The Secret To Turtle Hibernation: Butt-Breathing

{h1}

Zoetwaterschildpadden overwinteren in de winter onder water. Maar hoe overleven ze in met ijs bedekte vijvers wanneer ze niet naar boven kunnen komen om op adem te komen?

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op Het gesprek. De publicatie droeg het artikel bij aan WordsSideKick.com's Expertvoices: Op-Ed & Insights.

Ademen of niet ademen, dat is de vraag.

Wat zou er gebeuren als u ondergedompeld zou zijn in een vijver waar de watertemperatuur net boven het vriespunt zweefde en het oppervlak 100 dagen werd afgesloten met een deksel van ijs?

Nou, je zou duidelijk doodgaan.

En dat komt omdat je niet zo cool bent als een schildpad. En door cool bedoel ik niet alleen geweldig, ik bedoel letterlijk cool, zoals in de kou. Bovendien kun je niet door je kont ademen.

Maar schildpadden kunnen dat, en dat is maar een van de vele redenen waarom schildpadden echt geweldig zijn.

Koud weer vertragen

Als een ectotherm - een dier dat vertrouwt op een externe warmtebron - volgt de lichaamstemperatuur van een schildpad die van zijn omgeving. Als het vijverwater 1 ℃ is, zo ook het lichaam van de schildpad.

Maar schildpadden hebben longen en ze ademen lucht in. Dus, hoe is het mogelijk voor hen om te overleven in een ijskoude vijver met een deksel van ijs dat voorkomt dat ze naar lucht komen? Het antwoord ligt in de relatie tussen lichaamstemperatuur en metabolisme.

Een koude schildpad in koud water heeft een langzame stofwisseling. Hoe kouder het wordt, des te langzamer de stofwisseling, wat zich vertaalt in lagere energie- en zuurstofbehoeften.

Wanneer schildpadden overwinteren, vertrouwen ze op opgeslagen energie en nemen ze zuurstof op uit het vijverwater door het te verplaatsen over lichaamsoppervlakken die in de bloedvaten liggen. Op deze manier kunnen ze genoeg zuurstof krijgen om hun minimale behoeften te ondersteunen zonder hun longen te gebruiken. Schildpadden hebben een gebied dat vooral goed gevasculariseerd is - hun uiteinden.

Kijk, ik maakte geen grapje, schildpadden kunnen echt door hun kont blazen. (De technische term is cloaca-ademhaling.)

Niet bevroren, gewoon koud

Wij zijn geen schildpadden. Wij zijn endothermen - dure metabole hitte-ovens - die ons lichaam constant van brandstof moeten voorzien om lichaamswarmte te genereren en een constante temperatuur te handhaven om in leven te blijven.

Wanneer het koud is, stapelen we kleren op om de metabole hitte op te vangen en warm te blijven. We zouden nooit genoeg zuurstof kunnen oppikken over onze gevasculariseerde oppervlakken, met uitzondering van onze longen, om te voorzien in de grote vraag naar onze metabole ovens.

Voor mensen is een verandering in lichaamstemperatuur een teken van ziekte, dat er iets mis is. Wanneer de temperatuur van een schildpad verandert, komt dat omdat de omgeving warmer of kouder is geworden.

Maar zelfs ectothermen hebben hun grenzen. Op enkele uitzonderingen na (bijv. Doosschildpadden) kunnen volwassen schildpadden de vriestemperaturen niet overleven; ze kunnen niet overleven met ijskristallen in hun lichaam. Dit is de reden waarom zoetwaterschildpadden in water overwinteren, waar hun lichaamstemperatuur relatief stabiel blijft en niet onder het vriespunt zal komen.

Water fungeert als een temperatuurbuffer; het heeft een hoge soortelijke warmte, wat betekent dat het veel energie kost om de watertemperatuur te veranderen. Vijverwatertemperaturen blijven vrij stabiel gedurende de winter en een ectotherm die in dat water zit, heeft een vergelijkbare stabiele lichaamstemperatuur. Lucht daarentegen heeft een lage soortelijke warmte, waardoor de temperatuur fluctueert en te koud wordt voor de overleving van schildpadden.

