Ademen of niet ademen, dat is de vraag.

Wat zou er gebeuren als je ondergedompeld was in een vijver waar de watertemperatuur net boven het vriespunt zweefde en het oppervlak 100 dagen lang werd afgedekt met een deksel van ijs?

We zullen, je zou natuurlijk dood gaan.

En dat komt omdat je niet zo cool bent als een schildpad. En met cool bedoel ik niet alleen geweldig, Ik bedoel letterlijk cool, als in de kou. Plus, je kunt niet door je kont ademen.

Maar schildpadden kunnen dat is slechts een van de vele redenen waarom schildpadden echt geweldig zijn.

Koud weer vertraagt

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

Maar schildpadden hebben longen en ademen lucht. Dus, hoe kunnen ze overleven in een ijskoude vijver met een deksel van ijs dat voorkomt dat ze naar boven komen voor lucht? Het antwoord ligt in de relatie tussen lichaamstemperatuur en stofwisseling.

Een koude schildpad in koud water heeft een langzame stofwisseling. Hoe kouder het wordt, hoe langzamer het metabolisme, wat zich vertaalt in een lagere energie- en zuurstofbehoefte.

Wanneer schildpadden overwinteren, ze vertrouwen op opgeslagen energie en nemen zuurstof op uit het vijverwater door het over lichaamsoppervlakken te verplaatsen die in één lijn liggen met bloedvaten. Op deze manier, ze kunnen genoeg zuurstof krijgen om in hun minimale behoeften te voorzien zonder hun longen te gebruiken. Schildpadden hebben één gebied dat bijzonder goed doorbloed is:hun achterste.

Zien, Ik maakte geen grapje, schildpadden kunnen echt door hun peuken ademen. (De technische term is cloaca-ademhaling.)

Niet bevroren, gewoon koud

Wij zijn geen schildpadden. Wij zijn endothermen -dure metabole warmteovens - die ons lichaam constant van voedsel moeten voorzien om lichaamswarmte te genereren en een constante temperatuur te behouden om in leven te blijven.

Als het buiten koud is, we stapelen kleding op om metabolische warmte vast te houden en warm te blijven. We konden nooit genoeg zuurstof opnemen over onze gevasculariseerde oppervlakken, anders dan onze longen, om aan de grote vraag naar onze metabole ovens te voldoen.

voor mensen, een verandering in lichaamstemperatuur is een teken van ziekte, dat er iets mis is. Als de lichaamstemperatuur van een schildpad verandert, het is simpelweg omdat de omgeving warmer of kouder is geworden.

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

Water fungeert als temperatuurbuffer; het heeft een hoge soortelijke warmte, wat betekent dat het veel energie kost om de watertemperatuur te veranderen. De temperatuur van het vijverwater blijft in de winter vrij stabiel en een ectotherm die in dat water zit, zal een vergelijkbare stabiele lichaamstemperatuur hebben. Lucht, anderzijds, heeft een lage soortelijke warmte, dus de temperatuur fluctueert, en wordt het te koud om te overleven.

Krampachtige spieren

Een met ijs bedekte vijver levert twee problemen op voor schildpadden:ze kunnen niet naar boven komen om adem te halen, en komt er weinig nieuwe zuurstof in het water. Daarbovenop, er zijn 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, de vijver wordt hypoxisch (laag zuurstofgehalte) of anoxisch (zuurstofarm). Sommige schildpadden kunnen water met een laag zuurstofgehalte aan, andere niet.

Bijtschildpadden en geverfde schildpadden tolereren deze stressvolle situatie door hun metabolisme om te schakelen naar een metabolisme dat geen zuurstof nodig heeft. Dit vermogen is geweldig, maar kan gevaarlijk zijn zelfs dodelijk, als het te lang duurt, omdat zuren zich ophopen in hun weefsels als gevolg van deze metabolische omschakeling.

Maar hoe lang is "te lang"? Zowel brekende schildpadden als geverfde schildpadden kunnen meer dan 100 dagen gedwongen onderdompeling bij koud water in het laboratorium overleven. Geschilderde schildpadden zijn de koningen van zuurstoftolerantie. Ze mobiliseren calcium uit hun schelpen om het zuur te neutraliseren, op vrijwel dezelfde manier nemen we calciumbevattende maagzuurremmers voor brandend maagzuur.

In de lente, wanneer anaërobe schildpadden uit hun winterslaap komen, ze zijn eigenlijk één grote spierkramp. Het is net als wanneer je hard gaat hardlopen - je lichaam schakelt over op anaëroob metabolisme, melkzuur bouwt zich op en je krijgt kramp. De schildpadden zijn wanhopig om in de zon te zonnebaden om hun lichaamstemperatuur te verhogen, om hun metabolisme op gang te brengen 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. De opkomst van de lente kan een gevaarlijke tijd zijn voor deze lethargische schildpadden.

Koud weer schildpadden volgen

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

Begrijpen wat ze in de winter doen en nodig hebben, is essentieel voor hun instandhouding en bescherming van hun leefgebied. vooral gezien het feit dat tweederde van de schildpaddensoorten met uitsterven wordt bedreigd.

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

We hebben ontdekt dat alle soorten ervoor kiezen om te overwinteren in waterrijke locaties die net boven het vriespunt zweven, dat ze zich onder het ijs voortbewegen, overwinteren in groepen en keren winter na winter terug naar dezelfde plaatsen.

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

Dus, Ik doe wat elke toegewijde bioloog zou doen:ik stuur mijn studenten eropuit om veldonderzoek te doen bij -25 ℃. We zijn hier niet beperkt tot de biologie van mooi weer.

Daarnaast, er is ongeëvenaarde schoonheid in een Canadees winterlandschap, vooral als je je al die geweldige schildpadden onder het ijs voorstelt, door hun kont ademen.

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