Comment les animaux survivent-ils au froid? L'antigel et la fourrure ne sont qu'un début

Alors que le temps dehors peut en effet devenir affreux cet hiver, un parka, un bonnet en tricot, des chaussettes en laine, des bottes isolantes et peut-être un feu vif rendent les choses supportables pour les personnes qui vivent dans des climats froids. Mais qu'en est-il de toute la faune là-bas? Ne vont-ils pas geler?

Quiconque promène son chien quand la température est froide sait que les chiens vont frissonner et préféreront avoir la patte froide - ce qui explique en partie l'essor de l'industrie du vêtement pour animaux de compagnie. Mais les tamias et les cardinaux n’ont pas de manteaux ni de bottines à la mode.

En fait, les animaux sauvages peuvent succomber aux engelures et à l'hypothermie, tout comme les humains et les animaux domestiques. Dans le nord des États-Unis, les queues d’opossums non tassées sont une victime courante de l’exposition au froid. De temps en temps, une vague de froid inhabituelle en Floride a pour conséquence que des iguanes tombent des arbres et que les lamantins meurent des suites du stress du froid.

Éviter le froid est important pour préserver la vie ou un membre (ou, dans le cas de l'opossum, la queue) et la possibilité de se reproduire. Ces impératifs biologiques impliquent que la faune sauvage doit pouvoir avoir froid pour pouvoir éviter les effets néfastes de ses extrêmes. Les espèces animales ont leur propre équivalent à ce que les êtres humains ressentent en tant que morsure désagréable mélangée à une sensation d'épingle à aiguilles qui nous pousse à nous réchauffer rapidement ou à en subir les conséquences. En fait, les mécanismes du système nerveux permettant de détecter une plage de températures sont pratiquement les mêmes chez tous les vertébrés.

Un défi hivernal pour les animaux à sang chaud, ou endothermes, comme on le sait scientifiquement, consiste à maintenir la température interne de leur corps par temps froid. Fait intéressant, les seuils de détection de la température peuvent varier en fonction de la physiologie. Par exemple, une grenouille à sang froid - c'est-à-dire ectothermique - sentira le froid à partir d'une température plus basse que celle d'une souris. Des recherches récentes montrent que les mammifères en hibernation, comme l’écureuil terrestre à treize lignées, ne ressentent le froid que lorsque les températures sont plus basses que les endothermes qui ne hibernent pas.

Les animaux savent donc quand il fait froid, à différentes températures. Quand le mercure s'effondre, la faune souffre-t-elle ou va-t-elle avec le flux glacé?

Une solution: ralentissez et vérifiez

De nombreuses endothermes à climat froid présentent une torpeur: un état d'activité réduite. Ils ont l'air de dormir. Parce que les animaux capables de torpeur alternent entre réguler leur température corporelle et permettre à l'environnement de l'influencer, les scientifiques les considèrent comme des «hétérothermes». Dans des conditions difficiles, cette flexibilité offre l'avantage d'une température corporelle plus basse - remarquablement chez certaines espèces, même en dessous de la Point de congélation à 32 degrés Fahrenheit - incompatible avec de nombreuses fonctions physiologiques. Le résultat est un taux métabolique inférieur, et donc une demande énergétique et alimentaire moindre. L'hibernation est une version prolongée de la torpeur.

La torpeur présente des avantages en termes de conservation de l’énergie pour la faune plus petite, notamment les chauves-souris, les oiseaux chanteurs et les rongeurs. Ils perdent naturellement de la chaleur plus rapidement parce que la surface de leur corps est grande comparée à leur taille globale. Pour maintenir leur température corporelle dans la plage normale, ils doivent dépenser plus d'énergie par rapport à un animal plus gros. Cela est particulièrement vrai pour les oiseaux qui maintiennent des températures corporelles moyennes supérieures à celles des mammifères.

Malheureusement, la torpeur n’est pas une solution parfaite pour survivre dans des conditions glaciales, car elle implique des compromis, tels qu’un risque plus élevé de devenir le repas d’un autre animal.

