El secreto de la hibernación de la tortuga: respiración a tope

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Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. La publicación contribuyó con el artículo a Voces de expertos de Live Science: Op-Ed & Insights.

Respirar o no respirar, esa es la pregunta.

¿Qué pasaría si estuvieras sumergido en un estanque donde la temperatura del agua flotaba justo por encima del punto de congelación y la superficie estaba cubierta por una tapa de hielo durante 100 días?

Bueno, obviamente morirías.

Y eso es porque no eres tan genial como una tortuga. Y por genial no solo quiero decir increíble, quiero decir literalmente genial, como en frío. Además, no puedes respirar por el culo.

Pero las tortugas pueden, que es solo una de las muchas razones por las que las tortugas son realmente asombrosas.

El clima frío se ralentiza

Como ectoterma, un animal que depende de una fuente externa de calor, la temperatura corporal de una tortuga rastrea la de su entorno. Si el agua del estanque es 1 ℃, también lo es el cuerpo de la tortuga.

Pero las tortugas tienen pulmones y respiran aire. Entonces, ¿cómo es posible que sobrevivan en un estanque helado con una tapa de hielo que les impide subir al aire? La respuesta está en la relación entre la temperatura corporal y el metabolismo.

Una tortuga fría en agua fría tiene un metabolismo lento. Cuanto más frío se vuelve, más lento es su metabolismo, lo que se traduce en una menor demanda de energía y oxígeno.

Cuando las tortugas hibernan, dependen de la energía almacenada y absorben el oxígeno del agua del estanque moviéndolo a través de las superficies del cuerpo que están al ras con los vasos sanguíneos. De esta manera, pueden obtener suficiente oxígeno para sus necesidades mínimas sin usar sus pulmones. Las tortugas tienen un área que está especialmente bien vascularizada: sus colillas.

Mira, no estaba bromeando, las tortugas realmente pueden respirar a través de sus colillas. (El término técnico es respiración cloacal)

No congelado, solo frío

No somos tortugas Somos endotérmicos, caros hornos de calor metabólico, que necesitamos alimentar constantemente nuestros cuerpos con alimentos para generar calor corporal y mantener una temperatura constante para mantenernos vivos y sanos.

Cuando hace frío, nos amontonamos en la ropa para atrapar el calor metabólico y mantenernos calientes. Nunca podríamos captar suficiente oxígeno en nuestras superficies vascularizadas, aparte de nuestros pulmones, para abastecer la alta demanda de nuestros hornos metabólicos.

Para los humanos, un cambio en la temperatura corporal es un signo de enfermedad, de que algo está mal. Cuando cambia la temperatura corporal de una tortuga, es simplemente porque el ambiente se ha vuelto más cálido o frío.

Pero incluso los ectotermos tienen sus límites. Con muy pocas excepciones (por ejemplo, tortugas de caja), las tortugas adultas no pueden sobrevivir a temperaturas bajo cero; no pueden sobrevivir teniendo cristales de hielo en sus cuerpos. Esta es la razón por la cual las tortugas de agua dulce hibernan en el agua, donde la temperatura de su cuerpo permanece relativamente estable y no baja a menos de cero.

El agua actúa como un amortiguador de temperatura; tiene un alto calor específico, lo que significa que se necesita mucha energía para cambiar la temperatura del agua. Las temperaturas del agua de la charca permanecen bastante estables durante el invierno y un ectotermo sentado en esa agua tendrá una temperatura corporal similarmente estable. El aire, por otro lado, tiene un calor específico bajo por lo que su temperatura fluctúa y se vuelve demasiado frío para la supervivencia de la tortuga.

Músculos calamitosos

Un estanque cubierto de hielo presenta dos problemas para las tortugas: no pueden emerger para respirar, y entra poco oxígeno nuevo en el agua. Además de eso, hay otras criaturas en el estanque que consumen el oxígeno que produjeron las plantas acuáticas durante el verano.

Durante el invierno, a medida que se gasta el oxígeno, el estanque se vuelve hipóxico (bajo contenido de oxígeno) o anóxico (sin oxígeno). Algunas tortugas pueden manipular agua con bajo contenido de oxígeno; otras no pueden.

Las tortugas mordedoras y las tortugas pintadas toleran esta situación estresante al cambiar su metabolismo a uno que no requiere oxígeno. Esta habilidad es sorprendente, pero puede ser peligrosa, incluso letal, si dura demasiado, porque los ácidos se acumulan en sus tejidos como resultado de este cambio metabólico.

Pero, ¿cuánto tiempo es "demasiado largo"? Tanto las tortugas mordedoras como las tortugas pintadas pueden sobrevivir al sumergimiento forzado a temperaturas de agua fría en el laboratorio durante más de 100 días. Las tortugas pintadas son los reyes de la tolerancia a la anoxia. Movilizan calcio de sus caparazones para neutralizar el ácido, de la misma manera que tomamos antiácidos que contienen calcio para la acidez estomacal.

En la primavera, cuando las tortugas anaeróbicas emergen de la hibernación, son básicamente un gran calambre muscular. Es como cuando haces una carrera difícil: tu cuerpo cambia al metabolismo anaeróbico, el ácido láctico se acumula y te da un calambre. Las tortugas están desesperadas por tomar el sol para aumentar su temperatura corporal, para activar su metabolismo y eliminar estos subproductos ácidos.

Y es difícil moverse cuando tienen ese tipo de calambres, haciéndolos vulnerables a los depredadores y otros peligros. La emergencia de primavera puede ser un momento peligroso para estas tortugas aletargadas.

Seguimiento de tortugas en clima frío

Los biólogos de campo tienden a investigar durante la primavera y el verano, cuando los animales están más activos. Pero en Ontario, donde los inviernos son largos, muchas especies de tortugas permanecen inactivas durante la mitad de sus vidas.

Comprender lo que hacen y necesitan durante el invierno es esencial para su conservación y protección del hábitat, especialmente dado que dos tercios de las especies de tortugas están en riesgo de extinción.

Mi grupo de investigación ha monitoreado varias especies de tortugas de agua dulce durante su hibernación. Adjuntamos pequeños dispositivos a los caparazones de las tortugas que miden la temperatura y nos permiten seguirlos debajo del hielo.

Hemos encontrado que todas las especies eligen hibernar en lugares de humedales que flotan justo por encima del punto de congelación, que se mueven bajo el hielo, hibernan en grupos y regresan a los mismos lugares invierno tras invierno.

A pesar de todo este trabajo, todavía sabemos muy poco sobre esta parte de la vida de las tortugas.

Por lo tanto, hago lo que haría cualquier biólogo comprometido: envío a mis alumnos a realizar investigaciones de campo a -25 ℃. No estamos restringidos a la biología de buen tiempo aquí.

Además, hay una belleza incomparable en un paisaje invernal canadiense, especialmente cuando visualizas a todas esas increíbles tortugas debajo del hielo, respirando por sus culatas.

Jacqueline Litzgus, Profesora, Departamento de Biología, Laurentian University

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.

        

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