Respirer ou ne pas respirer, telle est la question.

Que se passerait-il si vous étiez immergé dans un étang où la température de l'eau oscillait juste au-dessus de zéro et la surface était recouverte d'un couvercle de glace pendant 100 jours ?

Bien, évidemment tu mourrais.

Et c'est parce que tu n'es pas aussi cool qu'une tortue. Et par cool, je ne veux pas seulement dire incroyable, Je veux dire littéralement cool, comme à froid. Plus, vous ne pouvez pas respirer par les fesses.

Mais les tortues peuvent, ce qui n'est qu'une des nombreuses raisons pour lesquelles les tortues sont vraiment impressionnantes.

Le froid ralentit

En tant qu'ectotherme, un animal qui dépend d'une source de chaleur externe, la température corporelle d'une tortue suit celle de son environnement. Si l'eau de l'étang est à 1℃, le corps de la tortue aussi.

Mais les tortues ont des poumons et elles respirent de l'air. Donc, comment est-il possible pour eux de survivre dans un étang glacial avec un couvercle de glace qui les empêche de remonter s'aérer ? La réponse réside dans la relation entre la température corporelle et le métabolisme.

Une tortue froide dans l'eau froide a un métabolisme lent. Plus il fait froid, plus son métabolisme est lent, ce qui se traduit par une baisse des besoins en énergie et en oxygène.

Quand les tortues hibernent, ils dépendent de l'énergie stockée et absorbent l'oxygène de l'eau de l'étang en le déplaçant sur les surfaces corporelles qui affleurent les vaisseaux sanguins. De cette façon, ils peuvent obtenir suffisamment d'oxygène pour subvenir à leurs besoins minimaux sans utiliser leurs poumons. Les tortues ont une zone particulièrement bien vascularisée :leurs fesses.

Voir, je ne plaisantais pas, les tortues peuvent vraiment respirer par leurs fesses. (Le terme technique est respiration cloacale.)

Non congelé, juste froid

Nous ne sommes pas des tortues. Nous sommes des endothermes – des fours à chaleur métabolique coûteux – qui doivent constamment alimenter notre corps avec de la nourriture pour générer de la chaleur corporelle et maintenir une température constante pour rester en vie et en bonne santé.

Quand il fait froid dehors, nous empilons des vêtements pour piéger la chaleur métabolique et rester au chaud. Nous ne pourrions jamais capter suffisamment d'oxygène sur nos surfaces vascularisées, à part nos poumons, pour répondre à la forte demande de nos fours métaboliques.

Pour les humains, un changement de température corporelle est un signe de maladie, que quelque chose ne va pas. Lorsque la température corporelle d'une tortue change, c'est simplement parce que l'environnement est devenu plus chaud ou plus froid.

Mais même les ectothermes ont leurs limites. À quelques exceptions près (par exemple, tortues-boîtes), les tortues adultes ne peuvent pas survivre à des températures glaciales; ils ne peuvent pas survivre avec des cristaux de glace dans leur corps. C'est pourquoi les tortues d'eau douce hibernent dans l'eau, où leur température corporelle reste relativement stable et ne descendra pas en dessous de zéro.

L'eau agit comme un tampon de température; il a une chaleur spécifique élevée, ce qui signifie qu'il faut beaucoup d'énergie pour changer la température de l'eau. Les températures de l'eau de l'étang restent assez stables pendant l'hiver et un ectotherme assis dans cette eau aura une température corporelle tout aussi stable. Air, d'autre part, a une faible chaleur spécifique de sorte que sa température fluctue, et devient trop froid pour la survie des tortues.

Crampes musculaires

Un étang recouvert de glace présente deux problèmes pour les tortues :elles ne peuvent pas faire surface pour respirer, et peu d'oxygène nouveau pénètre dans l'eau. En plus de ça, il y a d'autres créatures dans l'étang qui consomment l'oxygène produit par les plantes aquatiques pendant l'été.

Au cours de l'hiver, à mesure que l'oxygène s'épuise, l'étang devient hypoxique (faible teneur en oxygène) ou anoxique (appauvri en oxygène). Certaines tortues peuvent supporter de l'eau à faible teneur en oxygène, d'autres non.

Les tortues serpentines et les tortues peintes tolèrent cette situation stressante en faisant passer leur métabolisme à un métabolisme qui ne nécessite pas d'oxygène. Cette capacité est incroyable, mais peut être dangereux, même mortel, si ça dure trop longtemps, parce que les acides s'accumulent dans leurs tissus à la suite de ce changement métabolique.

Mais combien de temps est « trop long » ? Les tortues serpentines et les tortues peintes peuvent survivre à une immersion forcée à des températures d'eau froide en laboratoire pendant plus de 100 jours. Les tortues peintes sont les reines de la tolérance à l'anoxie. Ils mobilisent le calcium de leur coquille pour neutraliser l'acide, de la même manière que nous prenons des antiacides contenant du calcium pour les brûlures d'estomac.

Au printemps, lorsque les tortues anaérobies sortent de l'hibernation, ils sont essentiellement une grosse crampe musculaire. C'est comme quand vous allez courir dur - votre corps passe au métabolisme anaérobie, l'acide lactique s'accumule et vous avez une crampe. Les tortues cherchent désespérément à se prélasser au soleil pour augmenter leur température corporelle, pour stimuler leur métabolisme et éliminer ces sous-produits acides.

Et c'est dur de bouger quand ils sont si crampes, les rendant vulnérables aux prédateurs et autres dangers. L'émergence printanière peut être une période dangereuse pour ces tortues léthargiques.

Suivi des tortues par temps froid

Les biologistes de terrain ont tendance à faire leurs recherches au printemps et en été, quand les animaux sont les plus actifs. Mais en Ontario, où les hivers sont longs, de nombreuses espèces de tortues sont inactives pendant la moitié de leur vie.

Comprendre ce qu'ils font et ce dont ils ont besoin pendant l'hiver est essentiel à leur conservation et à la protection de leur habitat, d'autant plus que les deux tiers des espèces de tortues sont menacées d'extinction.

Mon groupe de recherche a suivi plusieurs espèces de tortues d'eau douce pendant leur hibernation. Nous attachons de minuscules appareils aux carapaces des tortues qui mesurent la température et nous permettent de les suivre sous la glace.

Nous avons constaté que toutes les espèces choisissent d'hiberner dans des zones humides qui planent juste au-dessus du point de congélation, qu'ils se déplacent sous la glace, hibernent en groupe et reviennent aux mêmes endroits hiver après hiver.

Malgré tout ce travail, nous en savons encore si peu sur cette partie de la vie des tortues.

Donc, Je fais ce que ferait n'importe quel biologiste engagé :j'envoie mes étudiants faire des recherches sur le terrain à -25 ℃. Nous ne sommes pas limités à la biologie de beau temps ici.

Outre, il y a une beauté incomparable dans un paysage hivernal canadien, surtout quand vous imaginez toutes ces tortues impressionnantes sous la glace, respirer par les fesses.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.