عندما يأتي الشتاء بهوائه البارد وأيامه المظلمة، يرتدي معظمنا سترة جيدة أو يلجأ إلى المدفأة. ومع ذلك، بالنسبة للحيوانات البرية والطيور، يمثل أبرد موسم في العام تحديًا حقيقيًا للبقاء. في حين يمكن للبشر الاعتماد على الموارد مثل الطعام المخزن والملابس الثقيلة والتدفئة، يجب على الحيوانات الاعتماد على قدرات مذهلة وتكيفات بيولوجية للتغلب على أبرد أشهر السنة.
يلجأ البعض إلى الهجرة ، مثل الطيور التي تطير آلاف الأميال جنوبًا بحثًا عن مناخات أكثر دفئًا. البعض الآخر، مثل السلاحف وبعض أنواع العناكب ، يستخدمون إستراتيجية السبات ، حيث يقومون بتكييف عملية التمثيل الغذائي وعاداتهم مع درجات الحرارة المنخفضة. حتى النحل يتمكن من إبقاء خليته دافئة خلال فصل الشتاء، مما يخلق مناخًا محليًا من حوله للبقاء على قيد الحياة.
في هذه الأثناء، تبني السناجب أنظمة معقدة من الجحور والأنفاق تحت الأرض، حيث تقضي الشتاء في حالة شبه سبات، ولا تستيقظ إلا من حين لآخر لتتغذى. وقد طور كل من هذه الحيوانات والطيور أساليب مدهشة ومعقدة لتحمل عناصر الموسم، والتكيف بطرق تتحدى فهمنا.
العناكب1. العناكب
العناكب على الرغم من صغر حجمها، طورت تقنيات مذهلة لمواجهة أشهر الشتاء القاسية. على عكس الثدييات، التي تتجمع أو تهاجر هربًا من البرد، يجب على العناكب، مثل العديد من الحشرات، أن تتكيف مع درجات الحرارة المنخفضة بطريقة أكثر حيلة. في حين قد يبدو البعض غير نشط خلال فصل الشتاء، فإن العديد من الأنواع، وخاصة تلك التي تعيش بالقرب من الأرض، تظل نشطة بشكل مدهش، وذلك بفضل سلسلة من الاستراتيجيات البيولوجية والسلوكية التي تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في الصقيع.
أحد مفاتيح بقائهم على قيد الحياة في فصل الشتاء هو قدرتهم على العثور على الملاجئ التي توفر لهم مناخًا محليًا أكثر دفئًا. العناكب الذئبية ، على سبيل المثال، تختبئ تحت فضلات أوراق الشجر أو تختبئ في جذوع الأشجار المتساقطة، حيث توفر لها البيئة تحت الثلج، التي تكون أعلى قليلاً من درجة التجمد، فترة راحة من البرد القارس. بفضل هذا الموقع، يمكنهم إبطاء عملية التمثيل الغذائي لديهم، مما يسمح لهم بالبقاء على قيد الحياة خلال الأيام الباردة دون الحاجة إلى التغذية. ولكن هذا ليس كل شيء: فقد طورت العديد من أنواع العناكب أيضًا القدرة على إنتاج مضادات التجمد الطبيعية . تمنع هذه المركبات تكوين بلورات الجليد داخل أجسامهم، وهي عملية حاسمة لمنعهم من التجمد أثناء الليالي الباردة.
وفقًا لعالم البيئة جورج أويتز ، خبير العناكب في جامعة سينسيناتي الأمريكية ، فإن هذه البيئة الفرعية ضرورية للعديد من العناكب والحشرات التي تتمكن من البقاء نشطة في هذه الظروف. على الرغم من أن العناكب خارجية الحرارة، أي أنها لا تولد حرارة الجسم بنفسها، إلا أن عملية التمثيل الغذائي لديها تنخفض اعتمادًا على درجة الحرارة الخارجية. ومع ذلك، في الأيام الأكثر دفئًا، تظل بعض العناكب، مثل النساجين، نشطة وتواصل عملها، بينما تستعد أنواع أخرى للمستقبل بلمسة أكثر براعة: أكياس البيض. تنتج هذه العناكب طبقات متعددة من الحرير لخلق عزل فعال يحمي بيضها من البرد، مما يضمن ولادة صغارها في فصل الربيع، كما في حالة عنكبوت الحديقة الأسود والأصفر.
