Atmen oder nicht atmen, das ist die Frage.
Was würde passieren, wenn Sie in einen Teich eintauchen würden, in dem die Wassertemperatur knapp über dem Gefrierpunkt schwebte und die Oberfläche 100 Tage lang von einem Eisdeckel bedeckt war?
Nun, offensichtlich würdest du sterben.
Und das ist, weil Sie nicht so cool wie eine Schildkröte sind. Und mit cool meine ich nicht nur erstaunlich, ich meine buchstäblich cool, wie in cold. Außerdem kannst du nicht durch deinen Hintern atmen.,
Aber Schildkröten können, was nur einer der vielen Gründe ist, warum Schildkröten wirklich großartig sind.
Kaltes Wetter verlangsamt sich
Als Ektotherme — ein Tier, das auf eine externe Wärmequelle angewiesen ist — verfolgt die Körpertemperatur einer Schildkröte die ihrer Umgebung. Wenn das Teichwasser 1℃ ist, ist auch der Körper der Schildkröte.
Aber Schildkröten haben Lungen und sie atmen Luft. Wie ist es ihnen also möglich, in einem kalten Teich mit einem Eisdeckel zu überleben, der verhindert, dass sie Luft holen? Die Antwort liegt in der Beziehung zwischen Körpertemperatur und Stoffwechsel.,
Eine kalte Schildkröte in kaltem Wasser hat einen langsamen Stoffwechsel. Je kälter es wird, desto langsamer wird der Stoffwechsel, was sich in einem geringeren Energie-und Sauerstoffbedarf niederschlägt.
Wenn Schildkröten überwintern, verlassen sie sich auf gespeicherte Energie und nehmen Sauerstoff aus dem Teichwasser auf, indem sie es über Körperoberflächen bewegen, die mit Blutgefäßen bündig sind. Auf diese Weise können sie genug Sauerstoff bekommen, um ihren minimalen Bedarf zu decken, ohne ihre Lunge zu benutzen. Schildkröten haben einen Bereich, der besonders gut vaskularisiert ist — ihre Ärsche.
Siehe, ich war kein Scherz, Schildkröten können wirklich durch ihre Ärsche atmen., (Der Fachbegriff ist Kloakenatmung.)
Foto von Flickr-Benutzer Clarissa Peterson
Nicht gefroren, nur kalt
Wir sind nicht Schildkröten. Wir sind Endothermen-teure Stoffwechselwärmeöfen -, die unseren Körper ständig mit Nahrung versorgen müssen, um Körperwärme zu erzeugen und eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten, um am Leben und gesund zu bleiben.
Wenn es draußen kalt ist, stapeln wir uns auf Kleidung, um die Hitze einzufangen und warm zu bleiben. Wir konnten nie genug Sauerstoff über unsere vaskularisierten Oberflächen aufnehmen, außer unserer Lunge, um die hohe Nachfrage unserer Stoffwechselöfen zu decken.,
Für den Menschen ist eine Veränderung der Körpertemperatur ein Zeichen von Krankheit, dass etwas nicht stimmt. Wenn sich die Körpertemperatur einer Schildkröte ändert, liegt das einfach daran, dass die Umgebung wärmer oder kälter geworden ist.
Aber auch Ektothermen haben ihre Grenzen. Mit sehr wenigen Ausnahmen (z. B. Kastenschildkröten) können erwachsene Schildkröten keine Gefriertemperaturen überleben; Sie können nicht überleben, Eiskristalle in ihren Körpern zu haben. Aus diesem Grund überwintern Süßwasserschildkröten im Wasser, wo ihre Körpertemperaturen relativ stabil bleiben und nicht unter den Gefrierpunkt fallen.,
Wasser wirkt als Temperaturpuffer; Es hat eine hohe spezifische Wärme, was bedeutet, dass es viel Energie benötigt, um die Wassertemperatur zu ändern. Teichwassertemperaturen bleiben über den Winter ziemlich stabil und eine Ektotherme, die in diesem Wasser sitzt, wird eine ähnlich stabile Körpertemperatur haben. Luft hingegen hat eine geringe spezifische Wärme, so dass ihre Temperatur schwankt und für das Überleben der Schildkröte zu kalt wird.
