My, ludzie, przetrwamy lodowate przypływy zimy dzięki ciepłym płaszczom, grzejnikom i gorącej czekoladzie. Owady mają jednak kilka kreatywnych strategii. Niezależnie od tego, czy są to specjalne białka, które działają jak środek zapobiegający zamarzaniu w samochodzie, płyny ustrojowe wzbogacone alkoholem zamiast wody lub przygotowujące się do dalekich podróży w cieplejsze klimaty, wydaje się, że te odporne robale opracowały własne odpowiedzi na problemy biologiczne, jakie stanowi zima .
powiązana zawartość
- Jak stworzyć siedlisko owadów w swoim ogrodzie
Prawdopodobnie słyszałeś o jednym z najczęstszych sposobów, w jaki owady przechodzą przez najciemniejszą i najzimniejszą porę roku: podróż w czasie. „Albo uciekają w kosmos, co oznacza, że migrują, albo uciekają w czasie, co oznacza, że stają się uśpieni” - mówi Scott Hayward, biolog bezkręgowców na Uniwersytecie w Birmingham. „Ogromna większość faktycznie staje się uśpiona”.
Aby przetrwać zimowy brak pożywienia i ciepła, ssaki takie jak niedźwiedzie i wiewiórki mają tendencję do hibernacji. Chociaż hibernacja jest często uważana za głęboki sen, jest to tak naprawdę biologicznie odrębny stan uśpienia: hibernujące zwierzęta gromadzą żywność i zmniejszają metabolizm poprzez procesy, które nie są jeszcze w pełni zrozumiane. Naukowcy z NASA przyglądają się nawet technikom, które mogą wywoływać hibernację u ludzi, aby pomóc astronautom przetrwać długie podróże kosmiczne.
Owady mają własną wersję tego potężnego narzędzia: diapauza. Hayward, która podobnie jak hibernacja, przygotowuje się do wejścia w diapauzę, zwykle będzie szukała schronienia przed zimnem, który przeprowadził szeroko zakrojone badania dotyczące uśpienia i przetrwania owadów w ekstremalnych warunkach. Często oznacza to zagrzebanie pod ziemią (weź pod uwagę fakt, że zimą setki owadów leżą uśpione zaledwie kilka centymetrów pod twoimi stopami), ale może również oznaczać znalezienie schronienia w pniach drzew lub pod skałami.
Niektórym owadom, takim jak europejska świnia kukurydziana, udało się sfrustrować rolników i zaintrygować entomologów, szukając sposobów na życie w zimie na ziemi. Ten notoryczny szkodnik kukurydziany ma ekstremalną tolerancję na zimno, a nawet bardziej niż gatunki hibernujące. Badania wykazały, że larwy świdrów mogą przetrwać nawet przechłodzenie przez kilka minut do -40 stopni F. Świder kulki podnosi się w łodygach kukurydzy lub kolbach kukurydzy i jest w stanie przetrwać nawet wtedy, gdy woda w ciele (choć nie w komórkach) zawiesza się.
Inne owady gromadzą się na środkach przeciw zamarzaniu. Na Antarktydzie nielotna muszka antarktyczna wytwarza w swoich komórkach duże ilości cukrów, które obniżają temperaturę zamarzania cieczy. Jednocześnie muszka pozwala otaczającej ją mroźnej glebie wyciągnąć prawie każdą kroplę wody z jej ciała. „Owad zostaje całkowicie odwodniony” - mówi Hayward. „Zatem nie może się zamrozić”. Pomaga to malutkiemu owadowi - który jest zarówno jedynym owadem, jak i największym zwierzęciem lądowym na tym kontynencie - całkowicie odpornym na zamarzanie.
