signes de L’Automne #10: où vont les grenouilles en hiver?

Il y a quelques semaines, Jane Viti, une de mes collègues enseignantes, m’a demandé ce qui allait arriver aux deux grenouilles qui avaient vécu dans son petit étang d’Arrière-cour tout l’été., Comme nous avons parlé de l’apparence, du comportement et des chansons de ses grenouilles, j’ai décidé qu’il s’agissait de grenouilles vertes du Nord (Lithobates clamitans melanota), et comme son étang est assez peu profond et devrait geler solide pendant l’hiver, et aussi parce qu’il est entouré d’une croissance très dense de myrte, j’ai spéculé que les grenouilles vertes (qui peuvent hiberner sous l’eau ou sous terre) quitteraient l’étang bientôt solide et creuseraient un hibernaculum dans le sol sous la couverture protectrice du myrte. Mais là où ces grenouilles sont assises, l’hiver n’était que le début de cette histoire., Les grenouilles sont ectothermiques (elles dépendent de la chaleur de leur environnement pour leur chaleur corporelle) et semblent assez vulnérables au gel solide dans les hivers très froids de L’ouest de la Pennsylvanie, même si elles étaient souterraines ou sous l’eau. Comment pourraient-ils survivre à ce traumatisme thermique extrême?

dans mon cours de biologie cellulaire, je parle des changements qui peuvent être observés dans les membranes cellulaires chez les amphibiens (comme la grenouille verte) et les reptiles (comme les tortues et les serpents) à mesure que les températures saisonnières commencent à baisser., Une enzyme est stimulée qui commence à ajouter des doubles liaisons des acides gras des phospholipides de la membrane cellulaire. Cette enzyme « désaturase » rend les acides gras altérés plus tordus et donc moins capables de coller ensemble. Cela réduit le point de congélation (généralement appelé « point de fusion” pour une raison quelconque) de la membrane cellulaire et maintient la membrane « fluide” et fonctionnelle à des températures de plus en plus basses. En outre, les amphibiens ajoutent du cholestérol à leurs membranes cellulaires, et ces stéroïdes empêchent en outre les acides gras de s’agglutiner, même à des températures décroissantes.,

Ces changements aident à maintenir notre grenouille active à des températures inférieures à la température optimale, mais finalement les températures commencent à approcher le point de congélation de l’eau, et la grenouille est à risque de dommages cellulaires et tissulaires dus au gel de l’eau dans son sang et son cytoplasme.

prenons une seconde et pensons aux gens. Lorsque la peau est exposée trop longtemps à des températures glaciales, les cellules sont détruites et des « engelures” se produisent. Pourquoi les cellules meurent?, Tout d’abord, le flux sanguin dans la partie froide du corps est réduit afin d’éviter une perte excessive de chaleur corporelle (les humains sont des organismes endothermiques qui utilisent la chaleur de leurs activités métaboliques pour générer leur chaleur corporelle et il n’y a que tellement d’énergie thermique pour faire le tour!). Le manque de flux sanguin dans les tissus signifie que l’oxygène n’est plus délivré et que la mort cellulaire par manque d’oxygène peut survenir. En outre, et peut-être d’une préoccupation plus immédiate, le manque de sang chaud entrant dans le tissu signifie que les fluides dans le tissu et dans ses cellules peuvent commencer à geler., Habituellement, le liquide interstitiel autour des cellules gèle en premier et ces cristaux de glace commencent à extraire l’eau de l’intérieur des cellules. Pendant un certain temps, cet événement de déshydratation peut en fait retarder la congélation cytoplasmique, mais finalement la cellule sera irréversiblement endommagée (c’est-à-dire « tuée”) par une déshydratation excessive ou par la congélation inévitable de son cytoplasme.

Mais revenons à nos grenouilles: avant que les grenouilles ne soient exposées à des températures glaciales, elles subissent de nombreux changements physiologiques en plus des changements de membrane cellulaire que j’ai énumérés ci-dessus., Leurs foies commencent à synthétiser et à libérer de grandes quantités de glucose (« sucre”) dans leurs flux sanguins. Ces sucres sont absorbés par les cellules du corps, ce qui fait que le cytoplasme devient épais et sirupeux et de plus en plus hypertonique aux fluides interstitiels environnants. En outre, la grenouille libère des protéines spéciales appelées nucléases de Glace protéique (ou” broches ») dans leur flux sanguin. Ces protéines stimuleront la congélation de l’eau dans le flux sanguin ce qui inhibera ensuite la congélation potentiellement mortelle de l’eau du cytoplasme à l’intérieur des cellules!, Lorsque les grenouilles sont finalement exposées à des températures vraiment glaciales, la peau, puis le reste du corps gèle solide (ce sont comme de petites statues rocheuses de grenouilles!), mais la congélation est principalement confinée au sang et aux fluides autour des cellules! Les cristaux de glace qui se forment dans le liquide interstitiel aspirent l’eau hors des cellules (tout comme dans les engelures humaines), mais les niveaux élevés de sucre à l’intérieur des cellules agissent non seulement comme un antigel naturel pour la cellule, mais s’accrochent également à suffisamment d’eau pour que les cellules ne se déshydratent pas jusqu’à la mort!,

Les grenouilles terrestres (comme le crapaud D’Amérique (Bufo americanus), la grenouille des bois (Rana sylvatica), le peeper de printemps (Hyla crucifer), la grenouille grise (Hyla versicolor) et la grenouille verte du Nord lorsqu’elle décide d’hiberner sur terre) se laissent essentiellement geler dans leurs cachettes de sol. Les grenouilles des bois et les grenouilles des arbres ne descendent même pas dans le sol, mais s’enterrent simplement dans des tas de feuilles et sortent des mois de températures glaciales., Pendant les périodes chaudes, ces hibernateurs terrestres peuvent même décongeler et se déplacer, mais ils gèlent généralement et se réinstallent dans leur sommeil hivernal. J’ai noté dans plusieurs blogs de printemps et d’été Cette année le très grand nombre de grenouilles grises dans les arbres autour de mon champ et de ma cour. Je me demande si toutes les feuilles que j’ai laissées s’empiler sous mes arbres (à cause de mes politiques sélectives de ratissage des feuilles) ont fourni à ces grandes créatures un habitat hivernal suffisant pour favoriser la croissance de leur population?,

Les grenouilles aquatiques (comme la grenouille léopard (Rana pipens) et le ouaouaron américain (Lithobates catesbeianus) et la grenouille verte du Nord lorsqu’elle décide d’hiverner dans un plan d’eau) passent l’hiver si elles ne sont pas gelées, alors presque dans l’environnement encore liquide de leurs étangs ou piscines. Ils ne s’enfouissent pas dans les boues de ces systèmes car ils doivent continuer à capter l’oxygène de l’eau environnante à travers leur peau., Parfois, ils coulent au fond de leurs piscines ou de leurs étangs (ils sont assez solides et n’ont pas d’air dans leurs poumons) mais ils doivent rester en contact avec l’eau riche en oxygène pour survivre. Ils peuvent également nager un peu quand ils se réchauffent pendant les accalmies dans le froid hivernal. Les grenouilles aquatiques peuvent survivre à la congélation solide dans la glace, mais je ne sais pas combien de temps elles peuvent vivre de cette façon. Le manque d’oxygène serait sûrement fatal si l’enrobage de glace persistait pendant trop de semaines.,

alors, la prochaine nuit froide D’automne, alors que vous vous asseyez dans votre maison chaude enveloppée d’un afghan ou d’un pull, pensez aux petites grenouilles gelées à l’extérieur qui attendent leur dégel printanier personnel.

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