Den i texten nämnda amerikanska sötvattenssköldpaddan Chrysemys picta, som tillhör guldsköldpaddorna. Den kan vintertid klara sig i en helt syrefri miljö i minst tre, troligen fem månader. Courtesy of Joe Coelho from Encyclopedia of Life under Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.

Många sötvattenssköldpaddor har en enorm förmåga att överleva långa perioder utan syre. Vissa arter kan klara sig åtminstone 3 månader, troligen 5 månader, i en helt syrefri miljö! Vid normal kroppstemperatur dör en människa efter några minuter av total syrebrist. Det finns dock fall då kraftigt nedkylda människor klarat sig längre, men de har behövt medicinska åtgärder för att överleva. Hur klarar då sköldpaddorna av syrebrist så länge? Svaret är att de har en drastisk sänkt ämnesomsättning och en exceptionell tolerans mot mjölksyra.

Låt oss först se på sötvattenssköldpaddornas dyk sommartid, under den aktiva delen av året.

När sötvattenssköldpaddor dyker upphör andningen och därmed syrgasintaget till lungorna. En del sköldpaddor kan ta upp syre direkt genom huden och kan därför tillgodogöra sig det syre som finns löst i vattnet. Vissa sköldpaddor kan också ta upp syre från vattnet genom munhålans eller kloakens slemhinna och pumpar då vatten in och ut ur dessa håligheter. En del arter kan faktiskt under dykning tillgodose större delen av sitt syrebehov via dessa extra andningsorgan.

Många sköldpaddsarter måste dock vid normala dyk främst förlita sig på det syre som redan finns i kroppen, när dyket börjar. Detta syre utgörs av: 1) syrgas i lungorna, 2) syre löst i kroppsvätskorna samt 3) syre bundet till andningspigmentet hemoglobin i blodet och 4) syre bundet till myoglobin, ett slags hemoglobin i skelettmusklernas celler. Hos sköldpaddor utgörs syreförråden främst av syre i lungorna och syre bundet till hemoglobin. De andra förråden är försumbara.

En annan amerikansk sötvattenssköldpadda, den rödörade vattensköldpaddan (Trachemys scripta elegans), i sitt rätta element. Courtesy of Marek Velechovský from Encyclopedia of Life under Attribution-NonCommercial 3.0 Unported License.

Vad händer då under ett dyk? Till att börja med kan sköldpaddan fortsätta som vanligt genom att utnyttja de syrelager som finns i kroppen. I takt med att dessa sinar sänks metabolismen (ämnesomsättningen) så att syreförbrukningen minskar. När syrelagren helt tagit slut kan sköldpaddan ändå överleva, även om den inte kan ta upp tillräckligt med syre från vattnet. Detta är möjligt på grund av att den, helt eller delvis, övergår till anaerob metabolism. Anaerob metabolism är ett sätt förse kroppen med energi utan att använda syre. Energiutvinningen är dock inte lika effektiv som vid aerob, det vill säga syrekrävande, metabolism. En annan nackdel är att den anaeroba slutprodukten, mjölksyra, ansamlas i kroppen och kan bli skadlig i allt för stora mängder. Vid tillgång på syre är slutprodukterna koldioxid och vatten, som båda lätt kan avges från eller användas i kroppen (vid proteinnedbrytning dock även en kvävehaltig slutprodukt). Sötvattensköldpaddorna utmärker sig när genom sin tålighet mot mjölksyra. Hos dykande däggdjur måste åtminstone hjärnan och hjärtat har tillgång till syre, men hos sköldpaddorna kan till och med dessa organ klara sig anaerobt under bildning av mjölksyra!

När sköldpaddor dyker under normala förhållanden brukar de inte vara under vattnet längre tid än att dyken kan vara helt syreförsörjda. Det är bara under speciella förhållanden som de utnyttjar anaerob metabolism. Detta kan vara när de är hotade av en fiende och därför tvingas stanna länge under vattnet. Då kan de stanna under vattnet åtskilliga timmar. Sköldpaddan Chrysemys picta har visat sig klara av ett halvt dygn under vatten vid 22 °C och total syrebrist!

