A túlélés mesterei

Egyes állatok átvészelik a tikkasztó hőséget és a zord hideget is, ám a gyorsuló éghajlatváltozás még az ő sorsukat is megpecsételheti


Cryosleep – the dream of many a science fiction author, inspired by visions of astronauts flying from one planet to the next, unaffected by the time it takes. Refrigerated into suspended animation, the intrepid interplanetary travelers survive the decades of their journey unscathed – as human blocks of ice. (Deep-freeze) pie in the sky? Not at all.

The North American wood frog already has it down to a fine art – and without any hi-tech assistance. When winter comes, he just freezes, when spring returns he thaws out again. The frog has a kind of anti-freeze device in his body, special proteins that turn the blood and the other bodily fluids outside the cells to ice. That way, the freezing-point inside the cells drops, and the contents of the cell stay fluid. This helps the frog to weather even harsh winters. In the spring he thaws out and is soon hopping around again as if nothing had happened.

The jerboa has found a way of coming to terms with the other extreme. Scorching heat and the endless dry periods in the desert have no effect on the jumping mouse. Throughout its life, this diminutive animal never drinks as much as one single drop of water. The point is that the animal’s body loses next to no moisture; its urine is a concentrated paste, its feces are dry as dust. And jerboas never sweat. This means that the minimal amount of water in the seeds it feeds on suffices to keep the mouse alive.

Evolution, the development of life over millions of years, has taught these animals some astounding tricks. To survive in competition with other species, some of them have sought niches in the natural environment, places that are meteorologically so extreme that, while they require considerable adaptation, they also have one unbeatable asset: there’s no one else around to compete with for food.

The oryx, for example, is an antelope that can penetrate much further into the deserts of Africa than its relatives, the Thomson gazelle or the kudu – because it can stand the heat better. Its in-built advantage is that mucous fluid evaporates in the animal’s respiratory tract. This produces a cooling effect that keeps down the temperature of the blood in the veins. This in turn reduces the temperature of the arterial blood flowing back into the brain. The oryx has a kind of heat exchanger just behind the nose that keeps the sensitive brain well-tempered, while the rest of the body can heat up to 45 degrees over short periods. Other mammals, including humans, die at a body temperature of more than 42 degrees.

Whereas the oryx has an internal protection system, other animals have an external variety. In the African Namib desert, for example, there is a black beetle that possess white wing-covers, an invaluable advantage in the heat because white reflects the cruel light of the sun. That’s why we humans prefer to wear light-colored clothing when things start hotting up. An even better asset, of course, is to have skin that changes its color and adapts to the temperature that happens to be prevailing. The tropical lizards called geckos go pale in the midday sun and change to a darker shade when the cold tropical night falls. Hormones control the pigment cells in this process.

The thorny devil is another desert inhabitant ideally adapted to hot, dry climates. The lizard has a water-absorbent system of grooves in the skin between the bizarre spines on its grotesque coat of armor. Like the gutters of a house, they collect the small amount of moisture provided by the morning dew and conduct it directly to the corners of the animal’s mouth. That suffices to get it through the long, hot, dry day.

Animals living in polar regions have no shortage of water to deal with. Instead they have to survive the bitter cold. No one is better equipped to do just that than the uncrowned king of the Arctic, the polar bear. His big asset is a sophisticated heating system, complete with a warmth accumulator under his fur. Under the dazzling white top-fur lies a thick coat of wool, and below that again, a mighty layer of fat. The air cushion between the hairs of the fur, which are three inches long, helps to retain the heat. However cold it gets, the bear is as warm as toast. But what’s good for the bear is bad for the scientists interested in him. The animal stores heat so efficiently that he is invisible for cameras with infrared sensors responding to sources of heat.

The eternal snows and the desert – from a human viewpoint these are the most inhospitable places on earth, but for the survival artists of the animal world they’re just what the doctor ordered. Gradually, they have adapted themselves to the severe conditions prevailing there. But suppose those conditions were to change, after a natural disaster or a change in climate? And not in the course of thousands of years, but suddenly, in the twinkling of an eye?

It was a climatic shock of this kind that probably spelled the end of the dinosaurs, some 65 million years ago. One of the many theories advanced to explain their demise assumes that a huge meteorite slammed into the earth’s surface. After the impact, masses of ash and dust came raining down and the sunlight was hardly able to pierce this cloud of matter. The earth turned dark and cold. Subsequently, most of the vegetation wilted and died, eventually taking the dinosaurs with it.

The rise in temperature at the end of the last Ice Age, about 11,500 years ago, also accounted for a number of animal species. The mammoth, the woolly rhinoceros, and the Irish Elk all died out.

