In che modo gli animali sopravvivono al freddo? Antigelo e pelliccia sono solo l'inizio

Mentre il tempo fuori può davvero spaventarsi quest'inverno, un parka, un cappello lavorato a maglia, calze di lana, stivali isolati e forse un fuoco scoppiettante rendono le cose sopportabili per le persone che vivono in climi freddi. Ma che dire di tutta la fauna selvaggia là fuori? Non si congeleranno?

Chiunque abbia camminato con il proprio cane quando le temperature sono fredde sa che i cani tremano e preferiscono una zampa fredda, il che spiega in parte il boom dell'industria dell'abbigliamento per animali domestici. Ma scoiattoli e cardinali non hanno cappotti o stivaletti alla moda.

Infatti, la fauna selvatica può soccombere al congelamento e all'ipotermia, proprio come le persone e gli animali domestici. Negli Stati Uniti settentrionali, le code sfuocate di opossum sono una vittima comune di esposizione al freddo. Ogni tanto un insolito schiocco di freddo in Florida si traduce in iguane che cadono dagli alberi e lamantini che muoiono per lo stress da freddo.

Evitare il freddo è importante per preservare la vita o l'arto (o, nel caso dell'opossum, la coda) e l'opportunità di riprodursi. Questi imperativi biologici significano che la fauna deve essere in grado di provare freddo per cercare di evitare gli effetti dannosi dei suoi estremi. Le specie animali hanno il loro equivalente a quello che gli esseri umani sperimentano come quel morso spiacevole mescolato a una sensazione di spilli e aghi che ci spinge a scaldarci presto oa subirne le conseguenze. In effetti, i meccanismi del sistema nervoso per il rilevamento di un intervallo di temperature sono praticamente gli stessi tra tutti i vertebrati.

Una sfida invernale per gli animali a sangue caldo o endotermici, come sono scientificamente noti, è il mantenimento della temperatura corporea interna in condizioni di freddo. È interessante notare, tuttavia, che le soglie di rilevamento della temperatura possono variare in base alla fisiologia. Ad esempio, una rana a sangue freddo, cioè ectotermica, percepirà l'avviamento a freddo a una temperatura inferiore rispetto a un topo. Ricerche recenti dimostrano che i mammiferi in letargo, come lo scoiattolo di terra tredici foderato, non avvertono il freddo fino a temperature più basse rispetto agli endotermi che non sono in letargo.

Quindi gli animali sanno quando fa freddo, solo a temperature diverse. Quando il mercurio precipita, la sofferenza della natura o semplicemente il flusso ghiacciato?

Una soluzione: rallentare e controllare

Molti endotermici di clima freddo mostrano un torpore: uno stato di attività ridotta. Sembrano stanno dormendo. Poiché gli animali capaci di torpore si alternano tra la regolazione interna della temperatura corporea e l'influenza dell'ambiente, gli scienziati li considerano "eterotermi". In condizioni difficili, questa flessibilità offre il vantaggio di una temperatura corporea più bassa - in particolare in alcune specie, anche sotto il Punto di congelamento di 32 gradi Fahrenheit - che non è compatibile con molte funzioni fisiologiche. Il risultato è un tasso metabolico più basso, e quindi una minore domanda di energia e cibo. L'ibernazione è una versione prolungata del torpore.

Torpor ha benefici in termini di risparmio energetico per la fauna di piccole dimensioni in particolare - pensa a pipistrelli, uccelli canori e roditori. Perdono naturalmente il calore più velocemente perché la superficie del loro corpo è grande rispetto alla loro dimensione complessiva. Per mantenere la loro temperatura corporea entro il range normale, devono consumare più energia rispetto ad un animale dal corpo più grande. Ciò è particolarmente vero per gli uccelli che mantengono temperature corporee medie più elevate rispetto ai mammiferi.

Sfortunatamente, il torpore non è una soluzione perfetta per sopravvivere alle condizioni di freddo dato che viene fornito con compromessi, come ad esempio un rischio maggiore di diventare il pranzo di un altro animale.