Des adaptations qui aident

Sans surprise, les animaux ont développé d'autres adaptations pour résister aux mois d'hiver.

Les espèces fauniques des latitudes nord ont généralement un corps plus gros et des appendices plus petits que leurs proches parents plus proches des tropiques. De nombreux animaux ont développé des comportements pour les aider à lutter contre le froid: l'élevage, la mise bas, l'enfouissement et le repos dans les cavités sont tous de bonnes défenses. Et certains animaux subissent des changements physiologiques à l'approche de l'hiver: ils accumulent des réserves de graisse, développent une fourrure plus épaisse et emprisonnent une couche isolante d'air contre la peau, sous la fourrure ou les plumes.

La nature a mis au point d’autres astuces pour aider divers animaux à faire face aux conditions impossibles à supporter, par exemple.

Vous êtes-vous déjà demandé comment des oies peuvent sembler se tenir confortablement sur la glace ou des écureuils dans la neige, pieds nus? Le secret réside dans la proximité des artères et des veines dans leurs extrémités, ce qui crée un gradient de réchauffement et de refroidissement. À mesure que le sang du cœur se déplace jusqu'aux orteils, la chaleur de l'artère se transfère dans la veine qui transporte le sang froid des orteils vers le cœur. Cet échange de chaleur à contre-courant permet au noyau du corps de rester chaud tout en limitant la perte de chaleur lorsque les extrémités sont froides, mais pas si froides que des dommages aux tissus se produisent. Ce système efficace est utilisé par de nombreux oiseaux et mammifères terrestres et aquatiques et explique même comment l'échange d'oxygène se produit dans les branchies des poissons.

En parlant de poisson, comment ne gèlent-ils pas de l'intérieur dans des eaux glacées? Heureusement, la glace flotte car l'eau est un liquide très dense, ce qui permet au poisson de nager librement à des températures ne dépassant pas le gel en dessous de la surface solidifiée. De plus, les poissons peuvent ne pas avoir le récepteur de détection du froid partagé par d'autres vertébrés. Cependant, ils ont des enzymes uniques qui permettent aux fonctions physiologiques de se maintenir à des températures plus froides. Dans les régions polaires, les poissons ont même des «protéines antigel» spéciales qui se lient aux cristaux de glace dans leur sang pour empêcher la cristallisation à grande échelle.

Une autre arme secrète chez les mammifères et les oiseaux au cours de longues périodes d'exposition au froid est le tissu adipeux brun ou «graisse brune», riche en mitochondries. Même chez les personnes, ces structures cellulaires peuvent libérer de l'énergie sous forme de chaleur, générant de la chaleur sans les contractions musculaires ni l'inefficacité énergétique associée au frisson, autre moyen utilisé par le corps pour le réchauffer. Cette production de chaleur non frissonnante explique probablement pourquoi les habitants d’Anchorage peuvent volontiers porter des shorts et des t-shirts un jour de printemps de 40 degrés Fahrenheit.

Bien sûr, la migration peut être une option - bien qu’elle soit coûteuse en coûts énergétiques pour la faune sauvage et financièrement pour les personnes qui souhaitent se rapprocher de l’équateur.

En tant qu’espèce, les êtres humains ont la capacité de s’acclimater dans une certaine mesure - certains d’entre nous plus que d’autres - mais nous ne sommes pas particulièrement adaptés au froid. C’est peut-être pour cette raison qu’il est difficile de regarder par la fenêtre un jour glacial et de ne pas se sentir mal pour un écureuil accroupi alors que le vent de l’hiver fouette sa fourrure. Nous ne saurons peut-être jamais si les animaux redoutent l'hiver - il est difficile d'évaluer leur expérience subjective. Mais la faune a toute une série de stratégies qui améliorent sa capacité à résister au froid, en s'assurant de vivre pour un autre printemps.

Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation par Bridget B. Baker. Lisez l'article original ici.