Many scientists fear that some of the animal species on the planet today may be in for the same fate. The reason is the rapid global warming process that has taken place over the last few decades. According to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), the industrial waste gas produced by humankind will mean that this process will continue. In the course of the next 100 years they prophesy an average global temperature rise of anything up to 5.8 degrees.

“Climatic extremes will get more and more frequent,” says meteorologist Mojib Latif of the University of Kiel. Thawing processes are observable at the North and South Poles, while many deserts and semi-deserts are getting hotter and drier, thus making them uninhabitable for large animals. In many regions there will be more rainfall than ever before, the dry periods will get longer, the maximum temperatures will continue to rise. And even well-adapted animals will start feeling the pressure.

The reindeer in Spitzbergen are already in trouble. They feed on lichen that grows on the ground. To get at it in winter, they normally have to dig a hole in the snow. But global warming means that winter rainfall is getting more and more frequent. If rain falls on snow, it will seep down to the surface of the ground, form puddles, and finally freeze into a belt of ice several inches thick.

“Even a man would need equipment to get through that ice layer,” says Jaako Putkonen, geo-scientist at the University of Washington in Seattle. And if the reindeer do manage to get through the ice, what they find may be inedible for them. Warmth and rain encourage the growth of poisonous fungi in between the lichen. Starvation stares the animals in the face.

The penguins at the other end of the world, the Antarctic, are obviously in similar trouble because the conditions they live in have changed. Magellan and Adelie penguins that have mated for breeding purposes share the job of bringing up their young. One penguin stays in the nest on the dry land, while the other hunts for food in the sea and then brings it back to the nest.

But in the last few years, the distance between the hunting grounds and the breeding site has become continuously greater owing to overfishing of the seas. Professor Dee Boersma, a penguin expert at the University of Washington in Seattle, uses satellite assistance to trace the distances covered by Magellan penguins. Some birds hunt for fish over 450 miles away from their nests, she says. In cases like that, the hunter takes three weeks to get back home with the catch, which it keeps conserved in its stomach like in a refrigerator. Frequently the chick has already hatched in the meantime and is fated to die miserably of hunger.

According to Dee Boersma, the number of penguins inhabiting the Punto Tombo in Argentina has fallen by 20 percent over the last ten years.

If the gloomiest climate forecasts come true, many species of wildlife and plants will die out, fears the Kiel meteorologist Latif. Then it will be of little use to the survival artists in the deserts or at the poles that they have made such extreme sites into a niche that is theirs and theirs alone.

Even if global warming is caused by waste gas from countries far away, the effects make themselves felt at the poles and in the deserts. And in the long term, the cryo-specialists in the Arctic and Antarctic are in for a particularly tough time, as they cannot retreat to a place that is colder still: there’s nowhere for them to go.

If the earth keeps getting warmer and the winters keep getting milder and wetter, then the self-induced cryosleep of the North American wood frog will soon be superfluous. We humans too will have difficulty surviving on this planet. But perhaps by then technological progress will come to our aid and we can fly off to some other planet – deep-frozen.

A hibernálás, számos tudományos-fantasztikus mű alkotójának álma azon az elképzelésen alapul, hogy az egyik bolygóról a másikra átrepülő űrhajósokon nem fogna az utazással töltött idő. A merész bolygóközi utazók a tetszhalál állapotába lehűtve mint emberi jégtömbök élnék túl a több évtizedes utat, mely alatt semmit sem változnának. Fantazmagória lenne? Szó sincs róla.

Az észak-amerikai erdei béka ezt minden bonyolult technikai eszköz nélkül már a tökélyre fejlesztette. Amikor beköszönt a tél, lefagyasztja magát, tavasszal pedig ismét kiolvad. Ez a béka egyfajta fagy ellen védő módszert alkalmaz: a szervezetében lévő különleges fehérjék jéggé alakítják át a vérét és a sejteken kívüli más testnedveit. Ily módon a sejteken belüli fagyáspont jóval alacsonyabb lesz, és maguk a sejtek folyékonyak maradnak. A béka ennek köszönhetően a legkeményebb telet is átvészeli. Tavasszal kiolvad, és úgy ugrándozik megint, mintha mi sem történt volna.

Az egyiptomi ugróegér a másik véglethez alkalmazkodásnak találta meg a módját. A perzselő sivatagi hőség és az állandó szárazság egyáltalán nem viseli meg ezt az állatot. Az apró rágcsáló egész élete folyamán szinte egyetlen csepp vizet sem iszik. A magyarázat az, hogy az ugróegér teste jóformán semmi nedvességet nem ad le; vizelete sűrű massza, ürüléke száraz, mint a por. És ez az állat soha nem izzad. Ez azt jelenti, hogy a táplálékul szolgáló magvakban lévő csekély vízmennyiség már elegendő az ugróegérnek az életben maradáshoz.

