Jak zwierzęta spędzają zimę
Nadchodzi zima. Ziemia pokryje się białym płaszczem śniegu, a temperatura spadnie poniżej 00C. Nie słychać radosnego śpiewu ptaków, rechotu żab czy bzyczenia owadów. Zima stawia przed zwierzętami wiele problemów. Po upalnym lecie, kiedy pokarmu było pod dostatkiem, przychodzi okres, kiedy nie można już wygrzewać się na słońcu, a możliwość zdobycia pokarmu staje się w sposób znaczący ograniczona.
Jak zatem zwierzęta radzą sobie w tym trudnym dla nich okresie ?
Można powiedzieć, że rozmaicie. Jedne opuszczają nas i odlatują do „ciepłych krajów”, drugie zmieniają futra na zimowe i zostają, niektóre z nich gromadzą na zimę zapasy pożywienia, inne odbywają w tym czasie gody i rozmnażają się a jeszcze inne zasypiają i przesypiają niekorzystny okres.
A więc zobaczmy jak zwierzęta radzą sobie w zimie.
Zacząć trzeba chyba od tego, że wśród zwierząt można wyróżnić dwie różne grupy. Są to zwierzęta zmiennocieplne, których temperatura ciała zmienia się wraz z temperaturą otoczenia i zwierzęta stałocieplne, które niezależnie od temperatury otoczenia potrafią utrzymać stałą temperaturę ciała. Do pierwszej grupy należą wszystkie bezkręgowce a z kręgowców ryby płazy i gady, natomiast drugą grupę stanowią ptaki i ssaki. W Polsce występują oczywiście przedstawiciele obu grup. Bezkręgowce lądowe różnie przeżywają zimę. Najbardziej efektowne z nich - owady, po złożeniu jaj, wraz z nadchodzącymi chłodami najczęściej po prostu giną. Jednak kilka gatunków np. niektóre muchy czy motyle możemy spotkać w naszych domach, na strychach w piwnicach a także w jaskiniach.
Zimującymi motylami są pospolite i piękne rusałki - rusałka pawik (Inachis io), rusałka pokrzywnik (Aglais urticae) i jeden z większych naszych motyli - rusałka admirał (Vanessa atalanta) czy zwiastun wiosny latolistek (listkowiec) cytrynek (Gonepteryx rhamni). Zagrzebane w ziemi lub ukryte pod kamieniami zimują niektóre gatunki chrząszczy a wśród nich liczne biegacze (Carabus sp.) czy biedronki (Coccinelidae) Owady te po przezimowaniu można spotkać już wczesną wiosną. Interesującą biologię ma wspomniana już wcześniej rusałka admirał. Jest to motyl migrujący, który przylatuje do nas w maju z południa Europy. Tu się rozmnaża, a następnie część osobników ginie, część odlatuje na południe, a część zimuje razem z innymi naszymi rusałkami.
U wielu pospolitych u nas gatunków owadów występuje w zimie okres zahamowania rozwoju wywołany niekorzystnymi warunkami zewnętrznymi. Jest to tzw. diapauza i spotykana jest we wszystkich stadiach rozwojowych. Stadium, w którym może wystąpić diapauza, jest zwykle charakterystyczny dla danego gatunku. Powoduje to, że okres zimy wspomniane owady spędzają na różnych etapach rozwoju osobniczego. Diapauza charakteryzuje się znacznym obniżeniem poziomu metabolizmu, a co za tym idzie pozwala na bardzo oszczędne gospodarowanie zgromadzonymi w ciele larwy, poczwarki lub w jaju, materiałami energetycznymi w postaci tłuszczów węglowodanów i białek Często dodatkowym zabezpieczeniem jest złożenie jaj lub ukrycie się w warstwie gleby, w ściółce w jaskiniach, dziuplach, szczelinach kory czy nawet w piwnicach.. Bywa, iż jaja owadów są pokryte woskową wydzieliną, która stanowi warstwę termoizolującą, a larwy i poczwarki zimują w specjalnych uplecionych przez siebie oprzędach, kokonach lub wyroślach na roślinach tzw. galasach. Ponadto w ciele zimujących osobników dorosłych a także larw i poczwarek wzrasta w zimie stężenie płynów ustrojowych np. glicerolu, co znacznie obniża ich temperaturę zamarzania.
