jest zagrożonych wyginięciem.

Moja grupa badawcza monitorowała kilka gatunków żółwi Słodkowodnych podczas ich hibernacji. Do muszli żółwi dołączamy małe urządzenia, które mierzą temperaturę i pozwalają nam podążać za nimi pod lodem.,

odkryliśmy, że wszystkie gatunki wybierają hibernację w miejscach podmokłych, które unoszą się tuż nad zamarznięciem, że poruszają się pod lodem, hibernują w grupach i wracają do tych samych miejsc zimą po zimie.

pomimo całej tej pracy, wciąż niewiele wiemy o tej części życia żółwi.

więc robię to, co zrobiłby każdy zaangażowany biolog: wysyłam moich uczniów do badań terenowych przy -25℃. Nie ograniczamy się do biologii pogodowej.,

poza tym, w kanadyjskim zimowym krajobrazie jest niezrównane piękno, zwłaszcza gdy wyobrażasz sobie wszystkie te niesamowite żółwie pod lodem, oddychające przez ich tyłki.

Jacqueline Litzgus, Professor, Department of Biology, Laurentian University

Przeczytaj oryginalny artykuł.