Докато времето навън може наистина да стане страшно тази зима, парка, плетена шапка, вълнени чорапи, изолирани ботуши и може би ревящ огън правят нещата поносими за хората, които живеят в студен климат. Но какво ще кажете за всички диви животни там? Няма ли да замръзнат?
Всеки, който е разхождал кучето си, когато температурите са фригидни, знае, че кучетата ще треперят и благоприятстват студена лапа - което отчасти обяснява бума в индустрията за дрехи за домашни любимци. Но чипфуните и кардиналите не получават модерни палта или обувки.
Всъщност дивата природа може да се поддаде на измръзване и хипотермия, както хората и домашните любимци. В северните части на Съединените щати, необузданите опашки от опосуми са често срещано жертва на излагане на студ. Всяко толкова често необичайно застудяване във Флорида води до падане на игуани от дървета и манати, умиращи от студен стрес.
Домашните любимци често са подходящи за защита от студа. (Photology1971 / Shutterstock.com) Избягването на студа е важно за запазването на живота или крайника (или, в случая на опосума, опашката) и възможността за размножаване. Тези биологични императиви означават, че дивата природа трябва да може да усеща студ, за да се опита да избегне вредното въздействие на нейните крайности. Животинските видове имат своя еквивалент на това, което хората изживяват като онова неприятно ухапване, смесено с усещане за щифтове и игли, което ни подтиква да се стоплим скоро или да понесем последствията. Всъщност механизмите на нервната система за усещане на диапазон от температури са почти еднакви сред всички гръбначни животни.
Едно зимно предизвикателство за топлокръвните животни или ендотермите, както е научно известно, е да поддържат вътрешната си телесна температура в студени условия. Интересно е обаче, че праговете на чувствителност на температурата могат да варират в зависимост от физиологията. Например, хладнокръвна - тоест ектотермична - жаба ще усети студ, като започне с по-ниска температура в сравнение с мишка. Последните изследвания показват, че зимуващите бозайници, подобно на тринадесетте облицовани земни катерици, не усещат студа до по-ниски температури от ендотермите, които не зимуват.
Така че животните знаят кога е студено, само при различни температури. Когато живакът се срива, страдат ли диви животни или просто върви с ледения поток?
Някои животни намират защитено място, за да изчакат най-лошото от него, като този бурундук. (Michael Himbeault / CC BY) Едно решение: Забавете и проверете
Много ендотерми със студен климат проявяват мъчение: състояние на намалена активност. Изглежда, че спят. Тъй като животните, способни на изпаряване, се редуват между вътрешно регулиране на телесната си температура и позволяване на околната среда да влияе върху нея, учените ги смятат за "хетеротерми". По време на тежки условия тази гъвкавост предлага предимството на по-ниската телесна температура - забележително при някои видове, дори и под 32 градуса по точка на замръзване по Фаренхайт - това не е съвместимо с много физиологични функции. Резултатът е по-ниска метаболитна скорост и по този начин по-ниско потребление на енергия и храна. Хибернацията е удължена версия на торпора.
Torpor има предимства за запазване на енергията по-специално за по-малките диви животни - мислещи прилепи, птици и гризачи. Те естествено губят топлина по-бързо, защото повърхността на тялото им е голяма в сравнение с общия им размер. За да поддържат телесната си температура в нормални граници, те трябва да изразходват повече енергия в сравнение с по-голямо телесно животно. Това важи особено за птиците, които поддържат по-висока средна телесна температура в сравнение с бозайниците.
За съжаление, изпората не е перфектно решение за оцеляване на фригидни условия, тъй като идва с компромиси, като по-висок риск да стане обяд на друго животно.
Адаптации, които помагат
Не е изненадващо, че животните са разработили други адаптации за изветряне на зимните месеци.
Дивите животни в северните ширини са по-големи с по-малки придатъци, отколкото близките им близки до тропиците. Много животни са еволюирали в поведението, за да им помогнат да преодолеят студа: стадото, разрушаването, заравянето и вкореняването в кухини са добра защита. И някои животни изпитват физиологични промени с наближаването на зимата, изграждането на мастни запаси, нарастването на по-гъстата козина и задържането на изолационен слой въздух срещу кожата под козината или перата.
Големите уши на лисица фенек биха били отговорност в студен климат, като където живее арктическата лисица. (Jonatan Pie / Unsplash и Kkonstan / Wikimedia Commons CC BY) Природата е измислила други спретнати трикове, за да помогне на различни животни да се справят с условия, които хората например не биха могли да издържат.
Замисляли ли сте се как може да изглежда, че гъските стоят удобно на лед или катерици в сняг в босите си крака? Тайната е в близостта на артериите и вените в техните крайници, което създава градиент на затопляне и охлаждане. Докато кръвта от сърцето пътува към пръстите на краката, топлината от артерията се прехвърля във вената, носеща студена кръв от пръстите на краката обратно към сърцето. Този противоток на топлообмен позволява сърцевината на тялото да остане топла, като същевременно ограничава загубата на топлина, когато крайниците са студени, но не толкова студени, че да има увреждане на тъканите. Тази ефективна система се използва от много сухоземни и водни птици и бозайници и дори обяснява как се осъществява обменът на кислород в хрилете на рибите.
Говорейки за риба, как не замръзват отвътре навън в ледени води? За щастие ледът плава, защото водата е най-гъста като течност, което позволява на рибите да плуват свободно при не съвсем замръзващи температури под втвърдената повърхност. Освен това рибата може да липсва рецепторите за усещане за студ, споделяни от други гръбначни животни. Те обаче имат уникални ензими, които позволяват физиологичните функции да продължат при по-ниски температури. В полярните региони рибата дори има специални „протеини против замръзване“, които се свързват с ледени кристали в кръвта си, за да предотвратят широко разпространената кристализация.
Шаранът в частично замръзнало езерце се справя добре. (Старков Рома / Shutterstock.com) Друго секретно оръжие при бозайници и птици през дълги периоди на излагане на студ е кафява мастна тъкан или „кафява мазнина“, която е богата на митохондрии. Дори при хората тези клетъчни структури могат да отделят енергия като топлина, генерирайки топлина без мускулните контракции и енергийната неефективност, участващи в треперенето, друг начин, който тялото се опитва да загрее. Това не треперещо производство на топлина вероятно обяснява защо хората в Анкоридж могат задоволено да носят шорти и тениски в пролетния ден на 40 градуса по Фаренхайт.
Разбира се, миграцията може да бъде вариант - въпреки че е скъпа по отношение на енергийните разходи за дивата природа и финансово за хората, които искат да се насочат по-близо до екватора.
Като вид човешките същества имат способността да се аклиматизират до степен - някои от нас повече от други - но не сме особено адаптирани към студа. Може би затова е трудно да погледнете през прозореца в един мразовит ден и да не се чувствате зле за катерица, прегърбена надолу, докато зимният вятър щрака по козината си. Може никога да не разберем дали животните се страхуват от зимата - трудно е да преценим своя субективен опит. Но дивата природа има различни стратегии, които подобряват способността им да издържат на студа, като се уверят, че живеят, за да видят друга пролет.
Тази статия първоначално е публикувана в The Conversation.
Бриджит Б. Бейкър, клиничен ветеринарен лекар и заместник-директор на лабораторията за водни, транслационни и екологични изследвания на водите, Държавен университет Уейн