السلاحف2. السلاحف
يمثل الشتاء تحديًا خاصًا للسلاحف ، وهي من الزواحف خارجية الحرارة تعتمد على درجة حرارة البيئة لتنظيم عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها. ومع ذلك، بدلًا من الاستسلام للبرد أو الهجرة إلى مناخات أكثر دفئًا، طورت السلاحف سلسلة من الاستراتيجيات التكيفية التي تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة المنخفضة لهذا الموسم. اثنتان من الاستراتيجيات الأكثر إثارة للدهشة هما التخدير (نوع من السبات) وقدرتهما على التنفس تحت الماء ، مما يسمح لهما بمواجهة الشتاء بشكل استثنائي.
وفقًا لجاكي ليتزجوس ، عالم الأحياء بجامعة لورينتيان الكندية ، مع حلول الطقس البارد، فإن بعض أنواع السلاحف، مثل السلحفاة الصندوقية الشرقية ، تحفر في الأرض وتلجأ إلى أصدافها، وتدخل في حالة من عدم النشاط تُعرف باسم " البروميشن". خلال هذه الفترة، ينخفض معدل التمثيل الغذائي لديهم بشكل كبير، مما يسمح لهم بالعيش على احتياطيات الدهون المتراكمة خلال بقية العام. على عكس السبات عند الثدييات، والذي يتميز بالخمول العميق، فإن نقر السلحفاة لا يتضمن نومًا عميقًا. على الرغم من أنها غير نشطة، إلا أن السلاحف قد تستيقظ بشكل متقطع، خاصة إذا سمحت ظروف درجة الحرارة بذلك.
من ناحية أخرى، فإن السلاحف المائية ، مثل السلحفاة الملونة ، تتخذ استراتيجية مختلفة. وبدلا من اللجوء إلى اليابسة، تقضي هذه السلاحف فصل الشتاء مغمورة في قاع المسطحات المائية، حيث تكون درجة الحرارة أكثر استقرارا وأكثر دفئا من تلك الموجودة على السطح. على الرغم من أن المياه السطحية قد تتجمد، إلا أن قاع البحيرة أو النهر يظل عند درجة حرارة تستطيع السلاحف تحملها. خلال هذا الوقت، طورت السلاحف تكيفًا مذهلاً ، فبدلاً من تنفس الهواء، كما تفعل عادةً، يمكنها امتصاص الأكسجين مباشرة من الماء من خلال أوعية دموية متخصصة في الجلد والفم والمذرق ، وهو تجويف يعمل أيضًا على التخلص من الفضلات.
السلاحف3. النحل
على عكس العديد من الحشرات التي تختفي عندما يضرب البرد، طور النحل استراتيجية رائعة للتعامل مع فصل الشتاء. هذه المخلوقات الصغيرة، الضرورية جدًا للتلقيح والتوازن البيئي، لا تتكيف مع المناخ البارد فحسب، بل تحوله إلى فرصة لإظهار تنظيمها وكفاءتها المذهلة. من خلال خلق مناخ محلي دافئ داخل خلايا النحل، يمكن للنحل الحفاظ على نشاطه وضمان بقاء المستعمرة خلال أبرد أشهر السنة.
مع انخفاض درجات الحرارة، يتجمع النحل الأوروبي داخل خلايا النحل، حيث يقومون بسلسلة من السلوكيات التعاونية للتدفئة. تبدأ استراتيجيتهم بإنشاء "بطانية" من النحل، يتم تنظيمها حول الملكة في وسط الخلية، حيث يجب أن تظل درجة الحرارة ثابتة ودافئة. شغالات النحل، التي تشكل طبقة خارجية، لا تتعرض مباشرة للبرد الخارجي بفضل الضغط الذي تمارسه النحلات الأخرى في المستعمرة لضغط نفسها. حتى النحل الأبعد عن مركز الخلية، على الرغم من وجوده في الجزء الأكثر برودة، يتمكن من البقاء على قيد الحياة لأنه يتم الاحتفاظ به في درجات حرارة أعلى من 10 درجات مئوية، وهو ما يكفي لمنعه من التجمد.
