Mens vejret udenfor faktisk kan blive skræmmende denne vinter, gør en parka, strik hat, uldsokker, isolerede støvler og måske en brølende ild ting tåleligt for mennesker, der bor i kolde klimaer. Men hvad med alt det vilde dyr derude? Fryser de ikke?
Enhver, der har gået med sin hund, når temperaturen er svag, ved, at hjørnetænder vil ryste og favorisere en kold tass - hvilket delvist forklarer boomet i kæledyrstøjsindustrien. Men chipmunks og kardinaler får ikke moderigtige frakker eller støvletter.
Faktisk kan dyrelivet bukke under for frostskader og hypotermi, ligesom mennesker og kæledyr. I det nordlige USA er de uforfalskede haler af opossums et almindeligt uheld for kold eksponering. Hver så ofte en usædvanlig kold snap i Florida resulterer i, at iguaner falder fra træer og manater dør af kold stress.
Kæledyr er ofte velegnet med beskyttelse mod kulde. (Photology1971 / Shutterstock.com) At undgå kulde er vigtigt for at bevare liv eller lem (eller, i opossums tilfælde, hale) og muligheden for at gengive sig. Disse biologiske imperativer betyder, at dyrelivet skal kunne føles koldt for at undgå de skadelige virkninger af dets ekstremer. Dyrearter har deres egen ækvivalent med hvad mennesker oplever som den ubehagelige bid blandet med fornemmelse af stifter og nåle, der opfordrer os til snart at varme op eller lide konsekvenserne. Faktisk er nervesystemets mekanismer til at registrere en række temperaturer stort set de samme blandt alle hvirveldyr.
En vinterudfordring for varmblodede dyr eller endotermer, som de videnskabeligt er kendt, er at opretholde deres indre kropstemperatur under kolde forhold. Det er dog interessant, at tærskler for temperaturføling kan variere afhængigt af fysiologi. For eksempel vil en koldblodet - dvs. ektotermisk - frø føle kulde, der starter ved en lavere temperatur sammenlignet med en mus. Nyere undersøgelser viser, at dvale, pattedyr, ligesom den tretten foret jorden egern, ikke fornemmer kulden, indtil lavere temperaturer end endotermer, der ikke dvale.
Så dyr ved, hvornår det er koldt, bare ved forskellige temperaturer. Når kviksølvet plummerer, lider dyreliv eller går det bare med den iskolde strøm?
Nogle dyr finder et beskyttet sted for at vente det værste af det, som denne chipmunk. (Michael Himbeault / CC BY) Én løsning: Langsomt ned og tjek
Mange koldklima-endotermer udviser torp: en tilstand af nedsat aktivitet. De ser ud som om de sover. Fordi dyr, der er i stand til at svæve skiftevis mellem internt at regulere deres kropstemperatur og lade miljøet påvirke det, betragter forskere dem som "heterotermer." Under barske forhold tilbyder denne fleksibilitet fordelen ved en lavere kropstemperatur - bemærkelsesværdigt i nogle arter, også under 32 grader Fahrenheit frysepunkt - det er ikke kompatibelt med mange fysiologiske funktioner. Resultatet er en lavere metabolisk hastighed og dermed lavere energi- og fødevarebehov. Dvaletilstand er en langvarig version af torpor.
Torpor har især energibesparelsesfordele for mindre kropsrige dyreliv - tænk på flagermus, sangfugle og gnavere. De mister naturligvis hurtigere varme, fordi deres kropsoverflade er stort sammenlignet med deres samlede størrelse. For at holde deres kropstemperatur inden for det normale interval skal de bruge mere energi sammenlignet med et dyr med større krop. Dette gælder især for fugle, der opretholder en højere gennemsnitlig kropstemperatur sammenlignet med pattedyr.
Desværre er torpor ikke en perfekt løsning til at overleve skrøbelige forhold, da det kommer med kompromiser, såsom en større risiko for at blive et andet dyrs frokost.
