Kuigi väljas võib ilm sel talvel tõesti hirmutav olla, muudavad park, küljes kootud müts, villased sokid, soojustatud saapad ja võib-olla ka möirgav tule külma kliimaga inimeste jaoks talutavaks. Aga kuidas saab kogu seal elava elusloodusega? Kas nad ei külmeta?
Kõik, kes on koeraga jalutanud, kui temperatuur on külm, teavad, et koerad värisevad ja eelistavad külma käppa - see seletab osaliselt lemmikloomade rõivatööstuse buumi. Kuid kojamehed ja kardinalid ei saa moodsaid mantleid ega papusid.
Tegelikult võivad metsloomad, nagu ka inimesed ja lemmikloomad, külmakahjustusi ja hüpotermiat alistada. Ameerika Ühendriikide põhjaosas on opossumite katmata sabad tavaline külmakahjustuse ohver. Iga Floridas nii sageli esineva ebahariliku külmakraadi tagajärjel kukuvad puude alt alla iguaanid ja manateed surevad külma stressi tagajärjel.
Lemmikloomad sobivad sageli külma eest kaitsmiseks. (Photology1971 / Shutterstock.com) Külma vältimine on oluline elu või jäseme (või opossumi puhul saba) ja paljunemisvõimaluse säilitamiseks. Need bioloogilised vajadused tähendavad, et elusloodus peab olema võimeline tundma külma, et vältida äärmuste kahjulikku mõju. Loomaliikidel on oma samaväärne sellega, mida inimesed kogevad, kui see ebameeldiv hammustamine, mis on segatud nõelte ja nõeltega, mis kutsub meid varsti üles soojenema või kannatama tagajärgede käes. Tegelikult on närvisüsteemi mehhanismid temperatuurivahemiku tundmiseks kõigi selgroogsete puhul peaaegu ühesugused.
Üks talvine väljakutse soojaverelistele loomadele ehk endotermidele, nagu nad on teaduslikult teada, on säilitada nende sisemine kehatemperatuur külmades tingimustes. Huvitaval kombel võivad temperatuuritundlikud künnised varieeruda sõltuvalt füsioloogiast. Näiteks külmavereline - see tähendab ektotermiline - konn tunneb külma algust madalamal temperatuuril kui hiir. Värskeimad uuringud näitavad, et talveunevad imetajad, nagu ka kolmeteistkümne voodriga maa-orav, ei tunne külma enne madalama temperatuuri kui endotermid, mis ei talvitu.
Nii et loomad teavad, kui külm on, ainult erinevatel temperatuuridel. Kui elavhõbe langeb, kas metsloomad kannatavad või käivad lihtsalt jäise vooluga?
Mõned loomad leiavad kaitstud koha, et oodata kõige halvemat, nagu see kihulane. (Michael Himbeault / CC BY) Üks lahendus: aeglustage ja vaadake
Paljud külma kliimaga endotermid ilmutavad torpoori: vähenenud aktiivsuse seisund. Nad näevad välja nagu magaksid. Kuna piinlemisvõimelised loomad vahelduvad oma kehatemperatuuri sisemise reguleerimise ja keskkonna võimaldamise vahel, peavad teadlased neid heterotermideks. Karmides oludes pakub selline paindlikkus madalama kehatemperatuuri eelist - märkimisväärselt mõnel liigil, isegi madalamal kui 32 kraadi Fahrenheiti külmumispunkti - see ei sobi paljude füsioloogiliste funktsioonidega. Tulemuseks on madalam ainevahetuse kiirus ja seega ka väiksem energia- ja toidunõudlus. Talveunerežiim on torpori pikendatud versioon.
Torporil on energiasäästlik kasu eelkõige väiksema kehaga elusloodusele - mõtle nahkhiired, laululinnud ja närilised. Nad kaotavad kuumuse loomulikult kiiremini, kuna nende keha pindala on nende üldise suurusega võrreldes suur. Kehatemperatuuri normi hoidmiseks peavad nad suurema kehaga loomaga võrreldes kulutama rohkem energiat. See kehtib eriti lindude kohta, kellel on imetajatega võrreldes kõrgem keskmine kehatemperatuur.
Kahjuks pole torpor täiuslik lahendus jäikade tingimuste ületamiseks, kuna sellega kaasnevad kompromissid, näiteks suurem oht saada mõne teise looma lõunasöögiks.
Kohandused, mis aitavad
Pole üllatav, et loomadel on talvekuude ilmastikutingimuste jaoks kohandatud ka muid kohandusi.
