Mens været ute faktisk kan bli skremmende denne vinteren, gjør en parka, strikket lue, ullsokker, isolerte støvler og kanskje en brølende ild ting tålelig for folk som bor i kaldt klima. Men hva med alt dyrelivet der ute? Blir de ikke iskaldt?
Alle som har gått tur med hunden sin når temperaturen er frigid, vet at hjørnetenner vil dirre og favorisere en kald labb - noe som delvis forklarer bommen i dyrebekledningsindustrien. Men chipmunks og kardinaler får ikke fasjonable strøk eller støvletter.
Faktisk kan dyrelivet bukke under for frostskader og hypotermi, akkurat som mennesker og kjæledyr. I det nordlige USA er uforfalskede haler av opossums et vanlig havari av kuldeeksponering. Noen ganger fører en uvanlig forkjølelse i Florida til at iguaner faller fra trær og manater som dør av kulde.
Husdyr er ofte utstyrt med beskyttelse mot kulde. (Photology1971 / Shutterstock.com) Å unngå kulde er viktig for å bevare liv eller lem (eller i opossums tilfelle hale) og muligheten til å reprodusere. Disse biologiske imperativene betyr at dyrelivet må kunne føle seg kald, for å prøve å unngå de skadelige effektene av ekstremene. Dyrearter har sin egen ekvivalent med hva mennesker opplever som den ubehagelige bitingen blandet med nål-og-nåler-sensasjon som oppfordrer oss til å varme opp snart eller lide konsekvensene. Faktisk er nervesystemets mekanismer for å registrere en rekke temperaturer omtrent de samme blant alle virveldyr.
En vinterutfordring for varmblodige dyr, eller endotermer, som de er vitenskapelig kjent, er å opprettholde sin indre kroppstemperatur under kalde forhold. Interessant er imidlertid at terskelverdiene for temperaturfølelse kan variere avhengig av fysiologi. For eksempel vil en kaldblodig - det vil si ektotermisk - frosk føle kulde som starter ved en lavere temperatur sammenlignet med en mus. Nyere forskning viser at dvale pattedyr, som den tretten fôrede bakken ekorn, ikke føler kulden før lavere temperaturer enn endotermer som ikke dvaler.
Så dyr vet når det er kaldt, bare ved varierende temperaturer. Når kvikksølvet stuper, lider dyrelivet eller bare går den iskalde strømmen?
Noen dyr finner et beskyttet sted å vente på det verste av det, som denne chipmunk. (Michael Himbeault / CC BY) En løsning: Sakte ned og sjekk ut
Mange endotermer i kaldt klima viser torpor: en tilstand av redusert aktivitet. De ser ut som de sover. Fordi dyr som er i stand til å tore veksler mellom internt å regulere kroppstemperaturen deres og la omgivelsene påvirke den, anser forskere dem som "heterotermer." Under tøffe forhold gir denne fleksibiliteten fordelen med en lavere kroppstemperatur - bemerkelsesverdig i noen arter, også under 32 grader Fahrenheit frysepunkt - det er ikke kompatibelt med mange fysiologiske funksjoner. Resultatet er lavere metabolsk hastighet, og dermed lavere etterspørsel etter energi og mat. Dvalemodus er en langvarig versjon av torpor.
Torpor har energibesparende fordeler for mindre dyre dyreliv spesielt - tenk flaggermus, sangfugl og gnagere. De mister naturlig raskere varmen fordi overflatearealet på kroppen er stort sammenlignet med deres generelle størrelse. For å opprettholde kroppstemperaturen deres innenfor normalområdet, må de bruke mer energi sammenlignet med et dyr med større kropp. Dette gjelder spesielt for fugler som holder høyere gjennomsnittlige kroppstemperaturer sammenlignet med pattedyr.
Dessverre er ikke torpor en perfekt løsning for å overleve frise forhold siden det kommer med avveininger, for eksempel en høyere risiko for å bli et annet dyrs lunsj.