Arktyczna wełniana ćma spędza około 90 procent życia w stanie zamrożonym. Gąsienica ćmy dokonuje tego również poprzez produkcję cukru - w szczególności glicerolu alkoholowego. W ten sam sposób, w jaki wódka może być przechowywana w zamrażarce i pozostaje płynna, ciecze te nie zamarzają, chroniąc tkanki larw ćmy i pozwalając jej przetrwać w temperaturach spadających do -70 stopni F. Chrząszcz Alaska Upis może wytrzymuje temperatury sięgające szokująco -100 stopni F, wytwarzając specjalną „cząsteczkę zapobiegającą zamarzaniu”.
Ale większość owadów nie jest tak wytrwała. Hayward mówi, że około 30 stopni F to typowy limit dla wielu gatunków. Właśnie dlatego wiele owadów ma zasięg ograniczony do bardziej tropikalnych obszarów świata, które nigdy nie doświadczają mrozów, takich jak zarażona Amazonką Amazonka lub kraje bogate w komary w Afryce, Ameryce Południowej i Azji.
Europejskie larwy świni kukurydzy mogą przetrwać zimę zamrożoną wewnątrz łodyg kukurydzy. (WILDLIFE GmbH / Alamy Stock Photo) Globalne ocieplenie może jednak wkrótce zmienić tę maksymę i zagrozić populacji owadów na całym świecie. Gdy Ziemia ogrzewa się ogólnie, owady przesuwają się w kierunku biegunów, aby skolonizować obszary cieplejsze niż wcześniej w miesiącach letnich. Jednak wiele z tych owadów nie jest w stanie przetrwać chłodniejszych zim występujących w tych regionach.
„Tam, gdzie nie mogą tego zrobić, nie mogą się umocnić” - mówi Hayward. Tymczasem w kierunku równika, wyższe temperatury zakłócają cykle diapauzy innych owadów.
Chociaż diapauza jest adaptacją do przetrwania zimy, temperatura nie jest głównym czynnikiem, który ją wyzwala. Zamiast tego krótsze dni w okresie poprzedzającym zimę sygnalizują ciałom owadów, że czas przygotować się do spoczynku. Gdy dni stają się cieplejsze później do jesieni, ciała owadów stają się zdezorientowane. Hayward mówi, że mylnie myśląc, że jest wiosna lub lato, często przerywają proces diapauzy, aby zacząć szukać jedzenia lub partnerów - co czyni ich nieprzygotowanymi na zimę.
Dlaczego ludzie powinni się przejmować? Rozważ dobrze znaną sytuację trzmieli, istotnego zapylacza wielu gatunków roślin i upraw rolnych. Już teraz walczą z utratą siedlisk i pestycydami, populacje pszczół walczą także ze zmieniającymi się porami roku. Temperatury ocieplenia powodują nie tylko późniejsze jesienie, ale także wcześniejsze źródła, które mogą dezorientować jednego bardzo ważnego członka ula: królową.
Królowe pszczół są jedynymi mieszkańcami ulu, które zwykle wchodzą w diapauzę. Zwykle budzą się raz w roku, wiosną i wyjeżdżają, aby stworzyć nową kolonię. Jednak z wiosną często zaczynającą się wcześniej, ule osiągają rozmiary, w jakich rodzi się nowa królowa, i próbują założyć nową kolonię przed rozpoczęciem zimy, a nie na początku wiosny. Ich potomstwo następnie walczy o znalezienie kwiatów, które będą żywić się w środku zimy, i muszą radzić sobie z temperaturami, z którymi nie wyewoluowały.
„Masz ogromny poziom śmiertelności”, mówi Hayward, „a następnie [masz] mniej zapylaczy w następnym roku”.
Owszem, istnieje wiele innych sposobów na pokonanie przeziębienia. Ale kiedy sytuacja staje się trudna, niektóre owady nie stają się trudniejsze - po prostu odchodzą. Na przykład motyl monarcha jest dobrze znany ze swojej kolorowej i inspirującej strategii zimowania: zabiera setki setek swoich najlepszych przyjaciół i kieruje się tysiące mil w kierunku równika, aby uniknąć niskich temperatur.
„Istnieje naprawdę niewiarygodnie różnorodna liczba sposobów na przetrwanie zimy” - mówi Hayward.
