Lawson Schroeder
Rana sylvatica- broasca de copac ierneaza asa in Alaska: iarna ingheata in asa masura incat devine ca un cub de gheata. Fiind în stare înghețată, broasca nu respiră, inima de broasca iar circulația i se oprește, nu se poate mișca. Cu toate acestea, odată cu debutul primăverii, broasca „se dezgheță” și revine la viața normală. Este foarte puțin probabil ca o astfel de abilitate să se dezvolte spontan, prin coincidență. Pentru a forța inima de broasca iar sistemele sale functioneaza din nou, trebuie activat un program genetic extrem de complex.
Broasca de copac adult, care atinge doar aproximativ 8 cm lungime, are o culoare neobișnuită a capului, care seamănă cu o mască neagră. Astfel de broaște trăiesc în Canada și Statele Unite ale Americii - din Alaska până în Alabama. În Alaska, broaștele de copac trăiesc într-o mare varietate de medii - pajiști, păduri, mlaștini de turbă și tundra. Broasca de copac este una dintre cele trei specii de broaște găsite în Cercul Arctic.
Temperatura corpului acestui amfibian cu sânge rece tinde la temperatura mediului înconjurător, ceea ce este tipic pentru amfibieni.
Vara în Parcul Național Denali, situat în inima Alaska, este o perioadă caldă și plăcută a anului. Acesta este un habitat excelent pentru arborii, deoarece există multe insecte cu care se hrănesc. Cu toate acestea, iernă în această zonă a Alaska incredibil de dur: temperatura medie din ianuarie în apropierea clădirii administrative parc național Denali atinge -17°C, cea mai scăzută temperatură a fost de –48°C.
Animalele care trăiesc aici supraviețuiesc acestor ierni extrem de reci în moduri diferite. Majoritatea păsărilor migrează în țări cu climă mai caldă. Alte animale se deplasează prin parc, deoarece corpurile lor au suficientă izolație termică pentru a le proteja de îngheț. Cu toate acestea, broasca de copac nu evită vremea rece și nu luptă cu ea; broasca rămâne acasă iarna. Chiar înainte de sosirea iernii, ficatul ei stochează glucoză. Când o broaște de copac începe să înghețe, ficatul eliberează cantități mari de glucoză în sânge, cea mai mare parte din care intră în celulele corpului broaștei și joacă rolul unui fel de antigel, împiedicându-le să înghețe.
După ce și-a pregătit inima și întregul corp pentru iarnă, broasca găsește o mică depresiune în formă de cupă în pământ lăsată de rizomul unei plante pentru a oferi izolație termică, căptușindu-și suprafața cu iarbă uscată și crenguțe. Broasca apoi se îngroapă în ascunzătoarea ei și intră în hibernare. Zăpada care acoperă această „băgălărie” oferă o izolare termică suplimentară și protejează broasca de temperaturi extrem de scăzute în timpul iernii.
În timpul iernii, aproximativ 35-45% din lichidul corporal al broaștei îngheață. Această gheață extracelulară se găsește în principal sub piele și între mușchi. Datorită acestui lucru broasca devine tare ca o bucată de gheață! Majoritatea acestor broaște de gheață supraviețuiesc iernii în Alaska în vizuini, la nivelul solului.
Odată cu sosirea primăverii, broasca de copac își finalizează transformarea cu adevărat uimitoare. În doar câteva ore corpul înghețat al broaștei prinde viață: respirația normală, bătăile inimii, circulația sângelui, precum și funcționarea creierului și a tuturor sistemelor funcționale sunt restabilite. Broasca poate să se miște, să sară și să se împerecheze din nou.
Unii adepți ai teoriei evoluției susțin că broasca de copac este un mister al naturii - un fel de Rip Van Winkle al lumii animale.
Capacitatea extraordinară a broaștei de copac de a se recupera după îngheț îi face pe unii oameni de știință să creadă că corpul uman, sau cel puțin unele dintre organele sale, pot fi înghețate și apoi readuse la viață. Dacă acest lucru este posibil sau nu - vom vedea în viitor.
