att andas eller inte andas, det är frågan.
vad skulle hända om du var nedsänkt i en damm där vattentemperaturen svävade strax över frysning och ytan var täckt av ett lock av IS i 100 dagar?
Tja, självklart skulle du dö.
och det beror på att du inte är lika cool som en sköldpadda. Och med cool menar jag inte bara fantastiskt, jag menar bokstavligen coolt,som i kallt. Dessutom kan du inte andas genom rumpan.,
men sköldpaddor kan, vilket bara är en av de många anledningarna till att sköldpaddor är verkligen awesome.
kallt väder saktar ner
som en ectotherm — ett djur som förlitar sig på en extern värmekälla — en sköldpaddas kroppstemperatur spårar dess miljö. Om dammen vattnet är 1℃, Så är sköldpaddan kropp.
men sköldpaddor har lungor och de andas luft. Så, hur är det möjligt för dem att överleva i en frigid damm med lock av IS som hindrar dem från att komma upp för luft? Svaret ligger i förhållandet mellan kroppstemperatur och metabolism.,
en kall sköldpadda i kallt vatten har en långsam metabolism. Ju kallare det blir desto långsammare metabolism, vilket leder till lägre energi-och syrekrav.
När sköldpaddor viloläge, de förlitar sig på lagrad energi och upptag syre från dammen vattnet genom att flytta den över kroppsytor som är i jämnhöjd med blodkärl. På detta sätt kan de få tillräckligt med syre för att stödja sina minimala behov utan att använda sina lungor. Sköldpaddor har ett område som är särskilt väl vaskulariserat – deras rumpor.
Se, jag skojade inte, sköldpaddor kan verkligen andas genom sina rumpor., (Den tekniska termen är cloacal andning.)
foto av Flickr-användaren Clarissa Peterson
inte fryst, bara kallt
Vi är inte sköldpaddor. Vi är endotermer-dyra metaboliska värmeugnar – som behöver ständigt bränna våra kroppar med mat för att generera kroppsvärme och upprätthålla en konstant temperatur för att överleva och väl.
När det är kallt ut staplar vi på kläder för att fånga metabolisk värme och hålla sig varm. Vi kunde aldrig plocka upp tillräckligt med syre över våra vaskulariserade ytor, annat än våra lungor, för att leverera den höga efterfrågan på våra metaboliska ugnar.,
för människor är en förändring av kroppstemperaturen ett tecken på sjukdom, att något är fel. När en sköldpaddas kroppstemperatur ändras beror det helt enkelt på att miljön har blivit varmare eller kallare.
men även ectotermer har sina gränser. Med mycket få undantag (t.ex. box sköldpaddor) kan vuxna sköldpaddor inte överleva frystemperaturer; de kan inte överleva med iskristaller i sina kroppar. Det är därför sötvatten sköldpaddor viloläge i vatten, där deras kroppstemperaturer förblir relativt stabila och kommer inte att gå under frysning.,
vatten fungerar som en temperaturbuffert; den har en hög specifik värme, vilket innebär att det tar mycket energi att ändra vattentemperaturen. Damm vattentemperaturer förblir ganska stabil under vintern och en ectotherm sitter i att vatten kommer att ha en liknande stabil kroppstemperatur. Luft, å andra sidan, har en låg specifik värme så dess temperatur varierar, och blir för kallt för sköldpadda överlevnad.
kramper muskler
en istäckt damm presenterar två problem för sköldpaddor: de kan inte yta för att ta ett andetag, och lite nytt syre kommer in i vattnet., Dessutom finns det andra critters i dammen som konsumerar det syre som producerades av vattenväxter under sommaren.
över vintern, när syret används upp, blir dammen hypoxisk (låg syrehalt) eller anoxisk (utarmad av syre). Vissa sköldpaddor kan hantera vatten med låg syrehalt — andra kan inte.
Snapping sköldpaddor och målade sköldpaddor tolererar denna stressiga situation genom att byta sin ämnesomsättning till en som inte kräver syre., Denna förmåga är fantastisk, men kan vara farlig, även dödlig, om den fortsätter för länge, eftersom syror bygger upp i sina vävnader som ett resultat av denna metaboliska omkopplare.
men hur lång är ”för lång”? Både snäpp sköldpaddor och målade sköldpaddor kan överleva påtvingad nedsänkning vid kallt vatten temperaturer i labbet i väl över 100 dagar. Målade sköldpaddor är kungarna av anoxi-tolerans. De mobiliserar kalcium från sina skal för att neutralisera syran, på ungefär samma sätt som vi tar kalciumhaltiga antacida för halsbränna.,
på våren, när anaeroba sköldpaddor dyker upp från viloläge, är de i grunden en stor muskelkramp. Det är som när du går för en hård körning — din kropp växlar till anaerob metabolism, mjölksyra byggs upp och du får en kramp. Sköldpaddorna är desperata att sola sig i solen för att öka kroppstemperaturen, för att elda upp sin ämnesomsättning och eliminera dessa sura biprodukter.
och det är svårt att flytta när de är så trånga, vilket gör dem sårbara för rovdjur och andra faror. Våren framväxt kan vara en farlig tid för dessa slöa sköldpaddor.,
Cold weather turtle tracking
Fältbiologer tenderar att göra sin forskning under våren och sommaren, när djur är mest aktiva. Men i Ontario, där vintrarna är långa, är många sköldpaddsarter inaktiva för hälften av sina liv.
att förstå vad de gör och behöver under vintern är avgörande för deras bevarande och livsmiljöskydd, särskilt med tanke på att två tredjedelar av sköldpaddsarterna riskerar att utrotas.
min forskargrupp har övervakat flera arter av sötvatten sköldpaddor under sin viloläge., Vi bifogar små enheter till sköldpaddornas skal som mäter temperaturen och tillåter oss att följa dem under isen.
Vi har funnit att alla arter väljer att övervintra i våtmarker som svävar strax ovanför frysning, att de rör sig under isen, viloläge i grupper och återvänder till samma platser vinter efter vinter.
trots allt detta arbete vet vi fortfarande så lite om den här delen av turtles liv.
så gör jag vad någon engagerad biolog skulle göra: Jag skickar mina elever ut för att göra fältforskning vid -25℃. Vi är inte begränsade till rättvis väderbiologi här.,
dessutom finns det oöverträffad skönhet i ett kanadensiskt vinterlandskap, speciellt när du föreställer dig alla dessa fantastiska sköldpaddor under isen och andas genom sina rumpor.
Jacqueline Litzgus är professor vid Institutionen för Biologi vid Laurentian University. Denna artikel publicerades ursprungligen i samtalet den Nov. 21, 2017. Läs den ursprungliga artikeln.