Põhjapoolsetel laiuskraadidel esinevad looduslikud liigid on enamasti suurema kehaehitusega ja väiksemate manustega, kui nende lähisugulased troopikale lähemal. Paljud loomad on välja töötanud käitumise, mis aitab neil külmaga võidelda: karjatamine, dennimine, urgudesse süvendamine ja õõnsustesse juurimine on hea kaitsevahend. Ja mõnel loomal ilmnevad talve lähenedes füsioloogilised muutused, rasvavarude suurenemine, paksema karusnaha kasvamine ja õhku isoleeriva õhukihi püüdmine karusnaha või sulgede all oleva naha külge.
Rebase rebase suured kõrvad oleksid vastutus külmas kliimas, nagu näiteks arktiline rebane. (Jonatan Pie / Unsplash ja Kkonstan / Wikimedia Commons CC BY) Loodus on välja töötanud muid kenaid trikke, mis aitaksid erinevatel loomadel toime tulla olukordadega, mida näiteks inimesed ei suudaks taluda.
Kas olete kunagi mõelnud, kuidas haned võivad ilmuda mugavalt jääle seisma või oravad lumme paljaste jalgade hulka? Saladus on arterite ja veenide lähedus nende jäsemetes, mis loob soojenemise ja jahutamise gradiendi. Kui südamest tulev veri liigub varvastele, kandub arterisoojus veeni veeni, kandes varvastest külma verd tagasi südamesse. See vastuvoolu soojusvahetus võimaldab keha südamikul jääda soojaks, piirates samal ajal soojuskadu, kui jäsemed on külmad, kuid mitte nii külmad, et kudede kahjustus tekiks. Seda tõhusat süsteemi kasutavad paljud maismaa- ja veelinnud ning imetajad ning see selgitab isegi seda, kuidas toimub hapnikuvahetus kalade lõpmis.
Rääkides kaladest, kuidas nad jäätunud vetes seestpoolt välja ei külmu? Jää õnneks hõljub, kuna vesi on vedelikuna kõige tihedam, võimaldades kaladel ujuda vabalt mitte külmenenud temperatuuridel tahkunud pinna all. Lisaks võib kaladel puududa külmatundlikkuse retseptorid, mida jagavad teised selgroogsed. Neil on aga ainulaadsed ensüümid, mis võimaldavad füsioloogiliste funktsioonide jätkumist külmematel temperatuuridel. Polaarpiirkondades on kaladel isegi spetsiaalseid „antifriisi valke“, mis seostuvad nende veres jääkristallidega, et vältida laialdast kristallumist.
Osaliselt külmunud tiigis karpkaladega läheb hästi. (Starkov Roma / Shutterstock.com) Teine imetajate ja lindude salajane relv pikaajalise külma käes viibimise ajal on pruun rasvkude või pruun rasvkude, mis on rikas mitokondrite poolest. Isegi inimestel võivad need rakustruktuurid soojusena energiat vabastada, tekitades soojust ilma lihaste kokkutõmbumisteta ja värisemisega kaasneva energia ebaefektiivsusega. Veel üks viis, kuidas keha üritab soojeneda. See mittevärisev soojatootmine seletab ilmselt seda, miks Anchorage'is saavad inimesed 40-kraadise Fahrenheiti kraadipäeval rahulikult lühikesi pükse ja t-särke kanda.
Muidugi võib ränne olla üks võimalus - ehkki see on kallis nii elusloodusele tekkivate energiakulude kui ka ekvaatorile lähemale suunduvate inimeste jaoks rahaliselt.
Liigina on inimestel võime teatud määral aklimatiseeruda - mõned meist rohkem kui teised -, kuid me pole eriti külmaga kohanenud. Võib-olla seetõttu on raske jäisel päeval aknast välja vaadata ja end halvasti oravana tunda, kui talvine tuul piitsutab läbi oma karusnaha. Me ei pruugi kunagi teada, kas loomad kardavad talve - nende subjektiivseid kogemusi on keeruline hinnata. Kuid elusloodusel on mitmesuguseid strateegiaid, mis parandavad nende võimet külmaga toime tulla, veendudes, et nad elavad, et näha teist kevadet.
See artikkel avaldati algselt lehel The Conversation.
Bridget B. Baker, Wayne'i ülikooli ülikooli kliiniline veterinaararst ja Warriori vee-, translatsiooni- ja keskkonnauuringute (WATER) labori direktori asetäitja