Programul genetic al broaștei de copac a fost conceput pentru a-i permite să prospere în climate extreme. Fără capacitatea sa de a se „decongela”, broasca de copac nu ar putea trăi în această regiune. Oamenii de știință au descoperit mai multe moduri în care broasca de copac efectuează acest „truc” extraordinar.
Câteva detalii: tipul creat de broaște și rezistența la îngheț
Există mai multe specii de broaște care pot tolera temperaturi scăzute. Acest lucru se datorează unei gene unice responsabile de codificarea unei proteine de 390 de aminoacizi care se găsește în ficat Rana sylvatica (broasca de lemn), Pseudacris crucifer (broasca de copac de coasta) si Hyla versicolor (broasca de copac variabila). Broaștele care nu pot tolera gerul nu au această genă.1 Speciile de broaște rezistente la îngheț provin din două familii diferite - Hylidae (broaște de copac) și Ranidae (broaște adevărate) din subordinul Neobatrachia din ordinul Anura (amfibieni fără coadă)2. Cu toate acestea, majoritatea reprezentanților acestor familii nu sunt capabili să supraviețuiască la temperaturi scăzute.
Cum caracterizează aceasta prima broască, creată acum aproximativ șase mii de ani? A existat un „gen creat” original de broaște, reprezentat astăzi de subordinul Neobatrachia, din care au apărut speciile moderne de broaște tolerante la îngheț și înseamnă asta că restul familiei și-a pierdut această abilitate? Este posibil. Faptul că multe specii de broaște hibridizează ne permite să presupunem că „genul creat” de broaște este la nivel de familie sau chiar mai mare.
Toate broaștele sunt extrem de asemănătoare, ceea ce le face dificil de clasificat. Potrivit unor cercetători, „toate broaștele se caracterizează printr-o variabilitate morfologică limitată”.3 Natura vagă a elementelor similare în multe familii de broaște din subordinul Neobatrachia explică prezența mai multor diverse sisteme clasificările lor. Un articol despre broaște a menționat: „Relațiile dintre familiile de broaște sunt încă în discuție”.4
Poate varietate specii moderne broaștele se datorează faptului că unele dintre speciile lor au supraviețuit dincolo de Arca lui Noe, așa cum demonstrează geografia extinsă a habitatului familiilor de broaște de pe planetă.
Note si comentarii:
- J. D. McNally. Genele de rezistență la îngheț în ficatul unei broaște de copac tolerantă la îngheț. Rana sylvatica, Biochim. Biophys. Acta 1625(2):183–191, 2003.
- Un sistem de clasificare general acceptat este prezentat pe site, deși astfel de sisteme variază foarte mult.
- S. Hoegg. Filogenia și ratele comparative de substituție la broaște bazate pe secvența a trei gene nucleare. Biologie moleculară și evoluție 21 (7):1188–1200.
- Broască. , 6 septembrie 2006.
Totul este bine cu moderație. Și sângele pentru anii recenti 50 au divorțat peste orice măsură și distrug animale. Să ne uităm la vaci, fără de care viața noastră este imposibilă. Ei nu pot pășuna; calarei, țânțarii și muschii nu îi hrănesc. Aceasta este execuție pentru animale. Vara, în cel mai rău caz, vacile își reduc producția de lapte cu până la jumătate. Oamenii sunt nevoiți să-și dubleze munca, cosind și aducând iarbă animalelor din hambar. Să vedem de ce s-a întâmplat asta. Acum o jumătate de secol această problemă nu exista. Erau o mulțime de broaște, iar primăvara se auzea un zgomot de la croc. Ciocurile și păsările asemănătoare strigau pe cer. Toți au mâncat o astfel de masă de insecte, încât restul nu putea otrăvi nici viața animalelor, nici a oamenilor. Dar oamenii s-au hotărât fără gând să ajute frumoasele berze și au făcut locuri de cuibărit. Dacă mai devreme era un cuib într-o duzină de sate, acum există până la o duzină de cuiburi pe sat. Natura nu a asigurat acest lucru; a permis cuiburi pe vârfurile copacilor sparte de vânt și nimic altceva. Acum ar putea exista unul dintre sutele de astfel de cuiburi. Prădătorii voraci, care s-au înmulțit fără limite, mâncau broaște și păsări insectivore. Alarcele, lipicierii, voaiele și potârnichile au fost complet distruse. Și potârnichile sunt singurele păsări care mănâncă gândacul de cartof de Colorado. Acesta este ceea ce trebuie crescut pentru grădinile de legume. Pur și simplu nu vom ști niciodată despre alte păsări mici discrete care sunt mâncate. Nici măcar oamenii de știință pentru păsări - ornitologii - nu sunt interesați de ele, la fel cum entomologii nu sunt interesați de sângele. Pe toată lumea nu îi interesează viață, ci doar salariu. Și toți ne primim salariile, inclusiv din carnea pe care o producem și din laptele pe care îl producem. Câte miliarde costă frumusețea berzei în Rusia?