إن مفتاح توليد الحرارة هو حركة عضلات النحل: فبدلاً من الطيران، كما يفعل في المناخات الحارة، ينقبض النحل ويريح العضلات التي يستخدمها عادة لتحريك أجنحته. هذه الحركة متساوية القياس تولد الحرارة دون الحاجة إلى التحرك. وفقًا لعالم الأحياء توماس سيلي من جامعة كورنيل ، فإن الطاقة التي ينفقها النحل خلال فصل الشتاء مخصصة بالكامل لإنتاج الحرارة، مما يسمح له بالحفاظ على درجة الحرارة المناسبة للمستعمرة.
السناجب4. السناجب
يستخدم السناجب استراتيجية رائعة للبقاء على قيد الحياة في فصل الشتاء، وهو الوقت الذي تكون فيه الموارد الغذائية شحيحة ويمكن أن تكون درجات الحرارة المنخفضة قاتلة . على عكس أقاربهم كثيفي الذيل، الذين يظلون نشطين طوال العام، تتخذ السناجب نهجًا أكثر سرية، فهي تبني أنظمة جحور معقدة تحت الأرض، حيث تقضي معظم فصل الشتاء في حالة شبه سبات. يتيح لهم هذا التكيف التعامل مع الظروف القاسية دون الحاجة إلى السبات التام.
خلال الأشهر الباردة، لا تدخل السناجب في سبات عميق، كما تفعل الأنواع الأخرى مثل جرذ الأرض. بدلا من ذلك، يقضون أياما كاملة في حالة من السبات . خلال هذا الوقت، ينخفض معدل التمثيل الغذائي لديهم بشكل كبير، و يمكن أن ينخفض معدل ضربات القلب من 350 نبضة في الدقيقة إلى بضع نبضات في الدقيقة فقط، وتنخفض درجة حرارة الجسم من 34 درجة مئوية إلى ما يقرب من درجة الحرارة المحيطة للجحر، والتي يمكن أن تصل إلى 4 درجات مئوية. ومع ذلك، على عكس الحيوانات التي تدخل في سبات كامل، تستيقظ السنجاب بشكل متقطع، غالبًا كل بضعة أيام، لتتغذى على مخزون المكسرات والبذور والأطعمة الأخرى التي خزنتها بعناية في غرفها تحت الأرض.
تم تصميم هذه الغرف، المتصلة بشبكة من الأنفاق، للحفاظ على السناجب محمية من البرد والحيوانات المفترسة. أثناء نومهم، يلجأون إلى هذه الأماكن، حيث يمكنهم تناول الطعام والنوم وقضاء حاجتهم دون الخروج. تسمح لهم هذه الإستراتيجية بتقليل تعرضهم لدرجات الحرارة المنخفضة والاستفادة من احتياطيات الدهون التي تراكمت لديهم خلال الأشهر الأكثر دفئًا.
الطيور المهاجرة5. الطيور المهاجرة
في كل عام، مع بدء درجات الحرارة في الانخفاض، يبدأ عدد هائل من الطيور المهاجرة رحلتها إلى المناخات الأكثر دفئًا. وهذه الظاهرة التي حدثت منذ الأزل هي مثال واضح على تكيف الطيور مع الظروف المناخية المتغيرة. أكثر من 70% من الطيور في الولايات المتحدة وكندا هي طيور مهاجرة ، وتعد قدرتها على اجتياز مسافات كبيرة بدقة واحدة من أروع العجائب الطبيعية.
وفقًا لجيل ديبي ، مدير مبادرة الطيور المهاجرة التابعة لجمعية أودوبون الوطنية، وهي منظمة بيئية أمريكية غير ربحية ، من بين أشهر الطيور المهاجرة طيور السنونو ، والإوز ، والطيور الطنانة ، التي تسافر جنوبًا، بحثًا عن ملجأ في المناطق الأكثر دفئًا، مثل أمريكا الوسطى ومنطقة البحر الكاريبي. أحد الأمثلة الأكثر إثارة للإعجاب على الهجرة هو الطائر الطنان ياقوتي الحنجرة ، وهو طائر صغير، على الرغم من صغر حجمه، يقوم برحلة تصل إلى 800 كيلومتر في يوم واحد، ويعبر خليج المكسيك دون توقف. إن قدرته على الطيران لمسافات طويلة تكون أكثر إثارة للدهشة عندما نأخذ في الاعتبار أن وزن الطائر الطنان خفيف مثل وزن العملة المعدنية.