tegn på Efterår # 10: Hvor går frøerne om vinteren?

for Et par uger siden Jane Viti, en af min undervisning kolleger, der spurgte mig, hvad der skulle ske med de to frøer, der havde boet i hendes lille baggård dam hele sommeren., Som vi talte om hendes frøer’ udseende, adfærd, og de sange jeg har besluttet, at de skal være Nordlige grønne frøer (Lithobates clamitans melanota), og da hendes dam er ganske lavvandet, og som forventes at fryse fast i løbet af vinteren, og også fordi det er omgivet af en meget tæt vækst af myrtle, jeg spekuleret på, at den grønne frøer (som enten kan gå i dvale, under vandet eller under jorden) ville forlade den snart-til-være-solid dam og grave en hibernaculum i jorden under det beskyttende dæksel af myrtle. Men hvor disse frøer sidder ude vinteren var bare begyndelsen på denne historie., Frøer er ectothermic (de er afhængige af varmen i deres miljø for deres kropsvarme) og synes ganske sårbare til at fryse fast i de meget kolde vintre i det Vestlige Pennsylvania, selv om de var under jorden eller vandet. Hvordan kunne de overleve dette ekstreme termiske traume?

i min cellebiologi klasse taler jeg om ændringer, der kan ses i cellemembraner i både amfibier (som den grønne frø) og krybdyr (som skildpadder og slanger), da sæsonbestemte temperaturer begynder at falde., Et en .ym stimuleres, der begynder at tilføje dobbeltbindinger til fedtsyrerne i cellemembranen phospholipider. Dette” desaturase ” – en .ym gør de ændrede fedtsyrer mere skæve og dermed mindre i stand til at klæbe sammen. Dette reducerer frysepunktet (som normalt kaldes “smeltepunktet” af en eller anden grund) af den cellulære membran og holder membranen “flydende” og funktionel ved lavere og lavere temperaturer. Også, padder tilføje kolesterol til deres cellemembraner, og disse steroider yderligere holde fedtsyrerne fra sammenklumpning sammen selv ved faldende temperaturer.,

disse ændringer hjælper med at holde vores frø aktiv ved temperaturer, der er lavere end optimale, men til sidst begynder temperaturer at nærme sig frysepunktet for vand, og Frøen er i fare for celle-og vævsskade fra frysning af vandet i dets Blod og cytoplasma.

Lad os tage et andet og tænke på mennesker. Når huden udsættes for længe for frysetemperaturer, ødelægges cellerne, og der opstår” frostskader”. Hvorfor dør cellerne?, For det første begrænses blodstrømmen i den kolde kropsdel for at forhindre overdreven kropsvarmetab (mennesker er endoterme organismer, der bruger varmen fra deres metaboliske aktiviteter til at generere deres kropsvarme, og der er kun så meget varmeenergi at gå rundt!). Manglen på blodgennemstrømning i vævet betyder, at ilt ikke længere leveres, og celledød fra mangel på ilt kan forekomme. Også, og måske af en mere umiddelbar bekymring, manglen på varmt blod ind i vævet betyder, at væskerne i vævet og i dets celler kan begynde at fryse., Normalt fryser den interstitielle væske omkring cellerne først, og disse iskrystaller begynder faktisk at trække vand ud af indersiden af cellerne. I et stykke tid kan denne dehydreringsbegivenhed faktisk holde cytoplasmatisk frysning, men til sidst vil cellen blive irreversibelt beskadiget (dvs. “dræbt”) ved enten overdreven dehydrering eller ved den uundgåelige frysning af dens cytoplasma.

men lad os komme tilbage til vores frøer: før frøerne udsættes for frysetemperaturer, gennemgår de mange fysiologiske ændringer ud over de cellemembranændringer, jeg har nævnt ovenfor., Deres lever begynder at syntetisere og frigive store mængder glukose (“sukker”) i deres blodstrømme. Disse sukkerarter absorberes af kroppens celler, hvilket får cytoplasmaet til at blive tyk og sirupagtig og i stigende grad hypertonisk til de surrouding interstitielle væsker. Frøen frigiver også specielle proteiner kaldet Proteinis nukleaser (eller” PIN ‘s”) i deres blodstrøm. Disse proteiner vil stimulere frysning af vandet i blodstrømmen, som derefter vil hæmme den potentielt dødelige frysning af vandet i cytoplasmaet inde i cellerne!, Når frøerne endelig udsættes for virkelig frysetemperaturer, fryser huden og derefter fryser resten af kroppen Fast (de er som små stenstatuer af frøer!), men frysningen er primært begrænset til blodet og til væsker omkring cellerne! De dannende iskrystaller i den interstitielle væske trækker vand ud af cellerne (ligesom i menneskelig frostskader), men de høje niveauer af sukker inde i cellerne fungerer ikke kun som en naturlig frostvæske for cellen, men hænger også på nok vand, så cellerne ikke dehydrerer til dødspunktet!,

Terrestriske frøer (som den Amerikanske tudse (Bufo americanus), træ frø (Rana sylvatica), foråret peeper (Hyla crucifer), den grå tree frog (Hyla versicolor) og den nordlige grøn frø, når den beslutter sig for at gå på land) dybest set lade sig fryse fast i deres jord gemmesteder. Træfrøer og træfrøer går ikke engang ned i jorden, men begraver sig bare i bunker med blade og kører ud i månederne med frysetemperaturer., Under varme trylleformularer kan disse jordbaserede dvaletilstand endda tø ud og bevæge sig rundt, men de fryser typisk derefter igen og sætter sig tilbage i deres vinterslumring. Jeg bemærkede i flere forårs – og sommerblogger i år det meget store antal grå træfrøer i træerne omkring mit felt og gård. Jeg spekulerer på, om alle de blade, som jeg har ladet hober sig op under mine træer (på grund af mine selektive blad-raking politikker) forudsat disse store skabninger med tilstrækkelig vinter levested til at favorisere væksten i deres befolkning?,

Akvatiske frøer (som leopard frø (Rana pipens) og den Amerikanske bullfrog (Lithobates catesbeianus) og den nordlige grøn frø, når den beslutter sig til at overvintre i en krop af vand) tilbringer vinteren, hvis ikke frosne, så næsten så i den stadig flydende miljøet i deres damme eller bassiner. De begraver sig ikke i mudderne i disse systemer, fordi de skal fortsætte med at hente ilt fra det omgivende vand gennem deres hud., Nogle gange synker de til bunden af deres puljer eller damme (de er ret solide og har ingen luft i lungerne), men de skal holde kontakten med det iltrige vand for at overleve. De kan også svømme lidt om, når de varmer op under pauser i vinterkulden. Akvatiske frøer kan overleve frysning fast i is, men jeg ved ikke, hvor længe de kan leve på den måde. Manglen på ilt ville helt sikkert være dødelig, hvis isindkapslingen varede i for mange uger.,

så på den næste kolde efterårsnat, når du sidder i dit varme hus indpakket i en afghansk eller en s .eater, skal du tænke på de små frosne frøer udenfor, der venter på, at deres personlige Forårstø kommer.

---