Mi s-a părut că este posibil să lupți cu sângele cel puțin în toată regiunea sau, în cel mai rău caz, să încerci într-un raion. M-am înșelat. Se pare că într-un sat totul poate fi reglat. La noi am ucis berzele, broaștele erau atât de răspândite încât era greu de mers, puteai să le zdrobești. Și ei mănâncă sângele ca să poți lucra în pace și să stai pe stradă. Și dacă te depărtezi la jumătate de kilometru, ei atacă într-un roi, nu poți riposta. Nici nu puteam visa la asta.
Unii explică toate necazurile prin arderea ierbii și se înșală. Nu am permis incendii în volost de aproape 40 de ani. În această perioadă au dispărut broaștele și păsările, au divorțat berzele și sângele, decesele nu au avut nicio legătură. Trebuie să tratăm natura cu atenție și să-i respectăm legile.
Iată o schiță - în mijlocul zilei trec printr-un sat ciudat, în fața mea este o pășune, o turmă de berze păște pe ea, de-a lungul drumului mai multe vaci aleargă în tăcere spre mine într-un nor de cali. , cu ei un vițel plângând neîncetat. Vacile rămase sunt salvate în râu. O jumătate de oră mai târziu mă întorc, nu sunt vaci, berzele pasc. Chiar dacă satul este în apropiere, sufletul meu nu a suportat, omor pe doi, restul a zburat. Sufletul meu s-a simțit mai bine.
Ce este atât de special la o broască? Întâlnim acest amfibian de fiecare dată când mergem la pescuit sau ne apropiem de un râu sau lac de acumulare. Se pare că nu există mistere în ea. Dar unde se duc iarna? Deci, să ne uităm la această problemă.
Să începem cu broasca de copac, care trăiește în Alaska. Nu-ți vine să crezi, dar iarna practic îngheață în gheață. Inima i se oprește, circulația sângelui i se oprește. Amfibianul nu mai respira si nu da semne de viata. Este aproape imposibil să supraviețuiești în astfel de condiții, dar nu pentru o broască. De îndată ce razele de soareîncălzește pământul, se dezgheță și prinde viață. Toate procesele ei de viață sunt restaurate. Se întâmplă asta spontan? Cu greu. La urma urmei, pentru ca inima să bată din nou, trebuie implicat un mecanism genetic special.
Broasca de copac trăiește în Alaska, regiunile nordice ale SUA și Canada. Poate fi găsit chiar și dincolo de Cercul Arctic. După cum înțelegem, condițiile de acolo sunt destul de dure. Nu este pretențioasă în privința condițiilor mediu inconjuratorși se simte grozav atât în tundra, cât și în locuri mlăștinoase. Paradoxul este că temperatura corpului broaștei de copac este aceeași cu temperatura aerului din jur.
