Ang Lihim sa Turtle Hibernation: Butt-Breathing


Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang Pag-uusap. Ang publikasyon ay nag-ambag ng artikulo sa Live Science's Mga Dalubhasang Dalubhasa: Op-Ed & Insights .

Upang huminga o huwag huminga, iyon ang tanong.

Ano ang mangyayari kung ikaw ay nalubog sa isang pond na kung saan ang temperatura ng tubig hovered lamang sa itaas nagyeyelo at ibabaw ay nalimitahan sa pamamagitan ng isang takip ng yelo para sa 100 araw?

Well, malinaw naman gusto mo mamatay.

At iyon ay dahil hindi ka cool na bilang isang pagong. At sa pamamagitan ng cool na hindi ko lamang ibig sabihin ng kamangha-manghang, ibig sabihin ko literal cool na, tulad ng sa malamig.

Ngunit ang mga pagong ay maaaring, na isa lamang sa maraming mga kadahilanan na ang mga pagong ay tunay na kahanga-hanga.

Bilang isang ectotherm – isang hayop na umaasa sa isang panlabas na pinagmulan ng init – temperatura ng katawan ng isang pagong ay sumusubaybay sa kapaligiran nito. Kung ang pond ng tubig ay 1 ℃, gayon din ang katawan ng pagong.

Ngunit ang mga pagong ay may mga baga at humihinga ang hangin. Kaya, paano posible para sa kanila na mabuhay sa isang matitibay pond na may takip ng yelo na pumipigil sa kanila na umakyat sa hangin? Ang sagot ay nasa relasyon sa pagitan ng temperatura ng katawan at metabolismo.

Ang malamig na pagong sa malamig na tubig ay may mabagal na metabolismo. Ang mas malamig na ito ay nakakakuha, ang mas mabagal na metabolismo nito, na nagta-translate sa mas mababang enerhiya at pangangailangan ng oxygen.

Kapag ang mga pagong ay naghuhulog ng hibernate, umaasa sila sa naka-imbak na enerhiya at binabayaran ang oxygen mula sa pond ng tubig sa pamamagitan ng paglipat nito sa buong ibabaw ng katawan na mapula sa mga daluyan ng dugo . Sa ganitong paraan, makakakuha sila ng sapat na oxygen upang suportahan ang kanilang mga kaunting pangangailangan nang hindi ginagamit ang kanilang mga baga. Ang mga pagong ay may isang lugar na lalong mahusay na vascularized – ang kanilang mga butts.

Kita n'yo, hindi ako nakikipagkuwentuhan, ang mga pagong ay talagang makahinga sa kanilang mga butts. (Ang teknikal na termino ay cloacal respiration.)

Kami ay hindi pagong. Kami ay mga endotherms – mahal na metabolic heat furnaces – na kinakailangang patuloy na mag-fuel ng ating mga katawan sa pagkain upang makabuo ng init ng katawan at mapanatili ang isang pare-pareho ang temperatura upang manatiling buhay at maayos.

Kapag malamig na ito, kami ay nagtatapon sa mga damit upang bitag metabolic init at manatiling mainit. Hindi namin maaaring kunin ang sapat na oxygen sa aming vascularized ibabaw, maliban sa aming mga baga, upang matustusan ang mataas na pangangailangan ng aming mga metabolic furnace.

Para sa mga tao, ang pagbabago sa temperatura ng katawan ay isang tanda ng sakit, na may isang bagay na mali. Kapag ang temperatura ng katawan ng pagong ay nagbabago, ito ay dahil lamang sa ang kapaligiran ay nagiging mas mainit o mas malamig.

Ngunit kahit na ang ectotherms ay may mga limitasyon. Sa napakakaunting mga eksepsiyon (hal., Mga pagong sa kahon), ang mga pagong ng adult ay hindi maaaring mabuhay sa mga temperatura ng pagyeyelo; hindi sila maaaring makaligtas sa pagkakaroon ng kristal ng yelo sa kanilang mga katawan. Ito ang dahilan kung bakit ang mga pagong sa tubig-tabang ay naghuhulog ng hibernate sa tubig, kung saan ang kanilang mga temperatura sa katawan ay nananatiling medyo matatag at hindi magiging pababa sa pagyeyelo.

Gumagana ang tubig bilang isang buffer ng temperatura; ito ay may isang mataas na tiyak na init, na nangangahulugan na ito ay tumatagal ng maraming enerhiya upang baguhin ang temperatura ng tubig. Ang temperatura ng tubig ng tubig ay nananatiling matatag sa taglamig at ang isang ectotherm na nakaupo sa tubig na iyon ay magkakaroon ng isang katulad na matatag na temperatura ng katawan. Ang hangin, sa kabilang banda, ay may mababang espesipikong init kaya ang temperatura nito ay nagbabago, at nagiging sobrang malamig para sa kaligtasan ng pagong.