Låt oss nu se på sötvattenssköldpaddornas situation vintertid.

Många sötvattenssköldpaddor övervintrar på bottnen av sjöar eller dammar, ibland under istäcket. Temperaturen vid bottnen är cirka 4 °C. Miljön kan vara helt syrefri. Ändå klarar sig sköldpaddorna i åtskilliga månader utan bestående skador. En viktig försvarsmekanism är att de sänker metabolismen (ämnesomsättningen). Sköldpaddorna är växelvarma ("kallblodiga") djur, vilket innebär att de antar en kroppstemperatur på cirka 4 °C, lika med omgivningens temperatur. Temperatureffekten på kroppens kemiska reaktioner sänker metabolismen. Dessutom är denna temperatureffekt betydligt större hos sk–ldpaddorna än den är hos andra reptiler. Hos en sköldpaddeart har metabolismen vid 3 °C och total syrebrist visat sig vara 200 gånger lägre än metabolismen vid 20 °C med tillgång på syre!

Eftersom syre saknas, övergår sköldpaddorna nu helt till anaerob metabolism under bildning av mjölksyra. Den låga metabolismen gör att mindre mängder mjölksyra bildas, än annars skulle varit fallet. Men mjölksyra ansamlas ändå i kroppsvätskorna. Den ger upphov till laktatjoner och vätejoner. Vätejonerna försurar kroppsvätskorna. Sköldpaddorna måste eliminera mjölksyran, annars klarar de sig inte i flera månader utan syre. Här spelar skelettet, framför allt skalets skelett, en stor roll. Skalet kan utgöra cirka 30 procent av kroppsvikten.

Skelettets mineralkomponent består, precis som hos människor av mineralet hydroxiapatit, som främst innehåller av kalciumjoner och fosfatjoner. Men det innehåller också karbonatjoner. Karbonatjonerna frigörs från skelettet och tar hand om de vätejoner som kommer från mjölksyran. När karbonatjoner reagerar med vätejoner bildas vätekarbonatjoner. Vätekarbonatjonerna kan i sin tur reagera med vätejoner och bilda kolsyra, som sönderdelas i vatten och koldioxid. Eftersom koldioxiden är mycket vattenlöslig, kan den lätt elimineras via huden till det omgivande vattnet. Nu har vätejonerna eliminerats och vätet ingår i stället i ofarliga vattenmolekyler.

Kalciumjoner frigörs också från skelettet och oskadliggör kroppsvätskornas laktatjoner genom att bindas till dem. Stora mängder laktat lagras också i skelettet, förmodligen bundet till kalciumjoner.

Slutresultatet av dessa reaktioner är att blodets surhetsgrad (pH) an hållas inom rimliga gränser. Och sköldpaddorna klarar sig helt utan syre under vintermånadernas dvala, för att bli aktiva igen, när istäcket smälter och våren kommer.

Läs om hur sköldpaddor ryms i sitt skal, om varför de inte byter sitt skal, om hur gamla de kan bli, om havssköldpaddornas tårar och om havssköldpaddornas sinnen på andra sidor.
 

Referenser

Texten har uppdaterats och utökats år 2013 av Anders Lundquist.

R.W. Hill, G.A. Wyse, and M. Anderson: Animal Physiology (3rd ed, Sinauer, 2012).

D. C. Jackson: Living without oxygen, lessons from the freshwater turtle (Comparative Biochemistry and Physiology Part A 125:299-315, 2000).

D. C. Jackson och G. R. Ultsch: Physiology of hibernation under the ice by turtles and frogs (Journal of Experimental Zoology 313A:311-327, 2010).
 

Till början på sidan

Till "Artiklar om djur"

Zoofysiolog, skribent och webbansvarig: Anders Lundquist, senior universitetslektor emeritus

Adress: Biologiska institutionen, Lunds universitet, Biologihus B, Sölvegatan 35, 223 62 Lund

E-post: Senast uppdaterad: 17 juni 2013 Webbplatsen använder kakor. Surfar du vidare, godkänner du detta. Läs mer här.

Detta verk är licensierat under en Creative Commons Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar 2.5 Sverige Licens.