Mặc dù thời tiết bên ngoài trong mùa đông này thực sự có thể trở nên khủng khiếp, nhưng áo phao, mũ lông, tất len, ủng cách nhiệt và có thể là lò sưởi đã giúp con người sống ở vùng khí hậu lạnh có thể chịu đựng được. Nhưng còn tất cả các loài động vật hoang dã ngoài kia? Chúng sẽ không bị đóng băng chứ?
Bất cứ ai dắt chó đi dạo khi nhiệt độ lạnh giá đều biết rằng răng nanh của chúng sẽ lung lay và dễ bị lạnh hơn – điều này phần nào giải thích cho sự bùng nổ của ngành quần áo cho thú cưng. Thế nhưng sóc chuột ngoài vườn thì không có áo khoác hay giày cao cổ thời trang.
Trên thực tế, động vật hoang dã có thể bị tê cóng và hạ thân nhiệt, giống như con người và vật nuôi. Ở miền bắc Mỹ, những chiếc đuôi không có lông của opossums (thú có túi loại nhỏ) là một nạn nhân phổ biến khi tiếp xúc với lạnh. Mỗi đợt lạnh bất thường ở Florida thường dẫn đến việc cự đà rơi từ trên cây xuống và lợn biển chết vì lạnh.
Tránh lạnh là điều quan trọng để bảo tồn sự sống hoặc các chi (trong trường hợp của thú có túi opossums là đuôi) và cơ hội sinh sản. Những mệnh lệnh sinh học này có nghĩa là động vật hoang dã phải có khả năng cảm thấy lạnh, để cố gắng tránh những tác động có hại từ những điều kiện khắc nghiệt của thời tiết. Các loài động vật cũng phải có những trải nghiệm tương đương với những gì con người trải qua, kiểu cảm giác nhói buốt khó chịu xen lẫn cảm giác kim châm thúc giục chúng ta sưởi ấm sớm nếu không sẽ phải gánh chịu hậu quả. Trên thực tế, cơ chế hệ thần kinh để cảm nhận một phạm vi nhiệt độ gần như giống nhau ở tất cả các động vật có xương sống.
Một thách thức trong mùa đông đối với động vật máu nóng, hay còn gọi là động vật đẳng nhiệt, động vật nội nhiệt là duy trì ổn định nhiệt độ bên trong cơ thể trong điều kiện lạnh giá. Điều thú vị là ngưỡng cảm nhận nhiệt độ có thể thay đổi tùy thuộc vào sinh lý học. Ví dụ, một loài máu lạnh - tức là loài biến nhiệt, loài ngoại nhiệt - ếch sẽ cảm thấy lạnh khi bắt đầu ở nhiệt độ thấp hơn so với chuột. Nghiên cứu gần đây cho thấy rằng các động vật có vú ngủ đông, chẳng hạn như sóc đất 13 vạch, không cảm thấy lạnh ở nhiệt độ mà các loài đẳng nhiệt không ngủ đông khác đã thấy lạnh. Tóm lại, động vật ý thức khi nào trời lạnh thì mỗi loài có mức cảm nhận khác nhau.
Một giải pháp: Sống chậm và ngủ đông
Nhiều sinh vật đẳng nhiệt ở khí hậu lạnh thể hiện trạng thái uể oải: trạng thái giảm hoạt động. Chúng trông giống như đang ngủ. Bởi vì động vật có khả năng ngủ xen kẽ giữa việc điều chỉnh nhiệt độ cơ thể bên trong và cho phép môi trường ảnh hưởng đến nó, các nhà khoa học coi chúng là "dị thân nhiệt". Trong các điều kiện khắc nghiệt, tính linh hoạt này mang lại lợi thế là nhiệt độ cơ thể thấp hơn - đặc biệt là ở một số loài, thậm chí dưới điểm đóng băng 0 độ C- vốn không tương thích với nhiều chức năng sinh lý. Kết quả là tỷ lệ trao đổi chất thấp hơn, và do đó nhu cầu năng lượng và thực phẩm thấp hơn. Ngủ đông là một phiên bản nâng cấp của chế độ “sống chậm”.
Sống chậm mang lại lợi ích bảo tồn năng lượng cho động vật hoang dã có thân hình nhỏ hơn nói riêng - ví dụ như dơi, chim và loài gặm nhấm. Khi gặp lạnh, chúng bị mất nhiệt nhanh hơn một cách tự nhiên vì diện tích bề mặt cơ thể tiếp xúc môi trường lớn so với kích thước tổng thể của chúng. Để duy trì nhiệt độ cơ thể trong phạm vi bình thường, chúng phải tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với động vật có cùng khối lượng nhưng diện tích bề mặt tiếp xúc môi trường nhỏ hơn. Điều này đặc biệt đúng đối với những loài chim duy trì nhiệt độ cơ thể trung bình cao hơn so với động vật có vú.
