Hoewel het weer buiten deze winter inderdaad vreselijk kan worden, maken een parka, gebreide muts, wollen sokken, geïsoleerde laarzen en misschien een brullend vuur dingen draaglijk voor mensen die in koude klimaten leven. Maar hoe zit het met al het wild daar? Zullen ze niet bevriezen?
Iedereen die met zijn hond heeft gelopen wanneer de temperaturen koud zijn, weet dat honden zullen rillen en een koude poot prefereren - wat gedeeltelijk de boom in de kledingindustrie voor huisdieren verklaart. Maar chipmunks en kardinalen krijgen geen modieuze jassen of slofjes.
In feite kan dieren in het wild bezwijken aan bevriezing en onderkoeling, net als mensen en huisdieren. In de noordelijke Verenigde Staten zijn de onscherpe staarten van opossums een veel voorkomend slachtoffer van blootstelling aan kou. Om de zoveel tijd resulteert een ongewone verkoudheid in Florida in leguanen die vallen van bomen en zeekoeien die sterven aan koude stress.
Huisdieren zijn vaak geschikt voor bescherming tegen de kou. (Photology1971 / Shutterstock.com) Het vermijden van de kou is belangrijk voor het behoud van leven of ledematen (of, in het geval van de opossum, staart) en de mogelijkheid om zich voort te planten. Deze biologische vereisten betekenen dat dieren in het wild koud moeten kunnen voelen om te proberen de schadelijke effecten van zijn uitersten te voorkomen. Diersoorten hebben hun eigen equivalent als wat mensen ervaren als dat onaangename bijten vermengd met sensaties die ons aanspoort om snel op te warmen of de gevolgen te ondervinden. In feite zijn de mechanismen van het zenuwstelsel voor het waarnemen van een reeks temperaturen vrijwel hetzelfde bij alle gewervelde dieren.
Een winteruitdaging voor warmbloedige dieren of endothermen, zoals ze wetenschappelijk bekend zijn, is het handhaven van hun interne lichaamstemperatuur in koude omstandigheden. Interessant is echter dat temperatuurgevoelige drempels kunnen variëren, afhankelijk van de fysiologie. Een koelbloedige, dat wil zeggen ectotherme, kikker zal bijvoorbeeld kou voelen vanaf een lagere temperatuur in vergelijking met een muis. Recent onderzoek toont aan dat overwinterende zoogdieren, zoals de dertien omzoomde grondeekhoorn, de kou pas voelen bij lagere temperaturen dan endothermen die niet overwinteren.
Zodat dieren weten wanneer het koud is, alleen bij wisselende temperaturen. Wanneer het kwik daalt, lijden dieren in het wild of gaan ze gewoon mee met de ijzige stroom?
Sommige dieren vinden een beschermde plek om op het ergste te wachten, zoals deze aardeekhoorn. (Michael Himbeault / CC BY) Eén oplossing: vertragen en uitchecken
Veel endothermen in een koud klimaat vertonen torpor: een staat van verminderde activiteit. Ze zien eruit alsof ze slapen. Omdat dieren in staat zijn om af te wisselen tussen het intern reguleren van hun lichaamstemperatuur en het door de omgeving laten beïnvloeden, beschouwen wetenschappers hen als "heterothermen". Onder zware omstandigheden biedt deze flexibiliteit het voordeel van een lagere lichaamstemperatuur - opmerkelijk bij sommige soorten, zelfs onder de 32 graden Fahrenheit vriespunt - dat is niet compatibel met veel fysiologische functies. Het resultaat is een lager metabolisme en dus een lagere energie- en voedselbehoefte. Hibernation is een verlengde versie van torpor.
Torpor heeft met name energiebesparende voordelen voor dieren met een kleinere body - denk aan vleermuizen, zangvogels en knaagdieren. Ze verliezen van nature sneller warmte omdat het oppervlak van hun lichaam groot is in vergelijking met hun totale grootte. Om hun lichaamstemperatuur binnen het normale bereik te houden, moeten ze meer energie verbruiken in vergelijking met een dier met een groter lichaam. Dit geldt vooral voor vogels die een hogere gemiddelde lichaamstemperatuur handhaven dan zoogdieren.
Helaas is torpor geen perfecte oplossing voor het overleven van koude omstandigheden, omdat het gepaard gaat met afwegingen, zoals een hoger risico om de lunch van een ander dier te worden.
