ความลับในการจำศีลเต่า: การหายใจด้วยก้น

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกที่บทสนทนาสิ่งพิมพ์มีส่วนร่วมในบทความเกี่ยวกับ Live Science'sVoices Expert: Op-Ed & Insights-

เพื่อหายใจหรือไม่หายใจนั่นคือคำถาม

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณจมอยู่ใต้น้ำในสระน้ำที่อุณหภูมิของน้ำลอยอยู่เหนือการแช่แข็งและพื้นผิวถูกปกคลุมด้วยฝาน้ำแข็งเป็นเวลา 100 วัน?

เห็นได้ชัดว่าคุณจะตาย

และนั่นเป็นเพราะคุณไม่เจ๋งเหมือนเต่า และด้วยความเท่ห์ฉันไม่ได้หมายถึงน่าทึ่งฉันหมายถึงความเย็นอย่างแท้จริงเหมือนในความหนาวเย็น นอกจากนี้คุณไม่สามารถหายใจผ่านก้นของคุณ

แต่เต่าสามารถซึ่งเป็นเพียงหนึ่งในหลาย ๆ เหตุผลที่เต่านั้นยอดเยี่ยมอย่างแท้จริง

อากาศหนาวช้าลง

ในฐานะ ectotherm - สัตว์ที่อาศัยแหล่งความร้อนภายนอก - อุณหภูมิร่างกายของเต่าจะติดตามสภาพแวดล้อมของมัน หากน้ำในบ่อคือ 1 ℃ร่างกายของเต่าก็เช่นกัน

แต่เต่ามีปอดและสูดอากาศ ดังนั้นเป็นไปได้อย่างไรที่พวกเขาจะอยู่รอดในบ่อเย็น ๆ ด้วยฝาน้ำแข็งที่ป้องกันไม่ให้พวกเขาขึ้นมาเพื่อออกอากาศทางอากาศ? คำตอบอยู่ในความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิของร่างกายและการเผาผลาญ

เต่าเย็นในน้ำเย็นมีการเผาผลาญช้า ยิ่งเย็นลงยิ่งเมแทบอลิซึมของมันช้าลงซึ่งแปลเป็นพลังงานที่ต่ำลงและความต้องการออกซิเจน

เมื่อเต่าไฮเบอร์เนตพวกเขาพึ่งพาพลังงานที่เก็บไว้และการดูดซึมออกซิเจนจากน้ำในบ่อโดยการเคลื่อนย้ายไปทั่วพื้นผิวร่างกายที่ล้างด้วยเส้นเลือด ด้วยวิธีนี้พวกเขาสามารถได้รับออกซิเจนเพียงพอที่จะรองรับความต้องการน้อยที่สุดโดยไม่ต้องใช้ปอด เต่ามีพื้นที่หนึ่งที่มีหลอดเลือดเป็นพิเศษ - ก้นของพวกเขา

ดูสิฉันไม่ได้ล้อเล่นเต่าสามารถหายใจผ่านก้นของพวกเขาได้จริงๆ (คำศัพท์ทางเทคนิคคือการหายใจของ cloacal)

ไม่แช่แข็งแค่เย็น

เราไม่ใช่เต่า เราเป็น endotherms - เตาเผาเมตาบอลิซึมที่มีราคาแพง - ซึ่งจำเป็นต้องเติมเชื้อเพลิงให้กับร่างกายของเราด้วยอาหารเพื่อสร้างความร้อนในร่างกายและรักษาอุณหภูมิคงที่เพื่อให้มีชีวิตอยู่และดี

เมื่อมันเย็นเรากองเสื้อผ้าเพื่อดักความร้อนเมตาบอลิซึมและอบอุ่น เราไม่สามารถรับออกซิเจนได้มากพอบนพื้นผิวหลอดเลือดของเรานอกเหนือจากปอดของเราเพื่อให้ความต้องการเตาเผาเมตาบอลิซึมของเราสูง

สำหรับมนุษย์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกายเป็นสัญญาณของความเจ็บป่วยซึ่งมีบางอย่างผิดปกติ เมื่ออุณหภูมิร่างกายของเต่าเปลี่ยนแปลงมันเป็นเพราะสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นหรือเย็นลง

แต่แม้กระทั่ง ectotherms ก็มีข้อ จำกัด มีข้อยกเว้นน้อยมาก (เช่นเต่ากล่อง) เต่าผู้ใหญ่ไม่สามารถอยู่รอดได้ พวกเขาไม่สามารถอยู่รอดได้มีผลึกน้ำแข็งในร่างกายของพวกเขา นี่คือเหตุผลที่เต่าน้ำจืดจำศีลในน้ำซึ่งอุณหภูมิร่างกายของพวกเขายังคงค่อนข้างคงที่และจะไม่ต่ำกว่าการแช่แข็ง

น้ำทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์อุณหภูมิ มันมีความร้อนที่เฉพาะเจาะจงสูงซึ่งหมายความว่าต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการเปลี่ยนอุณหภูมิของน้ำ อุณหภูมิของน้ำในบ่อยังคงค่อนข้างคงที่ในช่วงฤดูหนาวและ ectotherm นั่งอยู่ในน้ำนั้นจะมีอุณหภูมิของร่างกายที่เสถียรในทำนองเดียวกัน ในทางกลับกันอากาศมีความร้อนที่เฉพาะเจาะจงต่ำดังนั้นอุณหภูมิจึงผันผวนและเย็นเกินไปสำหรับการอยู่รอดของเต่า