Adattamenti che aiutano

Non sorprende che gli animali abbiano evoluto altri adattamenti per alterare il clima dei mesi invernali.

Le specie della fauna selvatica alle latitudini settentrionali tendono ad avere un corpo più grande con appendici più piccole rispetto ai loro parenti stretti più vicini ai tropici. Molti animali hanno comportamenti evoluti per aiutarli a sconfiggere il freddo: allevare, dennare, scavare e appollaiarsi nelle cavità sono tutte buone difese. E alcuni animali sperimentano cambiamenti fisiologici con l'avvicinarsi dell'inverno, costruendo riserve di grasso, facendo crescere pellicce più spesse e intrappolando uno strato isolante di aria contro la pelle sotto la pelliccia o le piume.

La natura ha escogitato altri trucchetti per aiutare i vari animali ad affrontare condizioni che le persone, per esempio, non sarebbero in grado di sopportare.

Ti sei mai chiesto come mai le oche possono apparire comodamente sul ghiaccio o sugli scoiattoli nella neve a piedi nudi? Il segreto è la stretta vicinanza delle arterie e delle vene nelle loro estremità che crea un gradiente di riscaldamento e raffreddamento. Mentre il sangue dal cuore viaggia verso le dita dei piedi, il calore dell'arteria si trasferisce alla vena trasportando sangue freddo dalle dita dei piedi al cuore. Questo scambio di calore in controcorrente consente al nucleo del corpo di rimanere caldo limitando la perdita di calore quando le estremità sono fredde, ma non così fredde da provocare danni ai tessuti. Questo sistema efficiente è utilizzato da molti uccelli e mammiferi terrestri e acquatici, e spiega anche come avviene lo scambio di ossigeno nelle branchie dei pesci.

A proposito di pesce, come fanno a non congelarsi dall'interno in acque ghiacciate? Fortunatamente, il ghiaccio galleggia perché l'acqua è più densa come un liquido, consentendo ai pesci di nuotare liberamente in temperature non proprio sotto la superficie solidificata. Inoltre, il pesce può mancare del recettore sensibile al freddo condiviso da altri vertebrati. Hanno, tuttavia, hanno enzimi unici che consentono alle funzioni fisiologiche di continuare a temperature più fredde. Nelle regioni polari, i pesci hanno anche speciali "proteine ​​antigelo" che si legano ai cristalli di ghiaccio nel loro sangue per prevenire la cristallizzazione diffusa.

Un'altra arma segreta nei mammiferi e negli uccelli durante lunghi periodi di esposizione al freddo è il tessuto adiposo bruno o "grasso bruno", che è ricco di mitocondri. Anche nelle persone, queste strutture cellulari possono rilasciare energia sotto forma di calore, generando calore senza le contrazioni muscolari e l'inefficienza energetica implicata nel brivido, un altro modo in cui il corpo cerca di riscaldarsi. Questa produzione di calore senza tregua probabilmente spiega perché le persone ad Anchorage possono tranquillamente indossare pantaloncini e magliette su un giorno di primavera Fahrenheit di 40 gradi.

Ovviamente, la migrazione può essere un'opzione, sebbene sia costosa in termini di costi energetici per la fauna selvatica e finanziariamente per le persone che vogliono avvicinarsi all'equatore.

Come specie, gli esseri umani hanno la capacità di acclimatarsi in una certa misura - alcuni di noi più di altri - ma non siamo particolarmente adatti al freddo. Forse è per questo che è difficile guardare fuori dalla finestra in una giornata gelida e non sentirsi male per uno scoiattolo accovacciato mentre il vento invernale sferza la sua pelliccia. Potremmo non sapere mai se gli animali temono l'inverno - è difficile valutare la loro esperienza soggettiva. Ma la fauna selvatica ha una varietà di strategie che migliorano la sua capacità di resistere al freddo, assicurandosi che vivano per vedere un'altra primavera.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Bridget B. Baker. Leggi l'articolo originale qui.