10 djur anpassningar till fientliga miljöer

Moder Natur är en väldigt envis karaktär. Hon försöker alltid att erövra vilken hård miljö som de oförmögna krafterna på vår planet har lyckats skapa, och det är i sådana extrema förhållanden där naturens uppfinningsrikedom kan beundras mest. Naturen verkar mer än ofta mer intelligent än någon vetenskapsman, uppfinna överlevnadsmedel som fungerar som en inspiration för människans önskan att erövra hårda miljöer. Här är tio utmärkta anpassningar av djur till extrema temperaturer och andra fientliga förhållanden:

10

Arktisk fisk

Fisk är poikiloterma organismer, eller i enklare termer, kallblodiga djur, vilket innebär att ju lägre temperaturen i omgivningen är desto hårdare är det för dem att behålla sina metaboliska funktioner. Eftersom temperaturer går lägre kan iskristaller bildas i organismens celler och sålunda kan djuret leda till irreversibel skada och slutligen döden. Arktiska fiskar - samtidigt som de saknar lyxen att skapa sin egen kroppsvärme som sälar och andra marina däggdjur som lever i samma frysande vatten - verkar trivas. Det sätt på vilket de hanterar detta har förbryllat forskare under lång tid.

Men under senare år har ett frostskyddsprotein upptäckts i sitt blod som förhindrar att iskristaller bildas. Hur detta protein fungerar, upptäcktes emellertid för tre år sedan i en forskning utförd av Volkswagen (ja bilproducenten). Proteinet förhindrar eventuell isbildning på molekylerna i närheten, så att cellerna kan fortsätta med sin livscykel; Detta uppnås genom det faktum att vattenmolekyler, som normalt uppvisar en dansliknande rörelse, saktas av proteinet, vilket hindrar bildandet och brytningen av bindningar som tillåter isbildning. Ett liknande protein har hittats i flera arter av bägare som lever i höga höjder eller i närområdet.

9

Frysning för att överleva

Arktisk fisk undviker att frysa, men andra djur har utformats för att frysa fast som ett mått på att överleva den kalla årstiden. Paradoxalt eftersom detta kan låta, fryser flera typer av grodor och sköldpaddor praktiskt taget under vintern - man kan faktiskt bryta ett fönster genom att kasta en frusen men levande groda mot den. De töjer sedan mirakulöst tillbaka till livet under våren. Detta enastående sätt att överleva vinter förklaras av det faktum att urea och glukos (som kommer från omvandlingen av leverglykogen som uppträder före frysning) begränsar ismängden och minskar den osmotiska krympningen av celler, vilket annars skulle leda till deras död . Med andra ord tillåter socker grodan att överleva. Det finns emellertid en gräns för deras motstånd: även om de verkar steniga fasta när de är frysta kan överlevnaden av dessa djur äventyras om mer än 65 procent av vattnet i deras kroppar fryser.

8

Kemisk värme

Vi är fortfarande i rike av kallblodiga djur. De flesta av oss har lärt sig i vetenskapsklassen att ju mindre ett objekt är desto svårare är det för att behålla värmen. Vidare vet vi att kallblodiga djur i allmänhet är ganska slöja och endast kapabla av korta utbrott av energi. Insekter, även om de är poikiloterma, är mycket aktiva och de uppnår detta genom att generera kroppsvärme genom kemiska och mekaniska medel, vanligtvis från snabb och konstant muskelförflyttning. Vi kan dra en parallell mellan insekter och värma en dieselmotor på vintern innan vi börjar det. De gör det inte bara för att skapa den energi som krävs för underhållsflyg, men också för att skydda mot vinterens kalla, när bin samlas runt och skakar för att undvika att frysa.

7

Encystment

Protozor, bakterier och sporer, liksom några nematoder, använder encystment (som går in i ett tillstånd av suspenderad animering, separerad av omvärlden med en fast cellvägg) för att uthärda fientliga förhållanden under långa perioder. Mycket långa perioder. Faktum är att detta är anledningen till att encystment är en av världens mest framträdande prestationer: forskare har lyckats få tillbaka bakterier och sporer miljontals år gammal - de äldsta är cirka 250 miljoner år gamla (ja, äldre än de dinosaurier). Encystment kan mycket väl vara det enda sättet på vilket Jurassic Park kan bli verklighet. Å andra sidan, föreställ dig om vetenskapsmännen återfår ett virus som människokroppen inte har något skydd mot ...