Krampachtige spieren

Een met ijs bedekte vijver biedt twee problemen voor schildpadden: ze kunnen niet naar boven komen om op adem te komen en er komt maar weinig zuurstof in het water. Bovendien zijn er andere beestjes in de vijver die de zuurstof verbruiken die in de zomer door waterplanten werd geproduceerd.

In de winter, als de zuurstof op is, wordt de vijver hypoxisch (laag zuurstofgehalte) of zuurstofloos (zuurstofarm). Sommige schildpadden kunnen omgaan met water met een laag zuurstofgehalte - andere niet.

Bijtende schildpadden en geschilderde schildpadden verdragen deze stressvolle situatie door hun metabolisme om te schakelen naar een die geen zuurstof nodig heeft. Deze vaardigheid is verbazingwekkend, maar kan gevaarlijk zijn, zelfs dodelijk, als het te lang duurt, omdat zuren zich in hun weefsels ophopen als gevolg van deze metabolische schakelaar.

Maar hoe lang is "te lang?" Zowel brekende schildpadden als geschilderde schildpadden kunnen gedwongen onderdompeling bij koude watertemperaturen in het laboratorium overleven gedurende ruim 100 dagen. Geschilderde schildpadden zijn de koningen van de anoxie-tolerantie. Ze mobiliseren calcium uit hun schelpen om het zuur te neutraliseren, op dezelfde manier als dat we calciumbevattende maagzuurremmers gebruiken.

In het voorjaar, wanneer anaërobe schildpadden uit de winterslaap komen, zijn ze in feite één grote spierkramp. Het is net als wanneer je hard gaat rennen - je lichaam schakelt over op anaeroob metabolisme, melkzuur bouwt zich op en je krijgt kramp. De schildpadden zijn wanhopig om in de zon te zonnebaden om hun lichaamstemperatuur te verhogen, hun metabolisme op te starten en deze zure bijproducten te elimineren.

En het is moeilijk om te bewegen als ze zo krampachtig zijn, waardoor ze kwetsbaar zijn voor roofdieren en andere gevaren. Lenteopkomst kan een gevaarlijke tijd zijn voor deze lethargische schildpadden.

Koud weer schildpadden volgen

Veldbiologen hebben de neiging om hun onderzoek te doen tijdens de lente en zomer, wanneer dieren het meest actief zijn. Maar in Ontario, waar de winters lang zijn, zijn veel schildpadden de helft van hun leven inactief.

Inzicht in wat ze in de winter wel en niet nodig hebben, is essentieel voor hun instandhouding en bescherming van hun habitat, vooral gezien het feit dat twee derde van de schildpadden met uitsterven wordt bedreigd.

Mijn onderzoeksgroep heeft verschillende soorten zoetwaterschildpadden gemonitord tijdens hun winterslaap.We hechten kleine apparaten aan de shells van de schildpadden die de temperatuur meten en stellen ons in staat ze te volgen onder het ijs.

We hebben ontdekt dat alle soorten kiezen om te overwinteren op wetlandlocaties die net boven het vriespunt zweven, dat ze zich verplaatsen onder het ijs, in groepen overwinteren en terugkeren naar dezelfde plaatsen winter na winter.

Ondanks al dit werk weten we nog steeds zo weinig van dit deel van het leven van schildpadden.

Dus ik doe wat elke toegewijde bioloog zou doen: ik stuur mijn studenten uit om veldonderzoek te doen bij -25 ℃. We zijn hier niet beperkt tot fair-weather biologie.

Bovendien is er een ongekende schoonheid in een Canadees winterlandschap, vooral wanneer je je al die geweldige schildpadden onder het ijs voor de geest haalt, ademend door hun peuken.

Jacqueline Litzgus, Professor, Afdeling Biologie, Laurentian University

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.


Video Supplement: The secret to turtle hibernation: butt-breathing.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com