semne de cădere # 10: unde merg broaștele în timpul iernii?

Nord broasca verde (fotografie de Contrbaroness. Cu câteva săptămâni în urmă, Jane Viti, una dintre colegele mele didactice, m-a întrebat ce se va întâmpla cu cele două broaște care au trăit toată vara în micul ei iaz din curte., Ca am vorbit despre o broască aspectul, comportamentul, cântece și am decis că acestea trebuie să fie Nordul broaște verzi (Lithobates clamitans melanota), iar din ei iaz este destul de superficial și de așteptat să înghețe peste iarna, și, de asemenea, pentru că este înconjurat de un foarte dens creștere de mirt, am speculat că broaștele verzi (care poate hiberna sub apă sau sub pământ) va părăsi în curând-a-fi-solid iaz și sape un hibernaculum în sol sub capacul de protecție de mirt. Dar în cazul în care aceste broaște stau afară iarna a fost doar începutul acestei povești., Broaștele sunt ectotermice (se bazează pe căldura mediului lor pentru căldura corpului lor) și ar părea destul de vulnerabile la înghețarea solidă în iernile foarte reci din vestul Pennsylvania, chiar dacă acestea erau subterane sau subacvatice. Cum au putut supraviețui acestei traume termice extreme?în cursul meu de Biologie Celulară vorbesc despre schimbări care pot fi observate în membranele celulare atât la amfibieni (cum ar fi broasca verde), cât și la reptile (cum ar fi țestoasele și șerpii), pe măsură ce temperaturile sezoniere încep să scadă., Se stimulează o enzimă care începe să adauge legături duble la acizii grași ai fosfolipidelor membranei celulare. Această enzimă „desaturază” face ca acizii grași modificați să fie mai strâmbi și astfel mai puțin capabili să se lipească împreună. Acest lucru reduce punctul de îngheț (care se numește de obicei „punctul de topire” din anumite motive) al membranei celulare și menține membrana „fluidă” și funcțională la temperaturi mai scăzute și mai scăzute. De asemenea, amfibienii adaugă colesterol în membranele celulare, iar acești steroizi mențin în continuare acizii grași să se aglomereze chiar și la temperaturi în scădere.,aceste modificări ajută la menținerea activă a broaștei noastre la temperaturi mai mici decât cele optime, dar în cele din urmă temperaturile încep să se apropie de punctul de îngheț al apei, iar broasca este expusă riscului de deteriorare a celulelor și țesuturilor din înghețarea apei în sânge și citoplasmă.

Degeraturi omului de la picioare (Foto Dr. S Falz-Colleque Wikimedia Commons)