Az evolúció, az élővilág több millió éve tartó fejlődése meghökkentő trükkökre tanította meg az állatokat. A más fajokkal a túlélésért vívott küzdelemben némelyik a természetes környezetben keresett magának olyan szélsőséges éghajlati viszonyokkal rendelkező helyet, melyhez ugyan igen nagy mértékben alkalmazkodnia kell, viszont óriási előnye, hogy ott nem kell mással versengenie az élelemért.

A nyársas antilop például rokonainál, a Thompson gazellánál és a kudunál mélyebbre tud behatolni Afrika sivatagaiba, mert náluk jobban viseli a hőséget. Ennek oka az, hogy az állat légutaiban nyálkás váladék párolog el. Ez hűtő hatást vált ki, mely alacsony hőmérsékleten tartja a vénás vért. Ennek következtében az agyba visszaáramló artériás vér hőmérséklete is csökken. A nyársas antilopnak közvetlenül az orra mögött egyfajta hőcserélő van, amely megfelelő hőmérsékleten tartja az érzékeny agyat, miközben a teste többi része rövidebb időszakokra akár 45 fokra is felmelegedhet. A többi emlős, így az ember sem tud elviselni 42 foknál magasabb testhőmérsékletet.

Míg a nyársas antilop belső védekezési mechanizmust alkalmaz, más állatok külső eszközökhöz folyamodnak. Az afrikai Namib-sivatagban például él egy fekete bogár, melynek fehér a szárnyfedele, ami hatalmas előny, mert visszaveri az égető napsugarakat. Mi, emberek ugyanezért szeretünk világos színű holmikban járni hőség idején. Persze még ennél is jobb megoldás az éppen adott hőmérséklethez a színe változtatásával alkalmazkodó bőr. A gekkó nevű trópusi gyík az erős déli napfényben halvány színű, a hideg trópusi este leszálltával pedig sötétebb árnyalatot ölt. E folyamat során hormonok irányítják a pigmentsejteket.

A szintén sivataglakó tüskés ördög (Moloch horridus) ugyancsak kiválóan alkalmazkodott a forró, száraz éghajlathoz. Groteszk páncélzata két bizarr kitüremkedése között a bőrébe mélyedő vájatok vannak, ez a vízbegyűjtő rendszere. Ahogy az ereszek a háztetőn, ezek is összegyűjtik a hajnali harmatból származó kis vízmennyiséget, és egyenesen az állat szájának két sarkába vezetik. Így vészeli át a hosszú, forró, száraz nappalt.

A sarkvidékeken élő állatoknak nem kell vízhiánnyal küzdeniük, viszont meg kell birkózniuk a kemény hideggel. Erre minden más lénynél jobban felkészült az Északi-sark koronázatlan királya, a jegesmedve. Fontos „vagyontárgya” egy bonyolult fűtőrendszer, melyet a bundája alatti hőtároló akkumulátor egészít ki. A káprázatos fehér felső bunda alatt sűrű gyapjúréteg húzódik meg, az alatt pedig egy tekintélyes zsírréteg. A bunda 7,5 centiméter hosszú szőrszálai közötti légpárna segít megtartani a hőt. Bármilyen hidegre fordul is az idő, a jegesmedve olyan meleg, mint a pirítós. Ami azonban jó a medvének, rossz az iránta érdeklődő tudósoknak. Az állat olyan hatékonyan tárolja a hőt, hogy a hőforrásra reagáló infravörös érzékelőkkel ellátott kamerák elől rejtve marad.

 Az örök hó birodalma és a sivatag emberi szemszögből nézve a világ legbarátságtalanabb vidékei, az állatvilág túlélőbajnokai számára viszont ezek az ideális élőhelyek. Fokozatosan alkalmazkodtak az ott uralkodó zord viszonyokhoz.

És ha ezek a viszonyok megváltoznának egy természeti katasztrófa vagy éghajlatváltozás következtében? Nem több ezer év alatt, hanem hirtelen, egy szempillantás alatt?

Valószínűleg ilyesfajta éghajlati sokk pecsételte meg a dinoszauruszok sorsát mintegy 65 millió évvel ezelőtt. A kipusztulásukra magyarázatot kereső sok elmélet egyike szerint egy óriási meteorit csapódott a Föld felszínébe. Ezt követően nagy tömegű hamu és por hullott alá, a napfény pedig szinte egyáltalán nem tudott áthatolni ezen a sűrű felhőn. Sötét és hideg lett a Földön. Ennek hatására a növényzet legnagyobb része elsorvadt, elpusztult, és idővel a dinoszauruszok is ugyanerre a sorsra jutottak.