Vara în Alaska este destul de bună conditii confortabile. Pentru o broasca de copac sunt perfecte. E cald și e multă mâncare. Odată cu debutul iernii, situația se schimbă dramatic. Temperatura scade la minus patruzeci, pământul este acoperit cu gheață și zăpadă. Pentru a supraviețui acestei perioade, păsările zboară spre sud, animalele își schimbă hainele de vară cu cele de iarnă, iar broasca de copac preferă să nu lupte cu frigul. Deși, acest lucru nu este în întregime adevărat. Pe parcursul perioada de vara reușește să acumuleze suficientă glucoză în ficat pentru a supraviețui iernii. Odată cu debutul zilelor geroase, glucoza din ficatul amfibiului intră activ în sânge și de acolo în celule, împiedicându-le să înghețe și să moară. Inima și corpul se pregătesc activ pentru iarnă.
Pentru a supraviețui iernii, broasca își pregătește un cuib. Ea găsește o mică depresiune în pământ, pe care o căptușește cu mușchi și iarbă uscată pentru izolare termică. De îndată ce apar primele înghețuri, ea se urcă în adăpostul ei și adoarme. Căderea zăpezii oferă o izolare termică suplimentară. Temperatura de aici scade rareori sub nivelurile critice. În ciuda acestui fapt, aproximativ 30% din lichidul din corpul amfibiului se transformă în gheață. După cum am observat deja, celulele nu îngheață. Gheața se acumulează doar sub piele și în mușchi, făcând broasca extrem de tare. La prima vedere poate părea că se transformă într-o bucată de gheață, dar, așa cum știm deja, nu este așa.
Odată cu debutul zilelor calde, corpul amfibiului prinde viață în câteva zile. Toate procesele vieții sunt restaurate. Inima incepe sa bata, apar respiratia si circulatia sangelui, creierul incepe sa functioneze.
Probabil de aici a venit teoria înghețului. corpul uman, cu refacerea ulterioară a tuturor funcțiilor sale. Dacă acest lucru este real, va trebui să aflăm în viitor. ÎN în prezent Oamenii de știință studiază în mod activ fenomenul de rezistență la îngheț. Ei au ajuns la concluzia că broasca a reușit să învețe să supraviețuiască în condiții extreme datorită unei gene speciale care este capabilă să-și codifice compușii proteici prin 390 de aminoacizi. Această genă unică se găsește în ficatul tuturor amfibienilor rezistenți la îngheț. Restul reprezentanților lor nu o au.
Când citiți sau auziți despre amfibieni, vă întrebați cum supraviețuiesc temperaturi scăzute? De exemplu, unde petrec broaștele iarna? Există multe modalități de a ajuta amfibienii să supraviețuiască înghețurilor și să rămână viabile. Nu sunt capabili să-și schimbe și să-și regleze temperatura corpului, dar se pot adapta la condițiile de mediu. Broaștele fac față acestei sarcini „excelent”. Fiecare familie, gen și specie de animale amfibiene are propriul set de schimbări adaptative care îi ajută să reziste la frig, îngheț și secetă.
Broaștele sunt locuitori în iazuri și locuri umede
Familia zoologică „Broaștele adevărate” aparține ordinului Amfibieni fără coadă, clasa Amfibienilor. În râuri, iazuri, lacuri și mlaștini din pajiști umede, grădini și livezi trăiesc mai multe specii comune aparținând familiei Ranidae (Broaștele adevărate), genul Rana (Broaștele):
- L. lacul - R. ridibunda;
- L. pondovaya - R. lessonae
- L. cu fața ascuțită - R. arvalis;
- L. iarbă - R. temporaria.
Pentru a afla cum se pregătește o broască pentru iarnă, trebuie să aflați habitatele preferate ale speciei în alte anotimpuri ale anului. Pentru a se reproduce, toți amfibienii au nevoie de corpuri de apă în care sunt depuse ouăle și se dezvoltă mormolocii.
Particularitățile reproducerii broaștelor
Sezonul de împerechere pentru majoritatea amfibienilor începe în februarie-martie și durează până la începutul lunii iunie. În acest moment, broaștele masculi, în timp ce sunt în apă, scot sunete puternice. După fertilizare, fiecare femelă este capabilă să depună câteva mii de ouă. Sub formă de ciorchini sferici și panglici, ele plutesc pe fundul sau pe suprafața rezervorului. Mormolocii ies din ouă în decurs de o săptămână. Ciclu complet Dezvoltarea de la ou la mormoloc sau adult durează câteva luni. Unele specii devin mature sexual abia în al doilea sau al treilea an de viață. Numărul de ouă depuse de o femelă poate fi de la 1000 la 12000. Majoritatea lor mor chiar înainte de apariția mormolocilor. Caviarul și animalele tinere devin pradă pentru multe animale acvatice. Unde petrec broaștele și mormolocii iarna? Alegerea adăpostului depinde de comportamentul acestor amfibieni.