Tilpasninger, der hjælper
Overraskende har dyr udviklet andre tilpasninger til vejrforhold i vintermånederne.
Dyrelivarter på nordlige breddegrader har en tendens til at være større legeme med mindre vedhæng end deres nære slægtninge tættere på troperne. Mange dyr har udviklet adfærd for at hjælpe dem med at slå kulden: besætning, hældning, hulning og roosting i hulrum er alle gode forsvar. Og nogle dyr oplever fysiologiske ændringer, når vinteren nærmer sig, bygger fedtreserver, dyrker tykkere pels og fanger et isolerende lag af luft mod huden under pelsen eller fjerene.
En fennækrevs store ører ville være et ansvar i et koldt klima som hvor den arktiske rov bor. (Jonatan Pie / Unsplash og Kkonstan / Wikimedia Commons CC BY) Naturen har udtænkt andre pæne tricks for at hjælpe forskellige dyr med at håndtere forhold, som mennesker f.eks. Ikke ville være i stand til at udholde.
Har du nogensinde undret dig over, hvordan gæs kan se ud til at stå komfortabelt på is eller egern i sne i deres blotte fødder? Hemmeligheden er tæt på arterier og vener i deres ekstremiteter, hvilket skaber en gradient af opvarmning og afkøling. Når blod fra hjertet bevæger sig til tæerne, overføres varmen fra arterien til venen, der bærer koldt blod fra tæerne tilbage til hjertet. Denne modstrøms varmeveksling gør det muligt for kropen i kroppen at forblive varm, mens den begrænser varmetab, når ekstremiteterne er kolde, men ikke så kolde, at der opstår vævsskader. Dette effektive system bruges af mange land- og akvatiske fugle og pattedyr og forklarer endda, hvordan iltudveksling finder sted i fiskene.
Apropos fisk, hvordan fryser de ikke indefra og ud i iskolde vand? Heldigvis flyder is, fordi vandet er mest tæt som en væske, hvilket giver fiskene mulighed for at svømme frit under ikke-helt frysende temperaturer under den størknede overflade. Derudover kan fisk muligvis mangle de koldsensitive receptorer, der deles af andre hvirveldyr. De har dog unikke enzymer, der tillader fysiologiske funktioner at fortsætte ved koldere temperaturer. I polære regioner har fisk endda særlige "frostvæskeproteiner", der binder til iskrystaller i deres blod for at forhindre udbredt krystallisation.
Karper i en delvis frosset dam klarer sig fint. (Starkov Roma / Shutterstock.com) Et andet hemmeligt våben hos pattedyr og fugle i lange perioder med kold eksponering er brunt fedtvæv eller "brunt fedt", som er rig på mitokondrier. Selv hos mennesker kan disse cellulære strukturer frigive energi som varme og generere varme uden muskelsammentrækninger og energiineffektivitet involveret i rysten, en anden måde kroppen prøver at varme op på. Denne ikke-rygende varmeproduktion forklarer sandsynligvis, hvorfor folk i Anchorage tilfredse kan bære shorts og t-shirts på en 40 grader Fahrenheit forårsdag.
Naturligvis kan migration være en mulighed - skønt det er dyrt med hensyn til energiske omkostninger for dyrelivet og økonomisk for folk, der vil gå tættere på ækvator.
Som art har mennesker evnen til at akklimatisere sig til en vis grad - nogle af os mere end andre - men vi er ikke særlig koldtilpassede. Måske er det derfor, det er svært at kigge ud af vinduet på en frigid dag og ikke føle sig dårligt for et egern, der er slået ned, når vintervinden pisker gennem sin pels. Vi ved måske aldrig, om dyr frygter vinteren - det er svært at måle deres subjektive oplevelse. Men dyrelivet har forskellige strategier, der forbedrer deres evne til at modstå kulden og sørger for, at de lever for at se en anden forår.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Bridget B. Baker, klinisk veterinær og vicechef for Warrior Aquatic, Translational og Environmental Research (WATER) Lab, Wayne State University