Az utolsó jégkorszak végén, körülbelül 11 500 évvel ezelőtt a hőmérséklet emelkedése vezetett számos állatfaj kipusztulásához. Ekkor halt ki a mamut, a gyapjas rinocérosz és az ír jávorantilop.

Sok tudós tart attól, hogy a bolygónkon ma élő állatfajok némelyikére ugyanez a sors vár. Az ok az elmúlt néhány évtized során lejátszódott gyors globális felmelegedési folyamat. Az Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, az éghajlatváltozás kormányközi bizottsága) szerint az emberi tevékenység következtében a levegőt szennyező ipari gázok miatt a folyamat nem szakad meg. Előrejelzésük szerint a következő száz év folyamán akár 5,8 fokkal is emelkedhet a Föld átlaghőmérséklete.

– Egyre gyakoribbá válnak a szélsőséges éghajlati jelenségek – mondja a Kieli Egyetem meteorológusa, Mojib Latif. Az Északi- és a Déli-sarkon olvadási folyamat figyelhető meg, miközben sok sivatag és félsivatag egyre forróbbá és szárazabbá válik, tehát a nagy testű állatoknak nem lesznek megfelelő élőhelyei. Sok vidéken minden eddiginél több eső esik, a száraz időszakok meghosszabbodnak, a hőmérsékleti maximumok tovább emelkednek. Ez még a legjobban alkalmazkodó állatokat is próbára fogja tenni.

A Spitzbergákon élő rénszarvasok már most bajban vannak. Ők a talajon növő zuzmókkal táplálkoznak. Ezekhez télen úgy jutnak hozzá, hogy lyukakat ásnak a hóba. A globális felmelegedés azonban azzal jár, hogy egyre gyakoribb a téli eső. Ha eső esik a hóra, az leszivárog a talaj felszínére, tócsákat alkot, végül pedig több centiméter vastag jégréteggé fagy.

– Még az ember is csak valamilyen eszköz segítségével tudja feltörni ezt a jégréteget – mondja Jaako Putkonen, a seattle-i Washington Egyetem földkutatója. Ha a rénszarvasnak sikerül is feltörnie a jégréteget, amit alatta talál, az ehetetlen. A meleg és az eső kedvez a zuzmók között megtelepedő mérgező gombák fejlődésének. Az állatokat éhínség fenyegeti.

A világ másik végén, az Antarktiszon élő pingvinek is bajban vannak, mert megváltoztak az életkörülményeik. A párzásra szövetkezett Magellán- és Adelie-pingvinek közösen nevelik fel utódaikat. Az egyik pingvin a szárazföldön lévő fészekben marad, a másik élelemre vadászik a tengerben, majd azt elviszi a fészekhez.

Ám az elmúlt néhány év során a vadászterületek és a költőhelyek közötti távolság folyamatosan nőtt a tengerek túlzott lehalászása miatt. Dee Boersma professzor, a seattle-i Washington Egyetem pingvinszakértője műhold segítségével méri a Magellán-pingvinek által megtett távolságokat. Egyes pingvinek a fészküktől több mint 700 kilométer távolságban vadásznak halra. Az ilyen esetekben a vadász három hét alatt ér haza a zsákmánnyal, melyet a gyomrában mint hűtőszekrényben konzervál. A kis pingvinek addigra általában kikelnek, és az éhhalál vár rájuk.

Dee Boersma szerint az argentínai Punto Tombóban élő pingvinek száma 20 százalékkal csökkent az elmúlt tíz év során.

A kieli meteorológus, Latif attól fél, hogy ha a legsötétebb éghajlati előrejelzések valóra válnak, a növény- és állatvilág sok faja kihal. Akkor a sivatagok és a sarkvidékek túlélőbajnokai nem sok hasznát veszik annak, hogy meghódították, a saját külön élőhelyükké tették ezeket a szélsőséges éghajlatú vidékeket.

Bár a globális felmelegedést okozó gázokat kibocsátó országok messze vannak, ezek a hatások érződnek a sarkvidékeken és a sivatagokban is. Hosszú távon pedig az Északi- és a Déli-sark hibernálás-szakértőire különösen nehéz idők várnak: nem tudnak visszahúzódni még hidegebb területekre, nem lesz hová menniük.

Ha a Földön folytatódik a felmelegedés, a telek egyre enyhébbek és csapadékosabbak lesznek, az észak-amerikai erdei béka maga előidézte hibernálódása rövidesen fölöslegessé válik. Nekünk, embereknek is nehezebb lesz életben maradnunk ezen a bolygón. Addigra talán a technikai fejlődés majd a segítségünkre siet és elrepülhetünk valamely más bolygóra – mélyhűtve.

Vote it up
Tetszett?Szavazzon rá!