Stilul de viață al broaștelor
Amfibienii acvatici nu se îndepărtează de habitatele lor pe tot parcursul anului. Animalele terestre petrec aproape tot timpul în zone mlăștinoase, lângă iazuri și lacuri, în pajiști și în văile râurilor. Uneori pot fi găsite departe de apă - în zonele populate, parcuri, câmpuri. Broaștele de uscat se îndreaptă spre corpuri de apă în principal în timpul depunerii. După finalizarea acestuia, indivizii adulți părăsesc iazurile și merg în locurile cele mai bogate în insecte și alte organisme nevertebrate. Vara, unele specii ies doar să „vâneze” noaptea. Primăvara și toamna devine mai răcoare, astfel încât activitatea în timpul zilei crește. Ce face o broască pe uscat iarna, când temperatura aerului scade semnificativ? Amfibianul cu sânge rece încearcă să pătrundă mai adânc în pământ, sub frunze, unde există șanse mai mari să nu înghețe.
Cum se pregătește broasca pentru iarnă?
Mulți amfibieni care trăiesc în apă găsesc locuri fără gheață în partea de jos unde își pot petrece sezonul rece. Cele mai mari broaște care iernează în apele europene aparțin speciei R. ridibunda. Zona de distribuție a broaștei de lac este extinsă - de la Rin până în Iran. Corpul femelei atinge 17 cm lungime, masculii sunt cu 5 cm mai scunzi. Culorile predominante sunt verdele si culori maroși pete mari negre-maronii. Există o dungă ușoară pe spate, iar un model de marmură este clar vizibil pe abdomen. Broaștele de lac se găsesc întotdeauna în corpurile de apă, chiar și locuiesc în râuri adânci, cu curgere rapidă. Ce face o broasca iarna? Comportamentul unui animal cu sânge rece depinde de clima zonei și de condițiile meteorologice. începe să se pregătească pentru hibernare la o temperatură a apei de aproximativ 6-9 °C. Odată cu răcirea suplimentară, adulții și mormolocii se înfundă în nămolul de jos. Ei petrec toată iarna pe fundul lacurilor, râurilor și iazurilor adânci, în timp ce respiră prin piele.
Unde petrec iarna broaștele care trăiesc pe uscat?
Cei cu fața ascuțită (mlaștina) duc, de asemenea, un stil de viață pe uscat. Specia R. temporaria este inferioară ca mărime corporală față de R. ridibunda. Lungimea sa nu depășește 11 cm, culoarea de deasupra este maro cu dungi închise, iar abdomenul este alb-cenușiu. Acesta este unul dintre cei mai răspândiți amfibieni din nordul și banda de mijloc Eurasia. Cum se pregătește o broască pentru iarnă cu un stil de viață pe uscat? Când se instalează frigul de toamnă, începe căutarea unui loc retras. Potrivit pentru iernarea unei broaște:
- găuri cu multe frunze;
- găuri și goluri de rozătoare în pământ;
- cioturi putrezite;
- pietre mari;
- scobituri joase ale copacilor;
- subsoluri.
Cum petrec iarna amfibienii din familia Broasca sau Broasca (Hylidae)?
