Vaikka ulkona oleva sää voi todellakin tulla tänä talvena kauhistuttavaksi, puisto, neulottu hattu, villasukat, eristetyt saappaat ja ehkä paahtava tulipalo tekevät asioista siedettäviä kylmässä ilmastossa asuville ihmisille. Entä kaikki villieläimet siellä? Eivätkö ne jäätyneet?
Jokainen, joka käveli koiransa lämpötilan ollessa kylmä, tietää, että koirat värisevät ja suosivat kylmää tassua - mikä selittää osittain lemmikkieläinten vaatteiden teollisuuden nousun. Mutta sirmukot ja kardinaalit eivät saa muodikkaita takkeja tai saappaita.
Itse asiassa villieläimet voivat tuntea jäätymistä ja hypotermiaa, samoin kuin ihmiset ja lemmikit. Yhdysvaltojen pohjoisosissa opossumien epäpuhtaat pyrstöt ovat yleinen uhri kylmäaltistuksesta. Jokainen Floridan epätavallinen kylmäkohtaus johtaa siihen, että iguaanit putoavat puista ja manaatit kuolevat kylmästä stressistä.
Lemmikkieläimet ovat usein sopivia suojaukseksi kylmältä. (Photology1971 / Shutterstock.com) Kylmän välttäminen on tärkeää hengen tai raajojen (tai opossumin tapauksessa hännän) säilyttämiseksi ja lisääntymismahdollisuuden säilyttämiseksi. Nämä biologiset vaatimukset tarkoittavat, että villieläinten on kyettävä tuntemaan kylmää, jotta voidaan yrittää välttää sen ääripäivien vahingolliset vaikutukset. Eläinlajeilla on oma ekvivalenttinsa siitä, mitä ihminen kokee, sillä epämiellyttävä pureskelu sekoittuneena nasta- ja neula-tunteeseen, joka kehottaa meitä lämmetä pian tai kärsimään seurauksista. Itse asiassa hermoston mekanismit eri lämpötilojen tunnistamiseksi ovat melko samat kaikissa selkärankaisissa.
Yksi talvihaaste lämminverisille eläimille tai endotermille, kuten ne tieteellisesti tunnetaan, on pitää sisäinen kehon lämpötila kylmissä olosuhteissa. Mielenkiintoista on kuitenkin, että lämpötilaa mittaavat kynnysarvot voivat vaihdella fysiologiasta riippuen. Esimerkiksi kylmäverinen - toisin sanoen ektoterminen - sammakko havaitsee kylmän alkaessa alhaisemmassa lämpötilassa kuin hiiri. Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että talvehtaneet nisäkkäät, kuten kolmentoista vuorattu orava, eivät tunne kylmää ennen kuin matalammat lämpötilat kuin endotermit, jotka eivät hibernetoi.
Joten eläimet tietävät, milloin on kylmä, vain vaihtelevissa lämpötiloissa. Kun elohopea putoaa, kärsivätkö villieläimet vai menevätkö vain jäinen virtaus?
Jotkut eläimet löytävät suojatun paikan odottamaan pahinta siitä, kuten tämä sirpu. (Michael Himbeault / CC BY) Yksi ratkaisu: hidasta ja tarkista
Monissa kylmän ilmaston endotermissä esiintyy torporaa: aktiivisuuden vähenemisen tila. Ne näyttävät nukkuvan. Koska torpor-kykyiset eläimet vuorottelevat ruumiinlämpötilan sisäisesti säätämisen ja ympäristön vaikutusten sallimisen välillä, tutkijat pitävät niitä "heterotermina". Vaikeissa olosuhteissa tämä joustavuus tarjoaa etuna alhaisemman ruumiinlämpötilan - huomattavasti joillakin lajeilla, jopa alle 32 astetta Fahrenheit-jäätymispiste - se ei ole yhteensopiva monien fysiologisten toimintojen kanssa. Tuloksena on alhaisempi aineenvaihdunta ja siten alhaisempi energian ja ruoan kysyntä. Hibernation on pitkittynyt versio torporista.
Torporilla on energiansäästöetuja etenkin pienirunkaisessa villieläimessä - ajattele lepakoita, laululintuja ja jyrsijöitä. Ne menettävät luonnollisesti lämpöä nopeammin, koska kehon pinta-ala on suuri verrattuna heidän kokonsa kokoon. Jotta kehon lämpötila pysyy normaalilla alueella, heidän on kuluttava enemmän energiaa kuin isomman ruumiin kanssa. Tämä pätee erityisesti lintuihin, joiden keskimääräiset kehon lämpötilat ovat korkeammat kuin nisäkkäiden.
Valitettavasti torpori ei ole täydellinen ratkaisu selviytymiseen jäykistä olosuhteista, koska siihen liittyy kompromisseja, kuten suurempi riski tulla toisen eläimen lounaalle.