W stadium jaja zimują np. pasikoniki (Tettigonia sp.), piękny motyl - dostojka malinowiec (Argynnis paphia) a także szkodnik naszych drzew - brudnica nieparka (Lymantria dispar). W postaci larwy zimuje np. świerszcz polny (Gryllus campestris) i rzadki motyl mieniak tęczowiec (Apatura iris), a w stadium poczwarki piękny i rzadki paź królowej (Papilio machaon), a także pospolity bielinek kapustnik (Pieris brassicae ) i liczne zawisaki (Sphingidae).
Dla zwierząt zmiennocieplnych dogodnym miejscem do spędzania zimy jest środowisko wodne. Jeżeli tylko zima nie jest zbyt sroga, a zbiornik wodny lub strumień dostatecznie głęboki, woda, która nie zamarznie ma temperaturę dodatnią. I to już wystarcza zwierzętom zmiennocieplnym żeby przeżyć. Są wprawdzie odrętwiałe i mało ruchliwe, ale dobrze ukryte mogą przeczekać niekorzystny dla siebie okres. W ten sposób spędza zimę wiele gatunków skorupiaków, a także owadów, których rozwój zachodzi w wodzie. Rozwój larwalny ważek (Odonata), jętek (Ephemeroptera), widelnic (Plecoptera) czy chruścików (Trichoptera) trwa kilka lat i larwa spędza w wodzie, ukryta wśród roślinności przydennej lub w mule, jedną lub dwie zimy.
W wodzie zimują również nasze zmiennocieplne kręgowce - ryby i niektóre gatunki płazów, a z gadów jedynie żółw błotny (Emys orbicularis). Również ich temperatura ciała, a tym samym i metabolizm ulega znacznemu obniżeniu.
W przypadku ryb zasadą jest iż ryby żyjące w wodach zimnych np. górskich w zimie tylko nieznacznie zmniejszają aktywność, natomiast ryby jeziorne w okresie zimy słabiej żerują, a nawet przestają pobierać pokarm. Lin (Tinca tinca) przy temperaturze wody 80C przestaje żerować, a w temperaturze 40C zagrzebuje się w mule dennym i zapada w odrętwienie. Niektóre gatunki np. leszcz (Abramis brama) czy ukleja (Alburnus alburnus) zbierają się w głębszych partiach zbiornika i tak gromadnie spędzają zimę wykazując słabą aktywność. Podczas gdy jedne gatunki w odrętwieniu przeczekują zimę, inne pozostają aktywne np. okoń (Perca fluviatilis) czy sandacz (Stizostedion lucioperca), a niektóre przystępują do rozrodu. Okres tarła u pstrąga potokowego (Salmo trutta m. fario) przypada na jesień i początek zimy (wrzesień - styczeń), natomiast pospolity w naszych wodach miętus (Lota lota) odbywa tarło od grudnia do marca.
W wodzie spędza zimę kilka gatunków płazów bezogonowych. Żaba trawna (Rana temporaria), żaba wodna (R. esculenta) i żaba śmieszka (R. ridibunda) zagrzebują się na okres zimy w mule na dnie strumienia lub zbiornika wodnego, jednak zaniepokojone aktywnie pływają. W tym czasie nie pobierają pokarmu, a wymianę gazową zapewnia im doskonale ukrwiona skóra.
Jedyny nasz zimujący w wodzie przedstawiciel gadów, wspomniany już żółw błotny również zagrzebuje się w mule na dnie zbiornika wodnego i tak w stanie odrętwienia przebywa nawet do 7 miesięcy.