Thật không may, chế độ sống chậm không phải là một giải pháp hoàn hảo để sống sót trong điều kiện lạnh giá vì nó đi kèm với những đánh đổi, chẳng hạn như nguy cơ trở thành bữa ăn của động vật khác có khả năng chịu lạnh tốt hơn.
Thích ứng giúp chịu lạnh
Không có gì ngạc nhiên khi động vật đã tiến hóa các cách thích nghi khác để vượt qua các tháng mùa đông.
Các loài động vật hoang dã ở vĩ độ phía bắc có xu hướng tiến hóa phần thân chính ngày càng lớn hơn, phần phụ cơ thể ngày càng nhỏ hơn so với họ hàng gần của chúng gần vùng nhiệt đới. Nhiều loài động vật đã tiến hóa các hành vi để giúp chúng vượt qua cái lạnh: tập trung thành bầy (để sưởi bằng thân nhiệt của nhau như chim cánh cụt), ẩn nấp, đào hang và ngủ trong hang đều là những cách phòng thủ tốt. Và một số loài động vật trải qua những thay đổi về sinh lý khi mùa đông đến gần, tích tụ mỡ dự trữ, mọc lông dày hơn và giữ một lớp không khí cách nhiệt trên da bên dưới lông hoặc lông vũ.
Thiên nhiên hay chọn lọc tự nhiên đã tạo ra những mánh khóe tinh vi khác để giúp nhiều loài động vật đối phó với những điều kiện mà con người sẽ không thể chịu đựng được.
Bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào mà những con ngỗng có thể đứng thoải mái trên băng hay những con sóc chạy trên tuyết bằng đôi chân trần của chúng chưa? Bí mật là sự gần gũi của các động mạch và tĩnh mạch ở tứ chi của chúng tạo ra một dải nhiệt độ ấm lên và làm mát. Khi máu từ tim đi đến các ngón chân, hơi ấm từ động mạch truyền đến tĩnh mạch mang theo máu lạnh từ các ngón chân trở về tim. Sự trao đổi nhiệt ngược dòng này cho phép phần lõi của cơ thể giữ ấm trong khi hạn chế mất nhiệt khi tứ chi lạnh, nhưng không lạnh đến mức gây tổn thương mô. Hệ thống hiệu quả này được sử dụng bởi nhiều loài chim và động vật có vú trên cạn và dưới nước và thậm chí còn giải thích quá trình trao đổi oxy xảy ra trong mang cá.
Nói về cá, làm thế nào để chúng không bị đóng băng từ trong ra ngoài trong vùng nước băng giá? May mắn thay, băng nổi vì nước đậm đặc nhất dưới dạng chất lỏng, cho phép cá bơi tự do ở nhiệt độ không quá đóng băng bên dưới bề mặt đông cứng. Ngoài ra, cá có thể thiếu thụ thể cảm nhận lạnh như các động vật có xương sống khác. Tuy nhiên, chúng có các enzym độc đáo cho phép các chức năng sinh lý tiếp tục ở nhiệt độ lạnh hơn. Ở các vùng cực, cá thậm chí còn có "protein chống đông" đặc biệt liên kết với các tinh thể băng trong máu của chúng để ngăn chặn lan rộng quá trình kết tinh.
Một vũ khí bí mật khác ở động vật có vú và chim trong thời gian dài tiếp xúc với lạnh là mô mỡ nâu, rất giàu ti thể. Ngay cả ở người, những cấu trúc tế bào này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt, tạo ra hơi ấm mà không gây co cơ và sử dụng năng lượng không hiệu quả khi run (run là một biểu hiện khi gặp lạnh của cơ thể cố gắng làm nóng). Quá trình sinh nhiệt không gây run này có thể giải thích tại sao người dân ở Anchorage có thể thoải mái mặc quần đùi và áo thun khi nhiệt độ xuống gần 0 độ.
Tất nhiên, di cư có thể là một lựa chọn – mặc dù nó tốn kém về chi phí năng lượng cho động vật hoang dã khi muốn di chuyển gần hơn đến đường xích đạo.
Là một loài, con người có khả năng thích nghi ở một mức độ nào đó - một số người trong chúng ta chịu đựng tốt hơn những người khác. Thế nhưng chúng ta không đặc biệt thích nghi với lạnh. Có lẽ đó là lý do tại sao thật khó để nhìn ra ngoài cửa sổ vào một ngày lạnh giá và không cảm thấy rùng mình với một con sóc đang thu mình lại khi gió mùa đông thổi qua bộ lông của nó. Chúng ta có thể không bao giờ biết liệu động vật có sợ mùa đông hay không – thật khó để đánh giá trải nghiệm chủ quan của chúng. Nhưng động vật hoang dã có nhiều chiến lược giúp cải thiện khả năng chịu lạnh của chúng, đảm bảo cho chúng sống để nhìn thấy một mùa xuân khác.
