Tak, trochę mi zimno, dlaczego? Tima Elliotta/Shutterstock.com

Podczas gdy pogoda na zewnątrz może być naprawdę okropna tej zimy, parka, dzianinowa czapka, wełniane skarpety, ocieplane buty i być może huczący ogień sprawiają, że rzeczy są znośne dla ludzi żyjących w zimnym klimacie. Ale co z całą dziką przyrodą? Czy nie będą zamarzać?

Każdy, kto chodził ze swoim psem, gdy temperatury są zimne, wie, że kły będą drżeć i faworyzują zimną łapę – co częściowo wyjaśnia boom w dotychczasowy przemysł odzieży dla zwierząt pet. Ale wiewiórki i kardynałowie nie dostają modnych płaszczy ani butów.

W rzeczywistości dzikie zwierzęta mogą ulec odmrożeniom i hipotermii, podobnie jak ludzie i zwierzęta domowe. W północnych Stanach Zjednoczonych nieowłosione ogony oposów są częstą ofiarą narażenia na zimno. Co jakiś czas niezwykłe zimno na Florydzie wyniki w iguanach spadający z drzew i manaty umierają od zimnego stresu.

Unikanie zimna jest ważne dla zachowania życia lub kończyny (lub, w przypadku oposa, ogona) oraz możliwości rozmnażania się. Te biologiczne imperatywy oznaczają, że dzika przyroda musi być w stanie odczuwać zimno, aby spróbować uniknąć niszczących skutków jej skrajności.

Gatunki zwierząt mają swój własny odpowiednik tego, czego doświadczają ludzie, jako nieprzyjemnego ugryzienia połączonego z uczuciem mrowienia, które każe nam szybko się rozgrzać lub ponieść konsekwencje. W rzeczywistości mechanizmy układu nerwowego dla wykrywanie zakresu temperatur są prawie tak samo wśród wszystkich kręgowców.

Zwierzęta są często wyposażone w ochronę przed zimnem. Fotologia1971/Shutterstock.com

Jedno zimowe wyzwanie dla stałocieplnych zwierząt lub endotermy, jak wiadomo naukowo, jest utrzymywanie wewnętrznej temperatury ciała w niskich temperaturach. Co ciekawe, progi wykrywania temperatury mogą się różnić w zależności od fizjologii. Na przykład żaba zimnokrwista – to znaczy ektotermiczna – wyczuje zimno zaczynając od niższej temperatury niż mysz. Ostatnie badania pokazują, że hibernujące ssaki, takie jak trzynastorzędowa wiewiórka naziemna, nie wyczuwam zimna aż do niższych temperatur niż endotermy, które nie zapadają w stan hibernacji.

Dzięki temu zwierzęta wiedzą, kiedy jest zimno, tylko w różnych temperaturach. Kiedy rtęć gwałtownie spada, czy dzikie zwierzęta cierpią, czy po prostu płyną z lodowatym strumieniem?

Niektóre zwierzęta znajdują chronione miejsce, aby przeczekać najgorsze, jak ta wiewiórka. Michaela Himbeaulta, CC BY

Jedno rozwiązanie: zwolnij i sprawdź

Wiele endoterm w zimnym klimacie wykazuje apatię: stan zmniejszonej aktywności. Wyglądają, jakby spali. Ponieważ zwierzęta zdolne do odrętwienia na przemian regulują temperaturę ciała wewnętrznie i pozwalają wywierać na nią wpływ środowisku, naukowcy uważają je za „heterotermy”. W trudnych warunkach ta elastyczność oferuje zaletę niższej temperatury ciała – szczególnie u niektórych gatunków, nawet poniżej temperatury zamarzania 32 stopni Fahrenheita – która nie jest kompatybilna z wieloma funkcjami fizjologicznymi. Rezultatem jest niższe tempo przemiany materii, a co za tym idzie mniejsze zapotrzebowanie na energię i pożywienie. Hibernacja to przedłużona wersja letargu.

Torpor przynosi korzyści w zakresie oszczędzania energii w szczególności dla dzikich zwierząt o mniejszych ciałach – pomyśl o nietoperzach, ptakach śpiewających i gryzoniach. W naturalny sposób szybciej tracą ciepło, ponieważ powierzchnia ich ciała jest duża w porównaniu z ich ogólnym rozmiarem. Aby utrzymać temperaturę ciała w normalnym zakresie, muszą zużywać więcej energii w porównaniu ze zwierzęciem o większej budowie ciała. Dotyczy to szczególnie ptaki, które utrzymują wyższą średnią temperaturę ciała w porównaniu do ssaków.