Tilpasninger som hjelper
Overraskende har dyr utviklet andre tilpasninger for å forvitre vintermånedene.
Dyrelivet på nordlige breddegrader har en tendens til å være større med mindre vedheng enn deres nære slektninger nærmere tropene. Mange dyr har utviklet atferd for å hjelpe dem med å slå kulda: gjeting, hvelving, gravlegging og roosting i hulrom er alle gode forsvarsverk. Og noen dyr opplever fysiologiske endringer når vinteren nærmer seg, bygger fettreserver, dyrker tykkere pels og fanger et isolerende luftlag mot huden under pelsen eller fjærene.
De store ørene til en fennekrev vil være et ansvar i et kaldt klima som der den arktiske reven lever. (Jonatan Pie / Unsplash og Kkonstan / Wikimedia Commons CC BY) Naturen har tenkt ut andre pene triks for å hjelpe forskjellige dyr til å takle forhold som mennesker, for eksempel, ikke vil være i stand til å tåle.
Har du noen gang lurt på hvordan gjess kan se ut til å stå komfortabelt på is eller ekorn i snø på bare føtter? Hemmeligheten er nærheten til arteriene og venene i ekstremitetene som skaper en gradient av oppvarming og avkjøling. Når blod fra hjertet beveger seg til tærne, overføres varmen fra arterien til venen som fører kaldt blod fra tærne tilbake til hjertet. Denne motstrøms varmeutvekslingen lar kjernen i kroppen forbli varm mens den begrenser varmetapet når ekstremitetene er kalde, men ikke så kalde at vevsskader oppstår. Dette effektive systemet brukes av mange land- og akvatiske fugler og pattedyr, og forklarer til og med hvordan oksygenutveksling skjer i gjellene til fisk.
Apropos fisk, hvordan fryser de ikke fra innsiden og ute i iskalde farvann? Heldigvis flyter is fordi vannet er mest tett som en væske, slik at fisk kan svømme fritt i ikke-frysende temperaturer under den stivne overflaten. I tillegg kan fisk ha mangel på forkjølelsesreseptorer som er delt av andre virveldyr. De har imidlertid unike enzymer som lar fysiologiske funksjoner fortsette ved kaldere temperaturer. I polare strøk har fisk til og med spesielle "frostvæskeproteiner" som binder seg til iskrystaller i blodet for å forhindre utbredt krystallisering.
Karper i et delvis frosset tjern går bra. (Starkov Roma / Shutterstock.com) Et annet hemmelig våpen hos pattedyr og fugler i lange perioder med kald eksponering er brunt fettvev eller "brunt fett", som er rikt på mitokondrier. Selv hos mennesker kan disse cellulære strukturer frigjøre energi som varme, og generere varme uten muskelsammentrekninger og energi ineffektivitet som er involvert i skjelving, en annen måte kroppen prøver å varme opp. Denne ikke-skjelvende varmeproduksjonen forklarer sannsynligvis hvorfor folk i Anchorage tilfreds kan bruke shorts og t-skjorter på en 40 grader Fahrenheit vårdag.
Naturligvis kan migrasjon være et alternativ - selv om det er dyrt med tanke på energiske kostnader for dyrelivet, og økonomisk for folk som vil komme nærmere ekvator.
Som art har mennesker evnen til å akklimatisere seg til en viss grad - noen av oss mer enn andre - men vi er ikke spesielt kaldt tilpassede. Kanskje det er grunnen til at det er vanskelig å se ut av vinduet på en frigid dag og ikke føle seg dårlig for et ekorn som er sluppet ned når vintervinden pisker gjennom pelsen. Vi vet kanskje aldri om dyr gruer seg til vinter - det er vanskelig å måle deres subjektive opplevelse. Men dyrelivet har en rekke strategier som forbedrer deres evne til å motstå kulden, og sørger for at de lever for å se en annen vår.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation.
Bridget B. Baker, klinisk veterinær og visedirektør for Warrior Aquatic, Translational and Environmental Research (WATER) Lab, Wayne State University
