حیوانات و گیاهان چگونه می‌توانند از سرمای زمستان نجات یابند؟

با فرا رسیدن سرمای زمستان، رشد و نمو درخت ها متوقف شده و برای ذخیره انرژی به خواب زمستانی می‌روند. در این مرحله کمبود آب به یک مشکل جدی تبدیل می‌شود، چونکه زمین را یخ می‌زند و آب مایع برای ریشه‌های درخت‌ها وجود ندارد. درخت‌های خانواده مخروطیان که برگ‌های شان را در طول سال حفظ می‌کنند، یک لایه موم‌گونه ایجاد می‌کنند تا ضایعات آب از طریق برگ‌ها را محدود کنند.

اما درخت‌های برگ‌ریز با از دست دادن همه برگ‌های خود با سرمای زمستان مقاومت می‌کنند. در غیر آن، این درخت‌ها آب خود را از طریق تبخیر در سطح برگ‌ها از دست می‌دهند. درخت‌ها همچنین می‌توانند با انتقال آب از بافت‌های زیستی خود به خارج از سلول‌ها، از یخ‌زدگی جلوگیری کنند. برخی درخت‌ها با تولید مقدار بیشتر شکر در زمستان مقاومت در برابر سرما را تقویت می‌کنند.

سرمای شدید زمستانی برای حیوانات نیز طاقت‌فرساست. از یک طرف مواد غذایی آن‌ها کاهش می‌یابد و از جانب دیگر با کوتاه‌تر شدن روز، زمان کافی برای جستجوی غذا ندارند. برخی حیوانات با ذخیره کردن مواد غذایی شان با این مشکل مقابله می‌کنند. خرگوش بی‌دم (پایکا) که در کوه‌های شمال امریکا، آسیا و بخش‌هایی از شرق اروپا زندگی می‌کنند، از طریق نگهداری گیاهان خشک در لانه‌های خود با این مشکل مقابله می‌کنند.

برحی حیوانات با افزایش چربی و موی بدن شان با سرمای زمستانی مقابله می‌کنند. روباه قطبی حتی رنگش تغییر می‌کند، یعنی از رنگ تاریک تابستانی به رنگ سفید زمستانی. این روباه به این ترتیب می‌تواند همرنگ برف و یخ شده و طعمه را به سادگی شکار کند. موهای زخیم این حیوان نیز از آن برای گرم نگهداشتن بدن کمک می‌کند.

برخی پستانداران، مانند مارموت، با خواب زمستانی در برابر سرما مقابله می‌کنند. آن‌ها در لانه‌های محافظت شده خود به خواب عمیق و طولانی می‌روند. در دوره خفتگی ضربان قلب، تنفس و میزان حرارت بدن شان به شدت کاهش می‌یابد تا انرژی ذخیره کنند. خرس‌ها نیز به خواب زمستانی می‌روند، هر چند که در بدن این حیوان به اصطلاح جامه ذخیم زمستانی ایجاد می‌شود و دمای بدن اش نیز نسبتاً باثبات می ماند.

خرس‌ها مو یا پشم ضخیم دارند، اما حشرات در برابر سرما چه می‌کنند؟ حشرات که قسمت اعظم بدن شان از آب تشکیل شده است، برای بقا باید از یخ‌زدگی جلوگیری کنند. برخی از حشرات در بدن شان ماده ضد یخ تولید می‌شود تا از ایجاد کریستال‌های یخ در سلول‌ها جلوگیری کنند. یک تحقیق نشان داده است که این قانغوزک آتشین‌رنگ حتی می‌تواند در سرمای منفی ۳۰ درجه سانتی گراد زنده بماند.

خزه‌ها در قطب جنوب نیز با سرمای زیر صفر مقابله می‌کنند. شاخه‌های این گیاه در نزدیکی زمین رشد می‌کند تا از بادهای تند در امان بماند و می‌تواند برای مدت طولانی بدون آب مایع زنده بماند. خزه‌ها برای ماه‌ها زمانی که هوا بسیار خشک، سرد و تاریک است، رشد نمی‌کند، اما با آب شدن یخ‌ها در فصل بهار، دوباره شروع به رشد می‌کند.

سنگ‌پشت نقش‌دار زمستان را در کف دریاچه‌های کوچک و کولاب‌ها سپری می‌کنند. این حیوان در این دوره سوخت و ساز بدن را تا ۹۰ درصد کاهش می‌دهد و به این ترتیب بدون غذا نیز نجات می‌یابند. این حیوان معمولاً برای تنفس به از آب بیرون می‌شود، اما در زمستان می‌تواند مقدار کافی اکیسجن را از طریق سطح بدن خود جذب کند. میتابولیسم بدن این سنگ‌پشت حتی به شکلی عیار شده که می تواند نیازی به اکسیجن نداشته باشد.