Respirare o non respirare, questa è la domanda.

Cosa accadrebbe se fossi immerso in uno stagno dove la temperatura dell'acqua è appena sopra lo zero e la superficie è ricoperta da un coperchio di ghiaccio per 100 giorni?

Bene, ovviamente moriresti

E questo perché non sei figo come una tartaruga. E per figo non intendo solo fantastico, Voglio dire letteralmente cool, come a freddo. Più, non puoi respirare attraverso il culo.

Ma le tartarughe possono, che è solo uno dei tanti motivi per cui le tartarughe sono davvero fantastiche.

Il freddo rallenta

Come un ectotermo, un animale che fa affidamento su una fonte esterna di calore, la temperatura corporea di una tartaruga segue quella del suo ambiente. Se l'acqua del laghetto è 1℃, così è il corpo della tartaruga.

Ma le tartarughe hanno i polmoni e respirano aria. Così, come è possibile che sopravvivano in uno stagno gelido con un coperchio di ghiaccio che impedisce loro di salire per prendere aria? La risposta sta nella relazione tra temperatura corporea e metabolismo.

Una tartaruga fredda in acqua fredda ha un metabolismo lento. Più fa freddo, più lento è il suo metabolismo, che si traduce in una minore richiesta di energia e ossigeno.

Quando le tartarughe vanno in letargo, fanno affidamento sull'energia immagazzinata e assorbono l'ossigeno dall'acqua del laghetto spostandolo attraverso le superfici del corpo che sono a filo dei vasi sanguigni. In questo modo, possono ottenere abbastanza ossigeno per sostenere i loro bisogni minimi senza usare i polmoni. Le tartarughe hanno un'area particolarmente ben vascolarizzata:i loro mozziconi.

Vedere, non stavo scherzando, le tartarughe possono davvero respirare attraverso i loro mozziconi. (Il termine tecnico è respirazione cloacale.)

Non congelato, solo freddo

Non siamo tartarughe. Siamo endoterme, costose fornaci di calore metabolico, che hanno bisogno di alimentare costantemente il nostro corpo con il cibo per generare calore corporeo e mantenere una temperatura costante per rimanere in vita e in salute.

Quando fuori fa freddo, ammucchiamo vestiti per intrappolare il calore metabolico e stare al caldo. Non potremmo mai raccogliere abbastanza ossigeno attraverso le nostre superfici vascolarizzate, altro che i nostri polmoni, per soddisfare l'elevata domanda dei nostri forni metabolici.

Per gli umani, un cambiamento della temperatura corporea è un segno di malattia, che qualcosa non va. Quando la temperatura corporea di una tartaruga cambia, è semplicemente perché l'ambiente è diventato più caldo o più freddo.

Ma anche gli ectotermi hanno i loro limiti. Con pochissime eccezioni (es. tartarughe scatola), le tartarughe adulte non possono sopravvivere a temperature gelide; non possono sopravvivere avendo cristalli di ghiaccio nei loro corpi. Questo è il motivo per cui le tartarughe d'acqua dolce vanno in letargo in acqua, dove le loro temperature corporee rimangono relativamente stabili e non scendono sotto lo zero.

L'acqua funge da tampone di temperatura; ha un alto calore specifico, il che significa che ci vuole molta energia per cambiare la temperatura dell'acqua. Le temperature dell'acqua dello stagno rimangono abbastanza stabili durante l'inverno e un ectotermo seduto in quell'acqua avrà una temperatura corporea altrettanto stabile. Aria, d'altra parte, ha un calore specifico basso quindi la sua temperatura varia, e diventa troppo freddo per la sopravvivenza della tartaruga.

Muscoli crampi

Uno stagno coperto di ghiaccio presenta due problemi per le tartarughe:non possono emergere per prendere fiato, e poco nuovo ossigeno entra nell'acqua. Oltre a ciò, ci sono altre creature nello stagno che consumano l'ossigeno che è stato prodotto dalle piante acquatiche durante l'estate.

Durante l'inverno, man mano che l'ossigeno si esaurisce, lo stagno diventa ipossico (basso contenuto di ossigeno) o anossico (impoverito di ossigeno). Alcune tartarughe possono gestire l'acqua con un basso contenuto di ossigeno, altre no.

Le tartarughe azzannatrici e le tartarughe dipinte tollerano questa situazione stressante spostando il loro metabolismo in uno che non richiede ossigeno. Questa capacità è sorprendente, ma può essere pericoloso, persino letale, se dura troppo a lungo, perché gli acidi si accumulano nei loro tessuti a causa di questo interruttore metabolico.

Ma quanto è "troppo lungo"? Sia le tartarughe azzannatrici che le tartarughe dipinte possono sopravvivere all'immersione forzata a temperature dell'acqua fredda in laboratorio per oltre 100 giorni. Le tartarughe dipinte sono le re della tolleranza all'anossia. Mobilitano il calcio dai loro gusci per neutralizzare l'acido, allo stesso modo assumiamo antiacidi contenenti calcio per il bruciore di stomaco.

In primavera, quando le tartarughe anaerobiche escono dal letargo, sono fondamentalmente un grande crampo muscolare. È come quando fai una corsa dura:il tuo corpo passa al metabolismo anaerobico, l'acido lattico si accumula e ti vengono i crampi. Le tartarughe cercano disperatamente di crogiolarsi al sole per aumentare la loro temperatura corporea, per accendere il loro metabolismo ed eliminare questi sottoprodotti acidi.

Ed è difficile muoversi quando sono così crampi, rendendoli vulnerabili ai predatori e ad altri pericoli. L'emergenza primaverile può essere un momento pericoloso per queste tartarughe letargiche.

Monitoraggio delle tartarughe a freddo

I biologi sul campo tendono a fare le loro ricerche durante la primavera e l'estate, quando gli animali sono più attivi. Ma in Ontario, dove gli inverni sono lunghi, molte specie di tartarughe sono inattive per metà della loro vita.

Capire cosa fanno e di cosa hanno bisogno durante l'inverno è essenziale per la loro conservazione e protezione dell'habitat, soprattutto considerando che due terzi delle specie di tartarughe sono a rischio di estinzione.

Il mio gruppo di ricerca ha monitorato diverse specie di tartarughe d'acqua dolce durante il loro letargo. Attacchiamo minuscoli dispositivi ai gusci delle tartarughe che misurano la temperatura e ci permettono di seguirli sotto il ghiaccio.

Abbiamo scoperto che tutte le specie scelgono di andare in letargo in zone umide che si librano appena sopra lo zero, che si muovono sotto il ghiaccio, ibernare in gruppi e tornare negli stessi luoghi inverno dopo inverno.

Nonostante tutto questo lavoro, sappiamo ancora così poco di questa parte della vita delle tartarughe.

Così, Faccio quello che farebbe qualsiasi biologo impegnato:mando i miei studenti a fare ricerche sul campo a -25℃. Non siamo limitati alla biologia del bel tempo qui.

Oltretutto, c'è una bellezza senza pari in un paesaggio invernale canadese, specialmente quando immagini tutte quelle fantastiche tartarughe sotto il ghiaccio, respirando attraverso i loro mozziconi.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.