Prevruće ili prehladno? Termoregulacija gmazova i vodozemaca

Svatko tko se u toplo proljetno prijepodne šetao po mediteranskim livadama naišao je na barem jednu guštericu koja se sunča. U narodu je dobro poznato kako topao kamen može skrivati zmiju, a ljubitelji slatkih voda znaju da će njihove proljetne izlete popratiti glasan kreket žaba. Skijaše nije strah da će slučajno naletjeti na neku od ovih životinja, ali zato u kasno proljeće i rano ljeto pažljivo hodamo po puteljcima koji dijele livadu ili šumu od vode kako ne bismo stali na sitnu žabu. Već je i slučajnim opažanjem lako primijetiti da vodozemci i gmazovi na neki način ovise o temperaturi okoliša.

Što, kako i zašto, kome je hladno, a kome toplo?

Prilagoditi se okolini ili ne?

Okolišni parametri kao što je temperatura promjenjivi su kako na dnevnoj, tako i na sezonskoj razini – to možemo osjetiti i sami, a još više od nas, to osjećaju vodozemci i gmazovi. Ove skupine karakterizira ektotermnost – slaba ili nepostojeća unutrašnja kontrola temperature tijela, pa im je ona često vrlo bliska ili jednaka temperaturi okoliša. Osim toga, oni su poikilotermi, što znači da im temperatura tijela može znatno varirati. Raspon u kojoj životinja zadržava koliko-toliko normalne životne funkcije određen je termalnim minimumom i maksimumom, a između njih nalazi se termalni optimum, što je temperatura pri kojoj životinja „najbolje funkcionira“. Pritom možemo uzeti u obzir brzinu trčanja, preskočenu udaljenost, snagu ugriza, uspješnost razmnožavanja, broj jaja i mnogo toga drugoga što nam može dati vjerodostojnu informaciju o „uspješnosti“ životinje pri određenoj temperaturi. Na primjer, razni gušteri imaju smanjenu brzinu trčanja pri niskim temperaturama koja se postepeno povećava kako se bliži termalnom optimumu, a zatim naglo pada prema termalnom maksimumu.

Ove se vrijednosti mogu razlikovati kako između različitih vrsta gmazova i vodozemaca, tako i među populacijama iste vrste. U pravilu, vrste ili populacije koje se prirodno nalaze u hladnijem okolišu imat će niži termalni minimum, dok će one u toplijem okolišu imati viši termalni maksimum. Termalni raspon može varirati ovisno o nadmorskoj visini, ali i geografskoj širini pa tako kod jedne španjolske vrste iguana (Liolaemus multimaculatus) postoji varijacija u termalnim parametrima između populacija diljem zemlje. Doduše, kod nekih vrsta, kao što je živorodna gušterica (Zootoca vivipara), zabilježeno je kako su razlike u termalnim parametrima među populacijama zanemarive – umjesto fiziološke prilagodbe okolišu (promjena u termalnom rasponu), one se ponašanjem prilagođavaju promijenjenim temperaturama.

Istraživanja termalne biologije gmazova i vodozemaca često koriste temperaturu zraka kao procjenu okolišne temperature, no ona nije uvijek jednaka temperaturi koju ovi organizmi doživljavaju. Veću važnost za ektotermne organizme nosi temperatura mikroklime; na primjer, temperatura površine tla ili sloja zraka neposredno iznad tla koja se može razlikovati na skali od nekoliko metara ili čak centimetara.

Gušter koji se sunča na toplom kamenu doživljava drukčiju temperaturu od onoga u sjeni, iako nastanjuju isto područje u kojem je prosječna temperatura zraka uglavnom podjednaka. Jednako tako, žabe se nalaze u različitom termalnom okolišu ovisno o tome jesu li u vodi ili na kopnu.

Kako se herpići nose s visokim temperaturama?

Dakle, iako ove skupine nemaju mogućnost prave unutrašnje kontrole temperature tijela, mogu je regulirati svojim ponašanjem te tako održati stalnu temperaturu. Promjenom položaja iz sunčanog u sjenovito stanište (i obrnuto), mogu postići optimalnu temperaturu. Zato ćete naše zmije i guštere u ljetno prijepodne naći kako se sunčaju na stijenama, dok će najveću dnevnu temperaturu (iliti zvizdan), ipak dočekati u zaklonu. Kod raznih vrsta guštera, termoregulacija se postiže i promjenom u držanju – spuštanje tijela uz podlogu te „spljošten“ izgled osigurava veću površinu za izmjenu topline.

Iako je svima prva asocijacija na ektotermne organizme potreba za toplinom, činjenica je da previsoke temperature, kao i preniske, mogu negativno djelovati na životinju. Period bez aktivnosti pri vrućim i suhim uvjetima, u kojem im metabolizam znatno opada, zove se estivacija. Mnoge vrste kopnenih kornjača zakopavaju se u zemlju kako bi prebrodile period nedostatka hrane i vode za visokih temperatura. Oni gmazovi i vodozemci koji ne ulaze u estivaciju, pronalaze utočište u sjeni ili se čak penju u grmlje i krošnje gdje su temperature niže od golog tla.

Gdje su herpići zimi?

U zimsko doba godine, puno ćete rjeđe sresti pripadnike ovih skupina jer su razvili posebne strategije za borbu s hladnim uvjetima.