Să ia un al doilea și cred că despre oameni. Când pielea este expusă prea mult timp la temperaturi de înghețare, celulele sunt distruse și apare” degerături”. De ce mor celulele?, În primul rând, fluxul de sânge în partea rece a corpului este redus pentru a preveni pierderea excesivă de căldură corporală (oamenii sunt organisme endotermice care folosesc căldura din activitățile lor metabolice pentru a-și genera căldura corporală și există doar atât de multă energie termică pentru a merge în jur!). Lipsa fluxului sanguin în țesut înseamnă că oxigenul nu mai este livrat și poate apărea moartea celulelor din cauza lipsei de oxigen. De asemenea, și poate de o preocupare mai imediată, lipsa de sânge cald care intră în țesut înseamnă că fluidele din țesut și din celulele sale pot începe să înghețe., De obicei, lichidul interstițial din jurul celulelor îngheață mai întâi și aceste cristale de gheață încep de fapt să tragă apă din interiorul celulelor. Pentru un timp, acest eveniment de deshidratare poate de fapt să oprească înghețarea citoplasmatică, dar în cele din urmă celula va fi deteriorată ireversibil (adică „ucisă”) fie prin deshidratare excesivă, fie prin înghețarea inevitabilă a citoplasmei sale.dar, să ne întoarcem la broaștele noastre: înainte ca broaștele să fie expuse la temperaturi de îngheț, acestea suferă multe modificări fiziologice pe lângă modificările membranei celulare pe care le-am enumerat mai sus., Ficatul lor începe să sintetizeze și să elibereze cantități mari de glucoză („zahăr”) în fluxurile lor de sânge. Aceste zaharuri sunt absorbite de celulele corpului, determinând citoplasma să devină groasă și siropoasă și din ce în ce mai hipertonică cu fluidele interstițiale înconjurătoare. De asemenea, broasca eliberează proteine speciale numite nucleaze de gheață de proteine (sau „PIN ‘ s”) în fluxul lor de sânge. Aceste proteine vor stimula înghețarea apei din fluxul sanguin, care va inhiba apoi înghețarea potențial letală a apei din citoplasmă din interiorul celulelor!, Când broaștele sunt expuse în cele din urmă la temperaturi cu adevărat înghețate, pielea și apoi restul corpului îngheață solid (sunt ca niște statui de piatră mici de broaște!), dar înghețarea se limitează în primul rând la sânge și la fluidele din jurul celulelor! Cristalele de gheață care formează în lichidul interstițial atrag apa din celule (la fel ca în degerăturile umane), dar nivelurile ridicate de zahăr din interiorul celulelor nu numai că acționează ca un antigel natural pentru celulă, ci și se agață de suficientă apă, astfel încât celulele să nu se deshidrateze până la moarte!,

Gri broasca de copac (foto de L. A. Dawson. Wikimedia Commons)

broaște Terestre (cum ar fi American broasca râioasă (Bufo americanus), broasca de padure (Rana sylvatica), primăvara peeper (Hyla cruciferelor), gri broasca de copac (Hyla versicolor) și nord broasca verde atunci când decide să hiberneze pe teren), practic, să se înghețe solul lor ascunzători. Broaștele de lemn și broaștele de copaci nici măcar nu coboară în sol, ci doar se îngroapă în grămezi de frunze și pleacă în lunile de îngheț., În timpul vrăjilor calde, aceste hibernatoare terestre pot chiar să se dezghețe și să se miște, dar de obicei vor re-îngheța și se vor așeza înapoi în somnurile lor de iarnă. Am remarcat în mai multe bloguri de primăvară și vară din acest an numărul foarte mare de broaște de copac gri din copacii din jurul câmpului și curții mele. Mă întreb dacă toate frunzele care am lăsat să se adune sub copaci (din cauza mea selectivă a grebla politici) cu condiția ca aceste creaturi mari cu suficientă iarna habitat pentru a favoriza creșterea populației lor?,

Acvatice, broaște (cum ar fi leopard broasca (Rana pipens) și American bullfrog (Lithobates catesbeianus) și nord broasca verde atunci când decide să-și petreacă iarna într-un corp de apă) – și petreacă iarna daca nu congelate atunci aproape atât în mediu lichid a lor iazuri sau piscine. Ei nu se îngroapă în nămolurile acestor sisteme, deoarece trebuie să continue să ridice oxigenul din apa din jur prin pielea lor., Uneori se scufundă în fundul bazinelor sau iazurilor (sunt destul de solide și nu au aer în plămâni), dar trebuie să păstreze contactul cu apa bogată în oxigen pentru a supraviețui. De asemenea, ei pot înota aproximativ un pic atunci când se încălzesc în timpul lulls în frigul iernii. Broaștele acvatice pot supraviețui înghețării solide în gheață, dar nu stiu cât timp pot trăi în acest fel. Lipsa de oxigen ar fi cu siguranță fatală dacă gheața ar persista prea multe săptămâni.,deci, în următoarea noapte rece de toamnă, în timp ce stai în casa ta caldă înfășurată într-un afgan sau un pulover, gândește-te la micile broaște înghețate din afară, care așteaptă să vină dezghețurile personale de primăvară.