Aanpassingen die helpen
Het is niet verwonderlijk dat dieren andere aanpassingen hebben ontwikkeld voor het doorstaan van de wintermaanden.
In het wild levende diersoorten op noordelijke breedtegraden hebben de neiging groter te zijn met kleinere aanhangsels dan hun naaste familieleden dichter bij de tropen. Veel dieren hebben gedrag ontwikkeld om ze te helpen de kou te verslaan: hoeden, denning, graven en rusten in holtes zijn allemaal goede verdedigingen. En sommige dieren ervaren fysiologische veranderingen wanneer de winter nadert, vetreserves opbouwen, dikkere vacht laten groeien en een isolerende luchtlaag tegen de huid onder de vacht of veren houden.
De grote oren van een Fennec-vos zouden een aansprakelijkheid zijn in een koud klimaat zoals waar de poolvos leeft. (Jonatan Pie / Unsplash en Kkonstan / Wikimedia Commons CC BY) De natuur heeft andere handige trucjes bedacht om verschillende dieren te helpen omgaan met omstandigheden die mensen bijvoorbeeld niet zouden kunnen verdragen.
Heb je je ooit afgevraagd hoe ganzen comfortabel op ijs of eekhoorns in de sneeuw op hun blote voeten kunnen staan? Het geheim is de nabijheid van de slagaders en aders in hun ledematen die een gradiënt van opwarming en koeling creëert. Terwijl bloed uit het hart naar de tenen reist, wordt de warmte van de slagader overgebracht naar de ader die koud bloed van de tenen terug naar het hart vervoert. Deze tegenstroomwarmtewisseling zorgt ervoor dat de kern van het lichaam warm blijft terwijl warmteverlies wordt beperkt wanneer de extremiteiten koud zijn, maar niet zo koud dat weefselschade optreedt. Dit efficiënte systeem wordt gebruikt door vele land- en watervogels en zoogdieren en verklaart zelfs hoe zuurstofuitwisseling plaatsvindt in de kieuwen van vissen.
Over vis gesproken, hoe bevriezen ze niet van binnenuit in ijskoude wateren? Gelukkig drijft ijs omdat water het dichtst als een vloeistof is, waardoor vissen vrij kunnen zwemmen bij niet-vrij vriestemperaturen onder het gestolde oppervlak. Bovendien kunnen vissen de koudgevoelige receptoren missen die andere gewervelde dieren hebben gedeeld. Ze hebben echter unieke enzymen waarmee fysiologische functies bij koudere temperaturen kunnen doorgaan. In poolgebieden hebben vissen zelfs speciale 'antivries-eiwitten' die zich binden aan ijskristallen in hun bloed om wijdverbreide kristallisatie te voorkomen.
Karper in een gedeeltelijk bevroren vijver doet het prima. (Starkov Roma / Shutterstock.com) Een ander geheim wapen bij zoogdieren en vogels gedurende lange perioden van koude blootstelling is bruin vetweefsel of 'bruin vet', dat rijk is aan mitochondriën. Zelfs bij mensen kunnen deze cellulaire structuren energie afgeven als warmte, waardoor warmte wordt gegenereerd zonder de spiercontracties en energie-inefficiëntie die gepaard gaat met rillen, een andere manier waarop het lichaam probeert op te warmen. Deze niet-rillende warmteproductie verklaart waarschijnlijk waarom mensen in Anchorage tevreden een korte broek en T-shirts kunnen dragen op een 40 graden Fahrenheit-lentedag.
Natuurlijk kan migratie een optie zijn - hoewel het duur is in termen van energetische kosten voor dieren in het wild en financieel voor mensen die dichter bij de evenaar willen komen.
Als soort kunnen mensen tot op zekere hoogte acclimatiseren - sommigen van ons meer dan anderen - maar we zijn niet bijzonder koud aangepast. Misschien is het daarom dat het moeilijk is om op een koude dag uit het raam te kijken en je niet slecht te voelen voor een eekhoorn die ineengedoken zit terwijl de winterwind door zijn vacht waait. We weten misschien nooit of dieren bang zijn voor de winter - het is moeilijk om hun subjectieve ervaring te peilen. Maar dieren in het wild hebben een verscheidenheid aan strategieën die hun vermogen om de kou te weerstaan verbeteren, en ervoor zorgen dat ze leven om een andere lente te zien.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Bridget B. Baker, klinisch dierenarts en adjunct-directeur van het Warrior Aquatic, Translational and Environmental Research (WATER) Lab, Wayne State University