Pozostałe gatunki naszych rodzimych płazów i gadów spędzają zimę na lądzie. Gady, jako zwierzęta ciepłolubne, już we wrześniu wyszukują sobie odpowiednie kryjówki do spędzenia zimy. Jaszczurki (Lacerta), z wyjątkiem padalca (Anguis fragilis), zimują pojedynczo, natomiast węże zazwyczaj masowo. Ciekawostką jest, iż w takim dogodnym do zimowania miejscu przebywają często różne gatunki węży, ale także płazy, a nawet małe ssaki. Największa opisana kolonia zimujących żmij liczyła ok. 800 osobników. Zimujące gady spotykano na głębokości od 40 cm do 2 m pod powierzchnią gruntu. W przypadku gadów znalezienie właściwej kryjówki ma podstawowe znaczenia dla przeżycia, bowiem nie wytrzymują one spadku temperatury poniżej - 20C. Przy takiej temperaturze gady, a także płazy mogą jeszcze utrzymać dodatnią temperaturę ciała. Badania wykazały, że w przypadku żmij (Vipera berus) różnica między temperaturą podłoża, a temperaturą ciała może dochodzić do 3,50C (temp. gruntu - 0,20C, temp. żmii mierzona w kloace + 3.40C) (Viitanen 1967).
Płazy zimujące na lądzie - ropuchy (Bufo), kumaki (Bombina), grzebiuszka (Pelobates fuscus), rzekotka (Hyla arborea), żaba moczarowa (R. arvalis), żaba jeziorkowa (R. lessonae), traszki (Triturus) i salamandra (Salamandra salamandra), okres zimy spędzają w różnogatunkowych grupach w zgłębieniach, opuszczonych norach czy w wykrotach na głębokości dochodzącej nawet do 1.5 m. W takich skupiskach trwa ciągłe przemieszczanie się zwierząt. Osobniki znajdujące się na powierzchni wciskają się do wnętrza wypychając na zewnątrz inne osobniki. Taka aktywność pozwala zimującym zwierzętom utrzymywać temperaturę ciała wyższą o ok. 0.50C niż temperatura podłoża (Juszczyk 1987).
Innym zabezpieczeniem płazów i gadów przed zamarzaniem jest podwyższenie stężenia glukozy, glicerolu lub tauryny we krwi. Powoduje to, że np. temperatura zamarzania krwi żaby wynosi - 0.440C. Ponadto w ich organizmie, jak również u wielu innych zimujących zwierząt, występują specyficzne białka zapobiegające zamarzaniu płynów ustrojowych lub powodujące ich zamarzanie bez wytrącania kryształków lodu. Dzięki temu niektóre gatunki płazów mogą wytrzymywać znacznie niższe temperatury. Jak podaje Nurkowska (1993) rekordzistką w tym względzie jest salamandra syberyjska (Hynobius keyserlingii), która powraca do życia po kilku tygodniach zamrożenia w temperaturze - 500C. Naszym płazom daleko wprawdzie do takich osiągnięć, ale niejednokrotnie spotykałem żaby trawne zamarznięte w lodzie całkowicie lub częściowo. Większość z nich po uwolnieniu z lodu wracała do normalnej aktywności. Wydaje się, że nasze żaby trawne tolerują krótkotrwałe zamarznięcie części płynów ustrojowych, jeśli tylko nie ulegnie zamarznięciu mózg, serce i wątroba.
Ptaki i ssaki jako zwierzęta stałocieplne utrzymują stałą temperaturę ciała niezależnie od temperatury otoczenia. Stały poziom metabolizmu umożliwia im aktywne życie w każdych warunkach, nawet w niskich temperaturach, ale równocześnie jest uwarunkowany stałym dostarczaniem dużej ilości pożywienia. A o pożywienie w zimie nie jest łatwo. Dlatego też wiele ptaków, odlatuje od nas na zimę. Każdy zauważył, że nie spotkamy w zimie jaskółek (Hirundinidae), jerzyków (Apus), bocianów (Cicinia) i wielu innych ptaków. Pojawiają się natomiast gile (Pyrrhula pyrrhula), jemiołuszki (Bombycilla garrulus) czy gawrony (Corvus frugilegus). Przylatują do nas z północy gdzie mrozy są bardziej dotkliwe, a o pokarm trudniej. W tym czasie gawrony, które przebywały u nas w lecie odlatują na południe.