Mukautukset, jotka auttavat
Ei ole yllättävää, että eläimet ovat kehittäneet muita mukautuksia talvikuukausien säätämiseen.
Villieläinlajit pohjoisilla leveysasteilla ovat yleensä runkoisempia ja pienemmillä lisäyksillä kuin niiden lähisukulaiset lähempänä tropiikkaa. Monet eläimet ovat kehittäneet käyttäytymistapojaan auttamaan heitä selviytymään kylmästä: karjaaminen, kannan karsiminen, hautaaminen ja onteloissa asuminen ovat kaikki hyviä puolustuskeinoja. Ja jotkut eläimet kokevat fysiologisia muutoksia talven lähestyessä, kasvattaen rasvavarastoja, kasvaessa paksumpaa turkista ja loukuttamalla eristävä ilmakerros ihoa vasten turkin tai höyhen alla.
Fennek-kettujen suuret korvat olisivat vastuussa kylmässä ilmastossa, kuten arktisen ketun asuessa. (Jonatan Pie / Unsplash ja Kkonstan / Wikimedia Commons CC BY) Luonto on suunnitellut muita hienoja temppuja auttamaan eri eläimiä selviytymään olosuhteista, joita esimerkiksi ihmiset eivät kykene kestämään.
Oletko koskaan miettinyt, kuinka hanhet voivat näyttää seisovan mukavasti jäällä tai oravia lumessa paljain jaloin? Salaisuus on valtimoiden ja suonien läheisyys niiden raajoissa, mikä luo lämpenemis- ja jäähdytysgradientin. Kun veri sydämestä kulkee varpaisiin, valtimon lämpö siirtyy suoneen kuljettaen kylmää verta varpaista takaisin sydämeen. Tämä vastavirtainen lämmönvaihto antaa vartalon ytimen pysyä lämpimänä rajoittaen samalla lämpöhäviötä, kun raajat ovat kylmiä, mutta ei niin kylmiä, että kudosvaurioita tapahtuu. Tätä tehokasta järjestelmää käyttävät monet maa- ja vesilinnut ja nisäkkäät, ja se jopa selittää kuinka hapenvaihto tapahtuu kalojen kiteissä.
Kaloista puhutaan, kuinka ne eivät saa jäätyä jäisissä vesissä sisältäpäin? Onneksi jää kelluu, koska vesi on kaikkein tiheämpää nestemäisenä, jolloin kalat voivat uida vapaasti ei-aivan jäätymislämpötiloissa jähmettyneen pinnan alapuolella. Lisäksi kaloista saattaa puuttua muiden selkärankaisten jakamat kylmäherkät reseptorit. Niillä on kuitenkin ainutlaatuisia entsyymejä, joiden avulla fysiologiset toiminnot voivat jatkua kylmempinä lämpötiloina. Napa-alueilla kaloilla on jopa erityisiä “jäätymisenestoproteiineja”, jotka sitoutuvat veressään jääkiteisiin laajalle levinneen kiteytymisen estämiseksi.
Osittain jäädytetyn lammen karpilla menee hyvin. (Starkov Roma / Shutterstock.com) Toinen salainen ase nisäkkäissä ja linnuissa pitkien kylmien olosuhteiden aikana on ruskea rasvakudos tai ”ruskea rasva”, joka on rikas mitokondrioissa. Jopa ihmisissä, nämä solurakenteet voivat vapauttaa energiaa lämmönä, tuottaen lämpöä ilman lihaksen supistumisia ja tärinään liittyvää energiatehokkuutta. Toinen tapa kehon yrittää lämmetä. Tämä värjäämätön lämmöntuotanto selittää todennäköisesti sen, miksi Anchoragessa ihmiset voivat tyylikkäästi käyttää shortseja ja t-paitoja 40 asteen Fahrenheit-kevätpäivänä.
Tietenkin, muuttoliike voi olla vaihtoehto - vaikka se on kallista villieläinten energiakustannusten kannalta ja taloudellisesti ihmisille, jotka haluavat suunnata lähemmäksi päiväntasaajaa.
Lajina ihmisillä on kyky sopeutua jossain määrin - jotkut meistä enemmän kuin toiset - mutta emme ole erityisen kylmäsopeutuneet. Ehkä siksi on vaikea katsoa ikkunasta kylmällä päivällä eikä tuntea oloaan oravalle, joka on pudonnut alas, kun talvituuli piiskaa turkistaan. Emme voi koskaan tietää, pelkäävätkö eläimet talvea - heidän subjektiivisen kokemuksensa on vaikea arvioida. Mutta villieläimillä on erilaisia strategioita, jotka parantavat niiden kykyä selviytyä kylmästä varmistaen, että elävät näkevät toisen kevään.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa.
Bridget B. Baker, kliininen eläinlääkäri ja Warriorin vesi-, käännös- ja ympäristötutkimuksen (WATER) laboratorion apulaisjohtaja, Wayne State University
