– Tegn til å Falle #10: Hvor gjør frosker gå i vinter?

for noen uker siden Jane Viti, en av mine undervisning kolleger, spurte meg om hva som skulle skje med de to frosker som hadde bodd i hennes lille, bakgård dammen hele sommeren., Som vi snakket om henne frosker » utseende, atferd, og sangene jeg besluttet at de må være Nord-grønne frosker (Lithobates clamitans melanota), og siden hennes dammen er ganske grunt og forventes å fryse fast i løpet av vinteren, og også fordi det er omgitt av en svært tett vekst av myrt, jeg spekulert i at den grønne frosker (som kan enten gå i dvale under vann eller t-bane) ville forlate snart-å-være-solid dammen og grave en hibernaculum i jord under det beskyttende dekselet til myrtle. Men der hvor disse froskene sitte ute vinteren var bare i begynnelsen av denne historien., Frosker er ectothermic (de stole på varmen av deres miljø for kroppen varme) og ville virke ganske utsatt for å fryse fast i svært kalde vintre i Vest-Pennsylvania, selv om de var under bakken eller under vann. Hvordan kan de overleve denne ekstreme temperatur-traume?

I min Celle Biologi klassen jeg snakker om endringer som kan sees i cellemembranene i både amfibier (som grønn frosk) og reptiler (som skilpadder og slanger) som sesongens temperaturen begynner å falle., Et enzym er stimulert som begynner å legge doble obligasjoner til fettsyrer i cellemembranen fosfolipider. Denne «desaturase» enzym gjør endret fettsyrer mer krokete og dermed mindre i stand til å holde sammen. Dette reduserer frysepunkt (som vanligvis referert til som «smeltepunkt» for noen grunn) av cellenes membran og holder membranen «væske» og funksjonelle ved lavere og lavere temperaturer. Også, amfibier legge kolesterol til sine cellemembraner, og disse steroider videre holde fettsyrer fra clumping sammen selv ved synkende temperaturer.,

Disse endringene bidra til å holde våre frosk aktive ved temperaturer som er lavere enn optimalt, men til slutt temperaturer begynner å nærme seg frysepunktet for vann, og frosken er i fare for celler og vev skade fra frysing av vann i blodet og cytoplasma.

La oss ta et sekund og tenker på folk. Når huden er eksponert for lang til å minusgrader celler blir ødelagt og «frostbite» oppstår. Hvorfor gjør cellene dør?, Først blodstrømmen inn i den kalde kroppsdel er begrenset for å hindre overdreven kroppen varmetap (mennesker er endothermic organismer som bruker varmen fra deres metabolske aktiviteter for å generere kroppsvarmen, og det er bare så mye varme energi til å gå rundt!). Mangel på blodtilførsel til vevet betyr at oksygen er ikke lenger blir levert og celle død på grunn av oksygenmangel kan oppstå. Også, og kanskje i en mer umiddelbar bekymring, mangel på varmt blod inn i vevet betyr at væske i vevet, og i sine celler kan begynne å fryse., Vanligvis den interstitielle væsken rundt cellene fryser først og disse iskrystaller faktisk begynne å trekke vann ut av innsiden av cellene. For en stund denne dehydrering hendelse kan faktisk holde av cytoplasmatiske frysing, men til slutt cellen vil være irreversibelt skadet (dvs. «drept»), enten ved overdreven dehydrering eller av den uunngåelige frysing av sitt cytoplasma.

Men, la oss komme tilbake til våre frosker: før froskene er utsatt for minusgrader de blir i mange fysiologiske endringer i tillegg til cellemembranen endringer jeg har nevnt ovenfor., Deres livers begynne å syntetisere og avgi store mengder glukose («sukker») i blodet som strømmer. Disse sukker er absorbert av celler i kroppen som forårsaker cytoplasma å bli tykk og seig og stadig hyperton til surrouding interstitiell væske. Også frosken utgivelser spesielle proteiner som kalles Protein Is Nucleases (eller «PIN-er») i blodet strømmen. Disse proteinene vil stimulere frysing av vann i blodet som vil hemme den potensielt dødelige frysing av vann i cytoplasma inne i cellene!, Når froskene er endelig eksponert for virkelig minusgrader huden og deretter resten av kroppen fryser fast (de er som små stein statuer av frosker!), men frysing er primært begrenset til blod, og til å væsken rundt cellene! Det dannes iskrystaller i den interstitielle væsken trekke vann ut av cellene (akkurat som i menneskelige frostskader), men høye nivåer av sukker inne i cellene ikke bare fungere som en naturlig frostvæske for cellen, men også henge på nok vann slik at cellene ikke dehydrate til det punktet død!,

Terrestriske frosker (som den Amerikanske padde (Bufo americanus), tre frosk (Rana sylvatica), spring peeper (Hyla crucifer), den grå tree frog (Hyla versicolor) og nord-grønn frosk når den bestemmer seg for å gå i dvale på land) i utgangspunktet la seg fryse fast i deres jord skjulesteder. Tre frosker og frosker ikke engang gå ned i jord, men bare begrave seg i hauger av blader og ri ut måneder med minusgrader., Under varme staver disse terrestriske hibernators kan selv tine opp og bevege seg rundt, men de vil vanligvis så frys og bosette seg tilbake i vinter søvnen. Jeg bemerket i flere våren og sommeren blogger i år meget stort antall av grå frosker i trærne rundt min feltet og verksted. Jeg lurer på om alle de bladene som jeg har vært å la hoper seg opp under trærne mine (på grunn av min selektiv blad-raking politikk, forutsatt at disse flotte skapningene med tilstrekkelig vinter habitat for å favorisere vekst av sine innbyggere?,

Vannlevende frosker (som leopard frosk (Rana pipens) og den Amerikanske bullfrog (Lithobates catesbeianus) og nord-grønn frosk når den bestemmer seg for å overvintre i en kropp av vann) tilbringer vinteren hvis ikke frosset så nesten slik i den stille flytende miljø av dammer eller bassenger. De gjør ikke begrave seg i slam av disse systemene fordi de må fortsette å plukke opp oksygen fra omkringliggende vann gjennom huden., Noen ganger kan de synke til bunnen av bassengene eller dammer (de er ganske solid, og har ingen luft i lungene), men de må holde kontakt med oksygen-rikt vann for å overleve. De kan også svømme om litt når de varmes opp i løpet av lulls i vinterkulda. Vannlevende frosker kan overleve fryse fast i isen, men jeg vet ikke hvor lenge de kan leve på den måten. Mangel på oksygen vil helt sikkert være dødelig hvis isen-encasement vedvarte for altfor mange uker.,

Så, på neste kald Høst natt når du sitter i ditt varme hus pakket inn i en afghansk eller en genser, gi en tanke til de små frosne frosker ute som venter på sin personlige Våren thaws til å komme.

---