Pri niskim temperaturama, vodozemci i gmazovi ulaze u stanje drastično smanjene aktivnosti koje se zove brumacija.

Iako se na mnogim mjestima izjednačava s hibernacijom, zapravo postoji razlika. Brumacija je stanje niske aktivnosti i metabolizma kod beskralježnjaka, riba, vodozemaca i gmazova, koje je lakše prekinuti nego hibernaciju – dovoljno je kratkotrajno povišenje temperature kako bi životinja ponovno postala aktivna, dok do prekida hibernacije kod sisavaca ne dolazi tako lako.

Također, brumacija je često kraćeg trajanja – od nekoliko tjedana do nekoliko mjeseci, a početak i prekid određuje temperatura okoliša. Različite vrste imaju drukčije strategije prezimljavanja. Neke će se zakopati ispod površine kako bi izbjegle temperature u minusu, dok će druge „prihvatiti svoju sudbinu“ i ostati na temperaturi ispod nule. Živorodna gušterica (Zootoca vivipara) prezimljava u busenima trave gdje temperature padaju i do –4 °C, dok riđovka (Vipera berus) preživljava niske temperature grijući se na okupu.

Neke vrste razvile su mehanizme otpornosti na smrzavanje, dok su druge razvile prilagodbe koje im omogućuju preživljavanje smrzavanja.

Vrste otporne na smrzavanje hlade se do temperature smrzavanja tkiva, no povećanje koncentracija tjelesnih tekućina omogućava im da se ne smrznu, već doživljavaju nešto što se zove „supercooling“. U pravilu se mogu pretjerano ohladiti do –10 °C, dok jedna američka vrsta kornjače Chrysemys picta može izdržati tjelesnu temperaturu od čak –20 °C bez smrzavanja.

S druge strane, neke vrste suočavaju se sa sudbinom pa preživljavaju smrzavanje i odmrzavanje. Livadna smeđa žaba (Rana temporaria) može preživjeti kratkotrajno smrzavanje (do 3 dana), a američka vrsta šumske smeđe žabe (Rana sylvatica) preživljava smrznuta i po nekoliko tjedana (u ekstremnim slučajevima i nekoliko mjeseci). Kako temperature padaju, R. sylvatica postaje sve manje aktivna – čim dođe do smrzavanja prstiju, započinje sistemska reakcija. U stanicama duž tijela povećava se koncentracija glukoze koja smanjuje temperaturu smrzavanja – do zamrzavanja dolazi u vanstaničnoj tekućini, a povećana koncentracija glukoze u stanicama sprečava stvaranje kristala leda unutar njih i izlazak vode iz stanica (dehidraciju). Kroz 24 sata, životinja se postepeno smrzava, a disanje, cirkulacija i otkucaji srca padaju dok ne stanu. S druge strane, za izlazak iz smrznutog stanja potrebno je nekoliko dana. Oba procesa zahtijevaju visok stupanj metabolizma i energetski su zahtjevni, a duži periodi smrzavanja sa sobom nose i veći rizik od oštećenja stanica i tkiva.

Zaključak – ni prevruće ni prehladno

Svaki značajan odmak temperature okoliša od optimalne može značiti smanjenu aktivnost, što za sobom nosi i smanjenu potragu za hranom, propuštanje prilika za razmnožavanje, potencijalnu izloženost predatorima i veću kompeticiju za sklonište. Kao ektotermni organizmi, gmazovi i vodozemci izrazito ovise o temperaturi okoliša, no ne samo na razini tjelesne aktivnosti. Temperatura (često u kombinaciji s vlažnosti) može utjecati na razvoj spola, veličinu tijela, broj jaja koja ženka proizvodi, kvalitetu brumacije i mnogo toga drugoga. Imajući sve to na umu, nameće se pitanje „Kako će se oni onda snaći u globalnom zatopljenju?“, no o tome u drugom tekstu. Čujemo se!

Fotografije: Arhiva Udruge Hyla

Izvori:

Angilletta, M. (2009). Thermal Adaptation: a Theoretical and Empirical Synthesis. Oxford University Press.

Pough, H. F., Andrews, R. M., Crump, M. L., Savitzky, A. H., Wells, K. D., & Brandley, M. C. (1998). Herpetology. New York: Prentice Hall.

Stellatelli, O. A., Vega, L. E., Block, C., Rocca, C., Bellagamba, P., Dajil, J. E., & Cruz, F. B. (2022). Latitudinal pattern of the thermal sensitivity of running speed in the endemic lizard Liolaemus multimaculatus. Integrative Zoology, 17(4), 619–637.

Taylor, E. N., Diele-Viegas, L. M., Gangloff, E. J., Hall, J. M., Halpern, B., Massey, M. D., Rödder, D., Rollinson, N., Spears, S., Sun, B. jun, & Telemeco, R. S. (2021). The thermal ecology and physiology of reptiles and amphibians: A user’s guide. In Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology (Vol. 335, Issue 1, pp. 13–44). John Wiley and Sons Inc.

Trochet, A., Dupoué, A., Souchet, J., Bertrand, R., Deluen, M., Murarasu, S., Calvez, O., Martinez-Silvestre, A., Verdaguer-Foz, I., Darnet, E., Chevalier, H. Le, Mossoll-Torres, M., Guillaume, O., & Aubret, F. (2018). Variation of preferred body temperatures along an altitudinal gradient: A multi-species study. Journal of Thermal Biology, 77, 38–44.