Krampfige Muskeln
Ein eisbedeckter Teich stellt Schildkröten vor zwei Probleme: Sie können nicht auftauchen, um Luft zu holen, und wenig neuer Sauerstoff gelangt ins Wasser., Darüber hinaus gibt es andere Lebewesen im Teich, die den Sauerstoff verbrauchen, der im Sommer von Wasserpflanzen produziert wurde.
Im Winter, wenn der Sauerstoff aufgebraucht ist, wird der Teich hypoxisch (niedriger Sauerstoffgehalt) oder anoxisch (Sauerstoffmangel). Einige Schildkröten können mit Wasser mit niedrigem Sauerstoffgehalt umgehen — andere nicht.
Schnappschildkröten und gemalte Schildkröten tolerieren diese stressige Situation, indem sie ihren Stoffwechsel auf einen ohne Sauerstoff umstellen., Diese Fähigkeit ist erstaunlich, kann aber gefährlich und sogar tödlich sein, wenn sie zu lange andauert, da sich durch diesen metabolischen Wechsel Säuren in ihrem Gewebe ansammeln.
Aber wie lange ist „zu lang“? Sowohl Schnappschildkröten als auch gemalte Schildkröten können das erzwungene Eintauchen bei kalten Wassertemperaturen im Labor weit über 100 Tage überleben. Gemalte Schildkröten sind die Könige der Anoxie-Toleranz. Sie mobilisieren Kalzium aus ihren Schalen, um die Säure zu neutralisieren, ähnlich wie wir kalziumhaltige Antazida gegen Sodbrennen einnehmen.,
Im Frühjahr, wenn anaerobe Schildkröten aus dem Winterschlaf auftauchen, sind sie im Grunde ein großer Muskelkrampf. Es ist wie bei einem harten Lauf — Ihr Körper wechselt zum anaeroben Stoffwechsel, Milchsäure baut sich auf und Sie bekommen einen Krampf. Die Schildkröten sind verzweifelt, sich in der Sonne zu sonnen, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen, ihren Stoffwechsel anzukurbeln und diese sauren Nebenprodukte zu eliminieren.
Und es ist schwer, sich zu bewegen, wenn sie so krampfhaft sind, was sie anfällig für Raubtiere und andere Gefahren macht. Das Auftauchen des Frühlings kann für diese lethargischen Schildkröten eine gefährliche Zeit sein.,
Cold weather turtle Tracking
Feldbiologen neigen dazu, ihre Forschung im Frühjahr und Sommer zu tun, wenn Tiere am aktivsten sind. Aber in Ontario, wo die Winter lang sind, sind viele Schildkrötenarten für die Hälfte ihres Lebens inaktiv.
Zu verstehen, was sie im Winter tun und brauchen, ist für ihre Erhaltung und ihren Lebensraumschutz unerlässlich, zumal zwei Drittel der Schildkrötenarten vom Aussterben bedroht sind.
Meine Forschungsgruppe hat mehrere Arten von Süßwasserschildkröten im Winterschlaf beobachtet., Wir befestigen winzige Geräte an den Schalen der Schildkröten, die die Temperatur messen und es uns ermöglichen, ihnen unter dem Eis zu folgen.
Wir haben festgestellt, dass alle Arten in Feuchtgebieten, die knapp über dem Gefrierpunkt schweben, überwintern, sich unter dem Eis bewegen, in Gruppen überwintern und Winter für Winter an dieselben Orte zurückkehren.
Trotz all dieser Arbeit wissen wir immer noch so wenig über diesen Teil des Lebens von Schildkröten.
Also, ich tue, was jeder engagierte Biologe tun würde: Ich schicke meine Studenten zu Feldforschung bei -25℃. Wir sind hier nicht auf Schönwetterbiologie beschränkt.,
Außerdem gibt es eine unvergleichliche Schönheit in einer kanadischen Winterlandschaft, besonders wenn man sich all diese fantastischen Schildkröten unter dem Eis vorstellt, die durch ihren Hintern atmen.
Jacqueline Litzgus ist Professorin am Institut für Biologie der Laurentian University. Dieser Artikel wurde ursprünglich in der Konversation am Nov. 21, 2017. Lesen Sie den Originalartikel.