กล้ามเนื้อ

บ่อที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งนำเสนอสองปัญหาสำหรับเต่า: พวกมันไม่สามารถหายใจได้และออกซิเจนใหม่เล็กน้อยลงไปในน้ำ ยิ่งไปกว่านั้นมีสัตว์เลื้อยคลานอื่น ๆ ในบ่อที่กินออกซิเจนที่ผลิตโดยพืชน้ำในช่วงฤดูร้อน

ในช่วงฤดูหนาวเมื่อออกซิเจนหมดแล้วบ่อจะกลายเป็น hypoxic (ปริมาณออกซิเจนต่ำ) หรือ anoxic (หมดจากออกซิเจน)เต่าบางตัวสามารถจัดการน้ำที่มีปริมาณออกซิเจนต่ำ - อื่น ๆ ไม่สามารถ

เต่านวลและเต่าทาสีทนต่อสถานการณ์ที่เครียดนี้ด้วยการเปลี่ยนเมตาบอลิซึมของพวกเขาเป็นหนึ่งที่ไม่ต้องการออกซิเจน ความสามารถนี้น่าทึ่ง แต่อาจเป็นอันตรายได้แม้จะตายถ้ามันดำเนินต่อไปนานเกินไปเพราะกรดสะสมอยู่ในเนื้อเยื่ออันเป็นผลมาจากสวิตช์เมตาบอลิซึมนี้

แต่นานแค่ไหน "นานเกินไป" เต่าทั้งสอง snapping และเต่าทาสีสามารถอยู่รอดได้ในน้ำใต้น้ำที่ถูกบังคับที่อุณหภูมิน้ำเย็นในห้องแล็บนานกว่า 100 วัน เต่าทาสีเป็นกษัตริย์แห่งความอดทน พวกเขาระดมแคลเซียมจากเปลือกหอยเพื่อต่อต้านกรดในทำนองเดียวกับที่เราใช้ยาลดกรดแคลเซียมสำหรับอิจฉาริษยา

ในฤดูใบไม้ผลิเมื่อเต่าแบบไม่ใช้ออกซิเจนโผล่ออกมาจากการจำศีลพวกมันเป็นตะคริวกล้ามเนื้อใหญ่ มันเหมือนกับเมื่อคุณไปหายาก - ร่างกายของคุณเปลี่ยนไปใช้เมตาบอลิซึมแบบไม่ใช้ออกซิเจนกรดแลคติกสร้างขึ้นและคุณจะได้รับตะคริว เต่าหมดหวังที่จะอาบแดดเพื่อเพิ่มอุณหภูมิร่างกายของพวกเขาเพื่อยิงการเผาผลาญของพวกเขาและกำจัดผลพลอยได้ที่เป็นกรดเหล่านี้

และมันก็ยากที่จะเคลื่อนไหวเมื่อพวกเขาเป็นตะคริวทำให้พวกเขาเสี่ยงต่อนักล่าและอันตรายอื่น ๆ การเกิดขึ้นของฤดูใบไม้ผลิอาจเป็นช่วงเวลาที่อันตรายสำหรับเต่าง่วงเหล่านี้

การติดตามเต่าอากาศหนาว

นักชีววิทยาภาคสนามมีแนวโน้มที่จะทำการวิจัยในช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อนเมื่อสัตว์มีความกระตือรือร้นมากที่สุด แต่ในออนแทรีโอที่ฤดูหนาวมีความยาวมีสายพันธุ์เต่าจำนวนมากไม่ได้ใช้งานสำหรับครึ่งหนึ่งของชีวิตของพวกเขา

การทำความเข้าใจสิ่งที่พวกเขาทำและต้องการในช่วงฤดูหนาวเป็นสิ่งจำเป็นต่อการอนุรักษ์และการปกป้องที่อยู่อาศัยโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อได้รับสิ่งนั้นสองในสามของสายพันธุ์เต่ามีความเสี่ยงต่อการสูญพันธุ์-

กลุ่มวิจัยของฉันได้ตรวจสอบเต่าน้ำจืดหลายชนิดในระหว่างการจำศีล เราติดอุปกรณ์เล็ก ๆ เข้ากับเปลือกของเต่าที่วัดอุณหภูมิและช่วยให้เราสามารถติดตามได้ภายใต้น้ำแข็ง

เราพบว่าทุกชนิด เลือกที่จะจำศีลในสถานที่ตั้งของพื้นที่ชุ่มน้ำที่ลอยอยู่เหนือการแช่แข็งว่าพวกเขาเคลื่อนที่ไปมาใต้น้ำแข็งโภชนาการในกลุ่มและกลับไปยังสถานที่เดียวกันในฤดูหนาวหลังฤดูหนาว

แม้จะมีงานทั้งหมดนี้เราก็ยังรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับชีวิตของเต่านี้

ดังนั้นฉันทำในสิ่งที่นักชีววิทยาที่มุ่งมั่นจะทำ: ฉันส่งนักเรียนออกไปทำวิจัยภาคสนามที่ -25 ℃ เราไม่ได้ จำกัด อยู่ที่ชีววิทยาสภาพอากาศที่ยุติธรรมที่นี่

นอกจากนี้ยังมีความงามที่ไม่มีใครเทียบได้ในภูมิทัศน์ฤดูหนาวของแคนาดาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณนึกภาพเต่าที่ยอดเยี่ยมเหล่านั้นทั้งหมดใต้น้ำแข็งหายใจผ่านก้นของพวกเขา

Jacqueline Litzgusศาสตราจารย์ภาควิชาชีววิทยาLaurentian University

บทความนี้ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกเมื่อบทสนทนา- อ่านบทความต้นฉบับ-