Ang isang yamang sakop na yelo ay nagtatanghal ng dalawang suliranin para sa mga pagong: hindi sila maaaring lumabas kumuha ng hininga, at maliit na bagong oxygen ang nakukuha sa tubig. Sa ibabaw nito, may iba pang mga critters sa pond na nag-aalis ng oxygen na ginawa ng mga nabubuhay sa tubig sa panahon ng tag-init.

Sa taglamig, habang ginagamit ang oxygen, ang pond ay magiging hypoxic (mababang oxygen content) o anoxic (nahulog ng oxygen). Ang ilang mga pagong ay maaaring humawak ng tubig na may mababang oxygen na nilalaman – ang iba ay hindi maaaring.

Ang pag-snap ng mga pagong at pininturahan ang mga pagong ay pinahihintulutan ang nakababahalang sitwasyon sa pamamagitan ng paglipat ng kanilang metabolismo sa isa na hindi nangangailangan ng oxygen. Ang kakayahang ito ay kamangha-manghang, ngunit maaaring mapanganib, kahit na nakamamatay, kung ito ay tumatagal ng masyadong mahaba, dahil ang mga asido ay nagtatayo sa kanilang mga tisyu bilang resulta ng metabolic switch na ito

Ngunit gaano katagal ang "masyadong mahaba?" Ang parehong snapping turtles at pininturahan ang mga pagong ay nakasalalay sa sapilitang paglubog sa malamig na temperatura ng tubig sa lab sa mahigit na 100 araw. Ang pininturong mga pagong ay mga hari ng pagpapahintulot ng anoxia. Ipinakilos nila ang kaltsyum mula sa kanilang mga shell upang i-neutralize ang acid, sa gayunding paraan ng pagkuha ng calcium-containing antacids para sa heartburn.

Sa tagsibol, kapag ang anaerobic turtles lumabas mula sa pagtulog sa panahon ng taglamig, sila ay isa lamang malaking kalamnan cramp. Ito ay tulad ng kapag pumunta ka para sa isang matigas na run – ang iyong katawan switch sa anaerobic metabolismo, lactic acid build up at makakuha ka ng isang pulikat. Ang mga pagong ay desperado na magpainit sa araw upang dagdagan ang temperatura ng kanilang katawan, upang sunugin ang kanilang pagsunog ng pagkain sa katawan at alisin ang mga produktong acidic na ito.

At mahirap na ilipat kapag sila ay na crampy, paggawa ng mga ito mahina laban sa mga mandaragit at iba pa mga panganib. Ang paglitaw ng tagsibol ay maaaring maging isang mapanganib na oras para sa mga nakakapagod na pagong.

Ang mga biologist sa larangan ay may posibilidad na magsagawa ng kanilang pananaliksik sa panahon ng tagsibol at tag-init, kapag ang mga hayop ay pinaka aktibo. Ngunit sa Ontario, kung saan ang taglamig ay mahaba, maraming species ng pagong ang hindi aktibo sa kalahati ng kanilang buhay.

Ang pag-unawa sa kung ano ang kanilang ginagawa at kailangan sa panahon ng taglamig ay mahalaga sa kanilang pag-iingat at proteksyon sa tahanan, lalung-lalo na ng dalawang-ikatlong species ng pagong ay nasa panganib ng pagkalipol.

Sinusubaybayan ng aking grupo ng pananaliksik ang ilang mga species ng mga freshwater turtle sa panahon ng kanilang pagtulog sa panahon ng taglamig. Isama namin ang mga maliliit na aparato sa mga shell ng mga pagong na sumusukat sa temperatura at pinapayagan kaming sundin ang mga ito sa ilalim ng yelo.

Nalaman namin na ang lahat ng uri ng hayop ay pumili ng hibernate sa mga lugar ng basura na hover sa itaas ng pagyeyelo, na lumilibot sila sa ilalim ng yelo, hibernate sa mga grupo at bumalik sa parehong mga lugar taglamig pagkatapos ng taglamig.

Sa kabila ng lahat ng gawaing ito, alam pa rin namin ang maliit na bahagi ng bahaging ito ng buhay ng mga pagong.

Kaya ginagawa ko ang gagawin ng sinumang gumawa ng biologist: Ipinadala ko ang aking mga mag-aaral upang magawa ang field research sa -25 ℃. Hindi namin pinaghihigpitan ang biological fair-weather dito.

Bukod, walang kapantay na kagandahan sa landscape ng taglamig ng Canada, lalo na kapag nakikita mo ang lahat ng mga kahanga-hangang pagong sa ilalim ng yelo, na humihinga sa pamamagitan ng kanilang mga butts.

Jacqueline Litzgus, Propesor, Kagawaran ng Biology, Laurentian University

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation. Basahin ang orihinal na artikulo.