Odlatują od nas głównie ptaki owadożerne, a niektóre z tych co zostają zmieniają z konieczności swoją dietę. Wspomniana jemiołuszka, w okresie lęgowym w dalekiej tundrze, żywi się owadami, po dotarciu do nas chętnie zjada owoce jarzębiny, głogu czy jemioły. Podobnie postępują nasze dzięcioły (Picidae), u których dieta zimowa składa się w dużej części z nasion różnych drzew i krzewów. Niektóre gatunki zostają bo przyzwyczaiły się do dokarmiania przez człowieka np. łabędzie (Cygnus olor) lub przenoszą się do miast i korzystają z resztek wyrzuconych przez człowieka np. kawka (Corvus monedula), sroka (Pica pica) czy kos (Turdus merula). Podczas dużych mrozów ptaki stroszą pióra zwiększając pomiędzy nimi warstwę powietrza, która działa jak termoizolator.
Podczas gdy jedne ptaki marzną i z trudem znajdują pokarm niektóre zaczynają gody. Już w styczniu zaczynają wysiadywanie jaj krzyżodzioby świerkowe (Loxia curvirostra). Młode, jeszcze słabo opierzone krzyżodzioby, przez kilka godzin wytrzymują temperaturę - 50C, oczekując w gnieździe pod ośnieżoną gałęzią, na rodziców przynoszących pokarm. W marcu i kwietniu, kiedy w górach jeszcze leży śnieg i panują niskie temperatury wysiadywanie jaj rozpoczyna orzechówka (Nucifraga caryocatactes). Pisklęta krzyżodzioba i orzechówki karmione są przez rodziców nasionami drzew iglastych.
Ssaki, z wyjątkiem nietoperzy latać nie potrafią, więc nie mogą odlecieć od nas na zimę. Zresztą nietoperze też tego nie robią. Ssaki wykształciły jednak inne sposoby na przeżycie tego okresu. Przede wszystkim wymieniają futra letnie na zimowe o dłuższym włosie i bardziej gęste. Niektóre jak gronostaj (Mustela erminea) zmieniają również barwę futerka, w lecie są czekoladowobrązowe natomiast w zimie białe. Pozostaje im tylko czarny koniec ogona.
Wiele gatunków ssaków „znika” na zimę pod śniegiem. Dotyczy to głównie gryzoni (Rodentia) i owadożernych (Insectivora). Nie znaczy to wcale, że wszystkie one zapadają w sen. Pod warstwą śniegu, a także w świecie podziemnym wre życie. Pomiędzy kryształkami śniegu znajduje się powietrze, co powoduje, że warstwa śniegu doskonale izoluje zwierzęta pod nim żyjące. Na wiosnę, gdy śniegi już stopnieją, odkrywa się na powierzchni ziemi, wśród wyschniętych traw, istny labirynt ścieżek. To efekt zimowego poszukiwania pokarmu przez małe gryzonie z rodziny nornikowatych (Arvicolodae), a szczególnie przez pospolitego u nas polnika (nornika) zwyczajnego (Microtus arvalis). Na zimę nie zasypia również kret (Talpa europea), choć spędza ją w specjalnie przygotowanym i wyścielonym gnieździe zimowym. Koło niego posiada spiżarnię, w której gromadzi jesienią ok. 100 dżdżownic. Nadgryza im segmenty głowowe niszcząc zwoje nerwowe i tak unieruchomione choć żywe służą mu za pokarm przez cały okres zimy. Podobnie zapobiegliwa jest wiewiórka (Sciurus vulgaris). Ona również nie zasypia w zimie więc gromadzi zapasy, głównie nasiona, orzechy i grzyby. W czasie słonecznej pogody często wyrusza na poszukiwanie innych smakołyków np. owoców czy świeżych pąków. Gniazdo wiewiórki jest doskonale zabezpieczone przed zimnem i gdy na zewnątrz temperatura spada do ok. 50C w gnieździe utrzymuje się w granicach 18 - 200C. Gdy jednak robi się znacznie zimniej i wietrznie, wiewiórka zamyka i uszczelnia wejście do gniazda a sama zapada na kilka dni w odrętwienie, podczas którego temperatura jej ciała obniża się o kilka stopni.
