Jak zvířata přežijí chlad? Nemrznoucí a kožešinové jsou jen začátek

Zatímco počasí venku může být v zimě opravdu strašné, parka, pletená čepice, vlněné ponožky, izolované boty a možná i řvoucí oheň dělají věci snesitelnými pro lidi, kteří žijí v chladném podnebí. Ale co ta divoká zvěř tam venku? Nebylo to zmrazení?

Každý, kdo chodí se svým psem, když jsou teploty chladné, ví, že psi se třesou a zvýhodní studenou tlapku - což částečně vysvětluje boom v oděvním průmyslu. Ale chipmunks a kardinálové nedostávají módní kabáty ani botičky.

Ve skutečnosti mohou volně žijící zvířata podlehnout omrzlinám a podchlazení, stejně jako lidé a domácí zvířata. V severních Spojených státech, neohrožené ocasy opossums jsou obyčejná oběť studené expozice. Každý tak často neobvyklý chladný snap na Floridě vyústí v iguanas padající ze stromů a manatees umírající na studený stres.

Vyhýbání se nachlazení je důležité pro zachování života nebo končetiny (nebo v případě opossum, ocas) a možnosti reprodukce. Tyto biologické imperativy znamenají, že divoká zvěř musí být schopna se cítit chladná, aby se vyhnula škodlivým účinkům svých extrémů. Druhy zvířat mají svůj vlastní ekvivalent k tomu, co lidé vnímají jako nepříjemné kousání smíchané s pocitem špendlíků a jehel, které nás nabádá, abychom se brzy zahřáli nebo trpěli následky. Mechanismy nervového systému pro snímání teplotních teplot jsou ve všech případech stejné u všech obratlovců.

Jednou zimní výzvou pro teplokrevná zvířata nebo endotermy, jak jsou vědecky známé, je udržet jejich vnitřní tělesnou teplotu v chladných podmínkách. Je zajímavé, že prahy teplotního snímání se mohou lišit v závislosti na fyziologii. Například, chladnokrevný - to znamená, ekotermní - žába bude cítit studený start při nižší teplotě ve srovnání s myší. Nedávné výzkumy ukazují, že hibernující savci, stejně jako třinácti-lemovaná veverka obecná, necítí chlad, dokud nedosáhnou nižších teplot než endotermy, které nejsou v režimu spánku.

Takže zvířata vědí, kdy je zima, jen při různých teplotách. Když rtuť klesá, trpí divokou zvěří nebo jdou jen s ledovým proudem?

Jedno řešení: Zpomalit a zkontrolovat

Mnoho endotherms studeného klimatu vystavuje torpor: stav snížené aktivity. Vypadají, že spí. Vzhledem k tomu, že zvířata schopná torpora střídají vnitřní regulaci své tělesné teploty a umožňují prostředí, aby ji ovlivňovala, vědci je považují za „heterotermy“. V drsných podmínkách tato flexibilita nabízí výhodu nižší tělesné teploty - pozoruhodně u některých druhů, dokonce i pod hranicí Bod tuhnutí 32 stupňů Fahrenheita - není kompatibilní s mnoha fyziologickými funkcemi. Výsledkem je nižší rychlost metabolismu a tím i nižší spotřeba energie a potravin. Hibernace je prodloužená verze torpor.

Torpor má přínosy pro úsporu energie zejména pro menší živočichy - myslím netopýry, zpěvníky a hlodavce. Přirozeně ztrácejí teplo rychleji, protože povrch jejich těla je velký ve srovnání s jejich celkovou velikostí. Aby si udrželi svou tělesnou teplotu v normálním rozsahu, musí vynaložit více energie ve srovnání s větším zvířetem. To platí zejména pro ptáky, kteří udržují vyšší průměrnou tělesnou teplotu ve srovnání se savci.

Bohužel, torpor není dokonalým řešením pro přežití frigidních podmínek, protože přichází s kompromisy, jako je vyšší riziko, že se stanete dalším zvířetem.

Přizpůsobení, které pomáhají

Není divu, že zvířata vyvinula další adaptace pro zvětrávání zimních měsíců.

Druhy volně žijících živočichů v severních zeměpisných šířkách mají tendenci být větší s menšími končetinami než jejich blízcí příbuzní blíže k tropům. Mnoho zvířat se vyvinulo chování, aby jim pomohlo porazit zimu: stáda, denning, hrabání a houpání v dutinách jsou dobrou obranou. Některá zvířata pociťují fyziologické změny jako zimní přístupy, budují tukové zásoby, rostou hustší srst a zachycují izolační vrstvu vzduchu proti kůži pod kožešinou nebo peřím.

Příroda vymyslela další šikovné triky, aby pomohla různým zvířatům vypořádat se s podmínkami, které by lidé nemohli vydržet.

Přemýšleli jste někdy, jak se husy mohou zdát, že se pohodlně postaví na led nebo veverky ve sněhu v holých nohách? Tajemství je blízkost tepen a žil v končetinách, která vytváří gradient oteplování a chlazení. Jak krev od srdce putuje k prstům, teplo z tepny se přenáší do žíly nesoucí studenou krev od prstů zpět k srdci. Tato protiproudá výměna tepla umožňuje, aby jádro těla zůstalo teplé a zároveň omezilo tepelné ztráty, když jsou končetiny studené, ale ne tak chladné, že dojde k poškození tkáně. Tento účinný systém používá mnoho suchozemských a vodních ptáků a savců, a dokonce vysvětluje, jak dochází k výměně kyslíku v žábách ryb.

Když už mluvíme o rybách, jak nemrznou zevnitř ven v ledových vodách? Naštěstí, led se vznáší, protože voda je nejvíce hustá jako kapalina, dovolit rybám plavat volně v ne-docela-zmrazit teploty pod ztuhlým povrchem. Navíc ryby mohou postrádat receptor pro snímání za studena sdílený jinými obratlovci. Mají však jedinečné enzymy, které umožňují fyziologické funkce pokračovat při chladnějších teplotách. V polárních oblastech mají ryby dokonce speciální „protimrazové proteiny“, které se váží na ledové krystaly v krvi, aby se zabránilo rozsáhlé krystalizaci.

Další tajnou zbraní u savců a ptáků během dlouhých období studené expozice je hnědá tuková tkáň nebo „hnědý tuk“, který je bohatý na mitochondrie. I u lidí mohou tyto buněčné struktury uvolňovat energii jako teplo, vytvářet teplo, aniž by se svalové kontrakce a energetická neúčinnost podílely na třesu, jinak se tělo snaží zahřát. Tato netřesivá produkce tepla pravděpodobně vysvětluje, proč lidé v Anchorage mohou spokojeně nosit kraťasy a trička na jarní den 40 stupňů Fahrenheita.

Migrace může být samozřejmě možností - i když je to drahé z hlediska energetických nákladů pro volně žijící živočichy a finančně pro lidi, kteří se chtějí přiblížit rovníku.

Jako druh mají lidské bytosti schopnost aklimatizovat se do určité míry - někteří z nás více než jiní - ale nejsme zvláště chladní. Možná je to proto, že je těžké se dívat z okna na chladný den a necítit se špatně, když se veverka zaskřípala, když zimní vítr bičí přes srst. Možná se nikdy nedozvíme, jestli zvířata děsí zimu - je těžké odhadnout jejich subjektivní prožitek. Ale volně žijící živočichové mají celou řadu strategií, které zlepšují jejich schopnost odolat chladu, aby se ujistili, že žijí, aby viděli další jaro.

Tento článek byl původně publikován na The Conversation od Bridget B. Baker. Přečtěte si originální článek zde.