6

Naturliga radiatorer

Att hålla kyla blir en utmaning i tropiska områden, särskilt när djuren är större eller mer energiska. Naturliga radiatorer är ett effektivt sätt att sänka kroppens temperatur: t ex elefantens och kanins öron är fulla av blodkärl och hjälper djuret att svalna sin kropp i värmen. Kaniner som lever i arktiska områden har mindre öron, och det gjorde också ullmammarna, för att skydda sig från förkylningen. Radiatorer uppstod också i den förhistoriska världen hos djur som Permian Dimetrodon eller, enligt vissa forskare, dinosaurier som tillhör Stegosaurus-familjen, vars plattor skulle ha varit mycket vaskulär för att tillåta värmeväxling.

5

Megathermy

Att vara för stor kan vara en nackdel för varelser som lever i tropiska områden, eftersom de ständigt behöver sänka kroppstemperaturen. I kallt vatten kan dock stora poikilotermiska varelser trivas och vara ganska energiska. Kravet på detta är storlek: megathermy är förmågan att generera värme på grund av ren kroppsmassa, ett fenomen som uppträder i sköldpaddan (den största sköldpaddan i världen) eller i stora hajar som den stora vita eller mako hajen.Denna ökning av kroppstemperatur gör det möjligt för dessa varelser att vara ganska energiska i kallt vatten. I själva verket är leatherback havssköldpaddan den snabbaste reptilen på jorden, med en hastighet på upp till 20 mph i korta sprickor.

4

Ändra blodegenskaper

För att kunna fungera i extrema miljöer har vissa djur utvecklat olika typer av blodkomposition: spermhvalen och den barhåriga gåsen i Asien. Båda dessa arter har en otrolig förmåga att lagra mycket mer syre i sina blodkroppar än andra djur. De behöver det av separata skäl, dock: Spermhvalen behöver hålla andan under lång tid på grund av att den sänker sig till stora djup på jakt efter mat, medan stånggäss behöver behålla en energisk flygning över Himalayan bergskedjan, vid dessa höjder är luften ganska dålig i syre.

3

Andningsändringar

I tropiska och ekvatoriella områden kan växling av årstider ge katastrof till många djur. Regnsäsongen kan innebära täta översvämningar där många landdjur förlorar sina liv, medan torrsäsongen betyder brist på vatten, vilket naturligtvis är dåligt för alla. Bland de djur för vilka naturen har gått långt för att säkerställa överlevnad är fisken som andas luft. Många av oss har hört talas om lungfisken, Dipnoi, som skapar en slemsäck för att skydda sig genom torkan, men vissa arter av havskatt och ål andas inte bara luft, utan också reser på land mellan pooler. Dessa fiskar klarar av att ta syre från luften inte genom lungor eller gölar, utan genom att använda en specialiserad del av tarmarna.

2

Bor i helvetet

Sedan deras upptäckt har hydrotermiska ventiler stört många teorier forskare hade när det gäller djuphavslivet. Temperaturen på vattnen kring dessa öppningar överstiger kokpunkten, men det djupa trycket i dessa djup hindrar eventuella bubblor att dyka upp. Vätesulfid sprider ständigt ut ur ventilationsluften, en högt giftig substans för de flesta livsformer. Emellertid är dessa hellishuvents omgivna av kolonier av olika vilda djur, varav de flesta uppenbarligen trivs i en giftig, sollös värld. Dessa varelser har lyckats klara av bristen på solljus (som vi vet är en viktig del för det mesta livet, eftersom det utlöser syntesen av D-vitamin) och med de enastående temperaturerna. Eftersom många djuphavsventilier är ganska primitiva från en evolutionär synvinkel försöker forskare nu upptäcka huruvida dessa ventilationar var de faktiska miljöer där livet först inträffade för ungefär 3,5 miljarder år sedan.

1

Djärv kolonisering

Jag måste erkänna att den sista posten i den här listan fortfarande saknar en ordentlig vetenskaplig förklaring: en art av papegoja som är föremål för Nicaragua (Aratinga holochlora) boskap i Masaya vulkankrater. Det svåra att förklara en del är att kratern ständigt släpper ut svavelhaltiga rök som är ganska dödliga. Hur dessa papegojor klarar av att bo i en miljö som skulle döda människor och andra djur på några minuter är fortfarande ett mysterium för forskare, och detta visar att Mother Nature, i sin beslutsamhet att erövra, inte låter sig skrämmas för lätt. Medan den fauna som bor nära djuphavsventilerna hade miljontals år av evolution för att anpassa sig till att bo där, har de gröna papegojorna i Masaya vulkankraterat enbart antagit denna livsstil, evolutionsspråket. Genom att studera sådana djärva arter kan man uppnå en bättre förståelse för hur detta underverk av universum, evolutionen, fungerar, precis som Charles Darwin observerade Galapagosfinkarna i sin resa ombord på Beagle.