Liczna grupa ssaków z nastaniem zimy wyszukuje sobie dogodne miejsca i zapada w sen. Poprzedza go zazwyczaj okres intensywnego żerowania, bowiem zwierzę na czas snu musi zgromadzić znaczne zapasy tkanki tłuszczowej. Pod koniec życia aktywnego suseł perełkowany (Citellus suslicus) zwiększa masę ciała ponad 2 - krotnie, jeż (Erinaceus europaeus) również 2 - krotnie, popielica (Glis glis) 2 - 3 - krotnie, a nietoperze (Chiroptera) „tylko” od 50 do 90%.
Jednak i sen bywa różny. Może to być sen płytki tzw. spoczynek zimowy, z którego łatwo się wybudzić i tzw. hibernacja czyli sen głęboki. W jednym i drugim przypadku następuje obniżenie tempa metabolizmu a tym samym ciepłoty ciała jednak w czasie spoczynku zimowego tylko o kilka stopni natomiast w czasie hibernacji spadek ciepłoty jest znacznie większy. Zahamowaniu ulegają również podstawowe funkcje organizmu. Zmniejsza się liczba oddechów i częstotliwość skurczów serca.
U niedźwiedzia (Ursus arctos) w czasie spoczynku zimowego temperatura ciała spada jedynie z 380C do 31,30C, a samica rodzi w tym czasie młode. Podobne, niewielkie obniżenie ciepłoty ciała występuje u borsuka (Meles meles) i jenota (Nyctereutes procyonoides).
U zwierząt hibernujących temperatura ciała spada o 25 - 300C i może wynosić u chomika (Cricetus cricetu) ok. 60C, u świstaka (Marmota marmota) 8 - 10 0C, a u jeża nawet do 1 - 20C. Liczba uderzeń serca zmniejsza się u jeża z ok. 180 do 20 na minutę, u świstaka z 220 do 30/min. a u nietoperza z 450 do 15 uderzeń na minutę.
Hibernujące zwierzę potrafi utrzymać temperaturę ciała o kilka stopni wyższą niż temperatura otoczenia. Jeśli jednak następuje znaczne obniżanie temperatury otoczenia zwierzę zwiększa tempo metabolizmu aby nie doprowadzić do zamarznięcia organizmu lub po prostu się budzi. Z takiej strategii korzystają często nietoperze, które w czasie wybudzenia przenoszą się w głębsze i cieplejsze partie jaskini albo poszukują nowego miejsca zimowania. Przerwę w hibernacji wykorzystują również na oddanie moczu a czasem i przekąszenie owada zimującego w jaskini.
Długość snu zimowego bywa różna, jest charakterystyczna dla każdego gatunku oraz zależy od temperatury. Największym jednak śpiochem jest popielica, która potrafi zapadać w sen już w sierpniu i spać do połowy maja, czyli prawie 9 miesięcy.
Nadchodzi zima. Dni są coraz krótsze, a w nocy temperatura spada prawie do 00C. Niektóre nasze śpiochy już dawno smacznie śpią. A zatem miłych snów. Do zobaczenia wiosną.
Literatura:
Guzik M. Schimscheiner L. Zjawisko hibernacji. Materiały IX Seminarium „Mechanizmy Służące Utrzymaniu Życia i Regulacji Fizjologicznych” Wydawnictwo Naukowe WSP w Krakowie. 98 - 104.
Juszczyk W. 1987. Płazy i gady krajowe. Wyd. II. Cz. 1-3. PWN. W-wa.
Nowakowski W. K. 2003. Spać jak suseł. Elektroniczny Biuletyn Przyrodniczy Kraska Nr 1.
Nurkowska J. 1993. Zamarznąć żeby przeżyć. Wiedza i życie. 12: 12 - 15.
Viitanen P. 1967. Hibernation and seasonal movementsof the viper, Vipera berus berus (L.) in southern Finland. Ann. Zool. Fennici, Helsinki, 4, 472 - 546.
7