Broaștele de copac sunt broaște mici, fără coadă, de obicei de culoare verde. Trăiesc pe copaci și arbuști, agățându-se de scoarța neuniformă cu ventuze pe labe. Noaptea, broaștele de copac coboară din copaci în căutarea hranei, dar pentru reproducere preferă să găsească acumulări de umiditate în golurile copacilor și rozetele de frunze. Iernarea broaștelor de copac diferă de iernarea amfibienilor acvatici. În stilul lor de viață, ei amintesc mai mult de reprezentanții pământului ai familiei Ranidae. Cele mai comune specii din centrul Rusiei sunt următoarele specii din genul Broasca: K. comună, K. Asia Mică, K. Orientul Îndepărtat. În toamnă, pădurii se înfundă în podeaua pădurii, ascunzându-se în goluri, vizuini și sub pietre. Înainte de începerea iernii, culoarea amfibienilor se întunecă, corpul lor produce mai mulți carbohidrați, ceea ce îi protejează de moartea la îngheț. Primăvara, broaștele de copac se dezgheț și merg să caute locuri de depunere a icrelor.
De ce amfibienii cu sânge rece nu mor de îngheț?
Unde merg broaștele care trăiesc pe uscat și în apă pentru iarnă? Speciile terestre toamna încearcă să pătrundă mai adânc în pământ, sub frunze, unde există șanse mai mari să nu înghețe. Unii amfibieni intră în hibernare profundă. Înainte ca broaștele să intre în modul de odihnă, trebuie să găsească loc potrivit pentru hibernare atât pe uscat cât și în apă. În lunile reci, ei zac nemișcați în adăposturile lor, în stare de odihnă. În modul de somn, toate procesele vitale din organism încetinesc. Temperatura din adăpostul de iarnă poate scădea la niveluri sub zero. Copacii rămân uneori în viață chiar și după îngheț. Carbohidrații din sânge și ureea acționează ca „antigel”. Reprezentanții altor familii pot muri din cauza înghețului. Odată cu apariția primei călduri la sfârșitul iernii și la începutul primăverii, broaștele care se aflau în stare de odihnă încep să revină la viața lor normală.
Importanța zonelor umede pentru broaște
Pentru adăposturi de iarnă amfibienii folosesc nămol de jos, lemn de plutire și grupuri de plante. Broaștele de uscat hibernează iarna în zona temperată, găsind locuri izolate pentru aceasta. Primăvara și vara au nevoie de apă pentru a se reproduce. După odihna de iarnă, când se încălzește, se îndreaptă spre lacuri și iazuri. Procesul de împerechere, depunerea icrelor și dezvoltarea mormolocilor durează o perioadă lungă de timp. Pentru multi specii terestre Sezonul de împerechere începe pe drumul de la locurile de iernare la locurile de icre. Interesant este că femelele îi ajută uneori pe bărbați să îndure greutățile călătoriei, purtându-i pe spate. Broaștele depun icre în corpurile de apă stătătoare, alegând orice locuri potrivite în acest scop: iazuri, șanțuri și bălți. Numele clasei „Amfibieni” reamintește rolul habitatului pentru aceasta. Multe specii de amfibieni trăiesc în lacuri, râuri și mlaștini. Se hrănesc cu insecte care se găsesc în corpurile de apă și servesc ei înșiși drept hrană pentru animalele mai mari. Deci broaștele sunt o parte importantă
Mecanismele adaptative ale amfibienilor
După ce am aflat ce face o broască iarna, putem spune: adaptarea la condițiile de mediu este foarte importantă pentru ei. Speciile care trăiesc în partea de nord a zonei temperate sunt deosebit de rezistente. Au loc schimbări semnificative în corpurile speciilor de amfibieni care ierna:
- nivelul glucozei din sânge crește;
- concentrația de uree în organism crește;
- sistemele de organe încetinesc sau încetează să funcționeze;
- încetează;
- fara respiratie;
- inima nu bate.
Oamenii de știință apreciază foarte mult rolul ureei în adaptare. O creștere a conținutului său poate acționa ca un „declanșator” pentru trecerea la o stare de hibernare. Adaptări sub formă de repaus profund se găsesc nu numai la speciile care trăiesc în zonele de pădure și stepă. La fel cum broaștele petrec iarna în zona temperată, amfibienii tropicali petrec sezonul cald și uscat. Există avantaje la acest stil de viață. Amfibienii nu trebuie să risipească energie luptând cu frigul sau căldura.
Nu este atât de important unde petrec broaștele iarna. Aproape toate rămân viabile după o stare latentă și încep imediat să se reproducă.