Niestety odrętwienie nie jest idealnym rozwiązaniem na przetrwanie w mroźnych warunkach, ponieważ wiąże się z kompromisami, takimi jak większe ryzyko, że stanie się obiadem innego zwierzęcia.

Adaptacje, które pomagają

Nic dziwnego, że zwierzęta wyewoluowały inne przystosowania do wietrzenia w miesiącach zimowych.

Gatunki dzikie na północnych szerokościach geograficznych mają zwykle większe ciała i mniejsze wyrostki niż ich bliscy krewni bliżej tropików. Wiele zwierząt wykształciło zachowania, które pomagają im pokonać zimno: wypasanie, zakopywanie się, grzebanie w norach i gnieżdżenie się w dziuplach są dobrą obroną. A niektóre zwierzęta doświadczają zmian fizjologicznych w miarę zbliżania się zimy, budując rezerwy tłuszczu, grubsze futro i zatrzymując izolującą warstwę powietrza pod skórą pod futrem lub piórami.

Natura opracowała inne zgrabne sztuczki, aby pomóc różnym zwierzętom radzić sobie z warunkami, których na przykład ludzie nie byliby w stanie znieść.

Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak gęsi mogą wyglądać wygodnie na lodzie lub wiewiórki w śniegu bosymi stopami? Sekretem jest bliskie sąsiedztwo tętnic i żył w ich kończynach, co tworzy gradient ocieplenia i ochłodzenia. Gdy krew z serca przemieszcza się do palców stóp, ciepło z tętnicy przenosi się do żyły przenoszącej zimną krew z palców stóp z powrotem do serca. To przeciwprądowa wymiana ciepła pozwala, aby rdzeń ciała pozostawał ciepły, jednocześnie ograniczając utratę ciepła, gdy kończyny są zimne, ale nie na tyle zimne, aby doszło do uszkodzenia tkanki. Ten wydajny system jest używany przez wiele ptaków i ssaków lądowych i wodnych, a nawet wyjaśnia, w jaki sposób zachodzi wymiana tlenu w skrzelach ryb.

A propos ryb, jak nie zamarzają od środka w lodowatych wodach? Na szczęście lód pływa, ponieważ woda jest najgęstsza jako ciecz, co pozwala rybom swobodnie pływać w niezbyt mroźnych temperaturach poniżej zestalonej powierzchni. Dodatkowo, rybom może brakować receptora zimna wspólne dla innych kręgowców. Mają jednak unikalne enzymy, które umożliwiają kontynuację funkcji fizjologicznych w niższych temperaturach. W regionach polarnych ryby mają nawet specjalne „białka przeciw zamarzaniu”, które wiążą się z kryształkami lodu we krwi, aby zapobiec rozległej krystalizacji.

Inną tajną bronią u ssaków i ptaków podczas długich okresów narażenia na zimno jest brązowa tkanka tłuszczowa lub „brązowy tłuszcz”, który jest bogaty w mitochondria. Nawet u ludzi, te struktury komórkowe mogą uwalniać energię w postaci ciepła, wytwarzając ciepło bez skurczów mięśni i nieefektywności energetycznej związanych z drżenie, inny sposób, w jaki ciało próbuje się rozgrzać. Ta niewywołująca dreszczy produkcji ciepła prawdopodobnie wyjaśnia, dlaczego mieszkańcy Anchorage mogą z zadowoleniem nosić szorty i t-shirty w wiosenny dzień o temperaturze 40 stopni Fahrenheita.

Oczywiście migracja może być opcją – choć jest droga pod względem kosztów energetycznych dla dzikiej przyrody i finansowo dla osób, które chcą udać się bliżej równika.

Jako gatunek istoty ludzkie mają umiejętność aklimatyzacji do pewnego stopnia - niektórzy z nas bardziej niż inni – ale nie jesteśmy specjalnie przystosowani do zimna. Może dlatego w mroźny dzień trudno jest wyjrzeć przez okno i nie czuć się żal wiewiórki, która skuli się, gdy zimowy wiatr przedziera się przez jej futro. Możemy nigdy nie wiedzieć, czy zwierzęta boją się zimy – trudno ocenić ich subiektywne odczucia. Jednak dzikie zwierzęta mają różne strategie, które poprawiają ich zdolność do wytrzymywania zimna, dzięki czemu dożyją kolejnej wiosny.

O autorze

Bridget B. Baker, lekarz weterynarii klinicznej i zastępca dyrektora laboratorium Warrior Aquatic, Translation and Environmental Research (WATER), Wayne State University

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon