známky pádu #10: kam jdou žáby v zimě?

před pár týdny Jane Viti, jeden z mých pedagogických kolegů, se mě zeptal, co se bude dít na dvě žáby, které žili ve svém malém, dvorek rybník celé léto., Jak jsme o ní mluvili žabí vzhled, chování, a písně jsem se rozhodl, že musí být Severní zelené žáby (Lithobates clamitans melanota), a od ní rybník je poměrně mělký a očekává se, že zmrazit během zimy, a také proto, že je obklopen velmi hustou růstu myrty, jsem spekuloval, že zelené žáby (což může přezimovat pod vodou nebo pod zemí) by odejít brzy-k-být-pevné rybník a kopat zimoviště v půdě pod ochranný kryt z myrty. Ale tam, kde tyto žáby sedí v zimě, byl jen začátek tohoto příběhu., Žáby jsou ektotermní živočichové (oni se spoléhají na teplo z jejich prostředí, na jejich tělesné teplo) a zdá poměrně náchylné k zamrznutí pevné ve velmi chladné zimy v Západní Pensylvánii, i když byli pod zemí nebo pod vodou. Jak mohli přežít toto extrémní tepelné trauma?

Ve své Buněčné Biologii jsem mluvit o změny, které lze vidět v buněčných membránách v obou obojživelníků (jako zelené žáby) a plazů (jako želvy a hady), pokud sezónní teploty začnou klesat., Stimuluje se enzym, který začíná přidávat dvojné vazby na mastné kyseliny fosfolipidů buněčné membrány. Tento enzym „desaturase“ způsobuje, že změněné mastné kyseliny jsou pokřivenější a tím méně schopné držet se pohromadě. To snižuje bod tuhnutí (které se obvykle označuje jako „tání“ z nějakého důvodu) buněčné membrány a udržuje membránu „fluid“ a funkční na nižší a nižší teploty. Také obojživelníci přidávají cholesterol do svých buněčných membrán a tyto steroidy dále udržují mastné kyseliny v shlukování i při klesajících teplotách.,

Tyto změny pomáhají udržet naše žába aktivní při teplotách, které jsou nižší než optimální, ale nakonec se teploty začnou blížit k bodu mrazu vody, a žába je v nebezpečí, buněčné a tkáňové poškození od zmrazení vody v krev a cytoplazmě.

Pojďme se druhý a přemýšlet o lidech. Když je kůže vystavena příliš dlouho mrazivým teplotám, buňky jsou zničeny a dochází k“ omrzlinám“. Proč buňky umírají?, Za prvé, průtok krve do studené části těla je omezena s cílem zabránit nadměrné tělesné ztráty tepla (lidé jsou endotermické organismů, kteří používají teplo z jejich metabolické aktivity generovat jejich tělesné teplo, a tam je jen tolik tepelné energie, jít kolem!). Nedostatek průtoku krve do tkáně znamená, že kyslík již není dodáván a může dojít k buněčné smrti z nedostatku kyslíku. Také, a možná bezprostřednější obavy, nedostatek teplé krve vstupující do tkáně znamená, že tekutiny v tkáni a v jejích buňkách mohou začít mrznout., Obvykle intersticiální tekutina kolem buněk nejprve zamrzne a tyto ledové krystaly skutečně začnou vytahovat vodu z vnitřku buněk. Na chvíli může tato dehydratační událost skutečně zadržet cytoplazmatické zmrazení, ale nakonec bude buňka nevratně poškozena (tj. „zabita“) nadměrnou dehydratací nebo nevyhnutelným zmrazením cytoplazmy.

ale vraťme se k našim žábám: předtím, než jsou žáby vystaveny mrazivým teplotám, podstoupí mnoho fyziologických změn kromě změn buněčné membrány, které jsem uvedl výše., Jejich játra začínají syntetizovat a uvolňovat velké množství glukózy („cukru“) do krevních toků. Tyto cukry jsou absorbovány buňkami těla, což způsobuje, že cytoplazma je tlustá a sirupovitá a stále více hypertonická vůči okolním intersticiálním tekutinám. Také žába uvolňuje do krevního oběhu speciální proteiny nazývané proteinové nukleázy (nebo „PIN“). Tyto proteiny budou stimulovat zmrazení vody v krevním řečišti, které pak inhibuje potenciálně smrtelné zmrazení vody cytoplazmy uvnitř buněk!, Když jsou žáby konečně vystaveny skutečně mrazivým teplotám, kůže a pak zbytek těla ztuhne (jsou jako malé skalní sochy žab!), ale zmrazení je primárně omezeno na krev a tekutiny kolem buněk! Tvoří ledové krystaly v intersticiální tekutiny čerpat vodu ven z buněk (stejně jako v lidské omrzliny), ale vysoké hladiny cukru uvnitř buňky nejen působí jako přírodní nemrznoucí směs pro mobil, ale také pověsit na dostatek vody tak, že články nebudou vysychat k bodu smrti!,

Suchozemské žáby (jako Americký ropucha (Bufo americanus), dřevo, žába (Rana sylvatica), spring peeper (Hyla crucifer), šedá rosnička (Hyla versicolor) a severní zelená žába, když se rozhodne přezimovat na zemi), v podstatě se nechají zmrazit v jejich půdy úkrytů. Dřevo žáby a žáby ani jít dolů do půdy, ale jen pohřbít se v hromadách listí a přečkat měsících mrazu., Během teplých kouzel mohou tyto pozemské hibernátory dokonce rozmrazit a pohybovat se, ale obvykle pak znovu zamrznou a usadí se zpět do svých zimních slumů. Poznamenal jsem v několika jaro a léto blogy letos velmi velké množství šedé rosničky ve stromech kolem mého pole a zahradu. Zajímalo by mě, jestli všechny listy, které nechávám hromadí pod stromy (protože moje selektivní list-hrabání politik) za předpokladu, že tyto velké bytosti s dostatečnou zimní stanoviště prospěch růstu jejich populace?,

Vodní žáby (stejně jako leopard žába (Rana pipens) a Americký skokan volský (Lithobates catesbeianus) a severní zelená žába, když se rozhodne přezimovat v těle vodu) strávit zimě, pokud není zmrzlá pak téměř tak ve stále tekuté prostředí svých rybníků nebo bazénů. Nemají zahrabávají do bahna těchto systémů proto musí i nadále vyzvednout kyslík z okolní vody přes jejich kůži., Někdy klesají na dno svých bazénů nebo rybníků (jsou poměrně pevné a nemají v plicích žádný vzduch), ale musí udržovat kontakt s vodou bohatou na kyslík, aby přežili. Mohou také trochu plavat, když se zahřívají během klidu v zimním chladu. Vodní žáby mohou přežít zmrazení pevné látky v ledu, ale nevím, jak dlouho mohou žít tímto způsobem. Nedostatek kyslíku by byl jistě fatální, kdyby ledový obal přetrvával příliš mnoho týdnů.,

Takže, na další studená podzimní noc, když sedíte v teplém domě zabalené v afghánské nebo svetr, dejte si trochu zmrzlé žáby venku, kteří čekají na svou osobní Jaře taje přijít.

---