Как животните оцеляват в студа? Антифризите и кожата са само началото

Докато времето навън може наистина да стане ужасно тази зима, парка, плетена шапка, вълнени чорапи, изолирани ботуши и може би пламтящ огън правят нещата поносими за хората, които живеят в студен климат. Но какво да кажем за цялата дива природа там? Няма ли да се замразят?

Всеки, който е ходил кучето си, когато температурата е студена, знае, че кучетата ще треперят и ще предпочитат студена лапа - което отчасти обяснява бума в индустрията за дрехи за домашни любимци. Но катериците и кардиналите не получават модерни палта или ботуши.

В действителност, дивата природа може да се поддаде на измръзване и хипотермия, точно като хората и домашните любимци. В северната част на Съединените щати непроменените опашки на опосумите са често срещано произшествие от излагане на студ. Всеки път един необичаен студ във Флорида води до падане на игуани от дървета и ламантини, които умират от студения стрес.

Избягването на студа е важно за запазването на живота или крайника (или, в случая на опаса, опашката) и възможността за възпроизвеждане. Тези биологични императиви означават, че дивата природа трябва да бъде в състояние да се чувства студена, за да се опита да избегне вредните ефекти на нейните крайности. Животинските видове имат свой собствен еквивалент на това, което човешките същества изпитват като това неприятно ухапване, смесено с усещане за игли и игли, което ни подтиква да загреем скоро или да пострадаме от последствията. Всъщност, механизмите на нервната система за отчитане на диапазон от температури са почти еднакви за всички гръбначни.

Едно зимно предизвикателство за топлокръвни животни или ендотерми, както са научно известни, е да поддържат вътрешната си телесна температура в студени условия. Интересното е, че праговете за измерване на температурата могат да варират в зависимост от физиологията. Например, хладнокръвна - т.е. ектотермична - жаба, ще усети студ, започващ при по-ниска температура в сравнение с мишка. Последните проучвания показват, че зимуващи бозайници, като тринайсетте катерици, не усещат студа до по-ниски температури от ендотермите, които не спят зимен сън.

Така животните знаят, когато е студено, само при различни температури. Когато живакът се срутва, страда ли се от дивата природа или просто отива с леден поток?

Едно решение: Забавяне и проверка

Много студени климатични ендотерми проявяват затлъстяване: състояние на намалена активност. Изглеждат като че ли спят. Тъй като животните, които са в състояние да се справят с успокояване, се редуват между вътрешно регулиране на телесната им температура и позволявайки на околната среда да влияе върху нея, учените ги смятат за „хетеротерми“. 32 градуса по Фаренхайт, което не е съвместимо с много физиологични функции. Резултатът е по-ниска скорост на метаболизма и по този начин по-ниско енергийно и хранително търсене. Хибернацията е продължителен вариант на упадък.

Torpor има ползи за икономия на енергия за по-малките диви животни в частност - мисли прилепи, пойни птици и гризачи. Те естествено губят топлината по-бързо, тъй като повърхността на тялото им е голяма в сравнение с техния общ размер. За да поддържат телесната си температура в нормални граници, те трябва да изразходват повече енергия в сравнение с по-голямото животно. Това е особено вярно за птици, които поддържат по-високи средни телесни температури в сравнение с бозайниците.

За съжаление, вцепенението не е идеалното решение за оцеляване на фригидните условия, тъй като то идва с компромиси, като например по-висок риск да стане обяд на друго животно.

Адаптации, които ви помагат

Не е изненадващо, че животните са развили други адаптации за изветряването на зимните месеци.

Животинските видове в северните ширини са склонни да бъдат по-големи с по-малки придатъци, отколкото техните близки роднини по-близо до тропиците. Много животни са се развили поведението си, за да им помогне да победи студа: овцете, denning, burrowing и roosting в кухини са всички добри защити. Някои животни се сблъскват с физиологични промени, когато зимата се приближава, изгражда мастни резерви, расте по-дебела козина и улавя изолиращ слой въздух срещу кожата под козината или перата.

Природата е разработила други чисти трикове, за да помогне на различни животни да се справят с условията, които хората например не биха могли да издържат.

Чудили ли сте се някога как изглеждат гъските да стоят удобно на лед или катерици в снега в босите си крака? Тайната е близостта на артериите и вените в техните крайници, която създава градиент на затопляне и охлаждане. Тъй като кръвта от сърцето пътува до пръстите на краката, топлината от артерията се прехвърля към вената, пренасяща студена кръв от пръстите назад към сърцето. Този противотоков топлообмен позволява сърцевината на тялото да остане топла, като същевременно ограничава топлинните загуби, когато крайниците са студени, но не толкова студени, че се получава 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 рибата.

Като говорим за риба, как те не замръзват отвътре навън в ледени води? За щастие ледът плува, защото водата е най-плътна като течност, позволявайки на рибите да плуват свободно при не съвсем замръзващи температури под втвърдената повърхност. Освен това, рибите може да нямат рецептора, който да е чувствителен към студ, споделен от други гръбначни животни. Те обаче имат уникални ензими, които позволяват физиологичните функции да продължават при по-ниски температури. В полярните райони, рибите имат дори специални „антифриз-протеини“, които се свързват с ледените кристали в кръвта си, за да предотвратят широко разпространена кристализация.

Друго тайно оръжие при бозайници и птици по време на продължително излагане на студ е кафява мастна тъкан или „кафява мазнина“, която е богата на митохондрии. Дори и при хората, тези клетъчни структури могат да отделят енергия като топлина, генерирайки топлина, без мускулните съкращения и енергийната неефективност, участващи в треперенето, друг начин, по който тялото се опитва да се нагрее. Това не треперещо производство на топлина вероятно обяснява защо хората в Anchorage могат доволно да носят къси панталони и тениски на 40-градусов Fahrenheit пролетен ден.

Разбира се, миграцията може да бъде вариант - макар 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 известна степен - някои от нас повече от други - но ние не сме особено адаптирани към студ. Може би затова е трудно да се погледне през прозореца на един студен ден и да не се чувствам зле за катерица, която е притисната, докато зимният вятър бие през кожата му. Може би никога няма да знаем дали животните се страхуват от зимата - трудно е да се прецени тяхното субективно преживяване. Но дивите животни имат разнообразни стратегии, които подобряват способността им да издържат на студ, като се уверят, че живеят, за да видят друга пролет.

Тази статия първоначално е публикувана на The Conversation от Бриджит Б. Бейкър. Прочетете оригиналната статия тук.