Als een vis in ijswater: hoe overleven waterdieren de vrieskou?
Terwijl wij dromen van een rondje schaatsen op natuurijs, lijkt het leven onder dat bevroren water stil te staan. Toch bevriezen waterdieren niet. Hoe overleven vissen, waterinsecten en andere soorten dan onder het ijs? Wij vissen uit hoe deze dieren zich aanpassen aan ijskoude vriestemperaturen.
De voor- en nadelen van een ijslaag op het water
Op het water vormt zich een laag ijs wanneer de temperatuur onder nul zakt, en dat is niet per definitie slecht nieuws voor dieren. Die ijslaag heeft namelijk een isolerende functie. Het water onder de ijslaag zal trager afkoelen waardoor waterlopen, sloten en plassen niet tot op de bodem dichtvriezen. Net boven de bodem zakt de watertemperatuur dan ook bijna nooit tot onder het vriespunt. Dit maakt het mogelijk voor waterdieren om zelfs onder een dikke laag ijs actief te blijven.
Toch levert ijs op het water ook problemen op. Is de ijslaag helder en doorzichtig? Dan is er geen probleem omdat de zon door het ijs kan schijnen. Sneeuw en vuiligheid die op het bevroren water blijven liggen en het licht wegnemen, zijn wel problematisch. Waterplanten en algen leven namelijk van zonlicht. Ze hebben licht nodig om zuurstof te produceren. Zuurstof die van levensbelang is voor vissen en waterinsecten om te overleven. Ook bacteriën op de bodem hebben zuurstof nodig om afvalresten en dode planten af te breken en het water te filteren. Zonder verse zuurstof sterven de meeste waterdieren, voornamelijk vissen. Waterinsecten zouden een tijdelijke zuurstofloosheid nog kunnen overleven door hun stofwisseling te vertragen en in rust te gaan.
Hoe overleven waterdieren onder een laag ijs?
Het grotendeel van de kikkers en andere amfibieën gaat tijdens de winter in sluimerstand en houden een (ondergrondse) winterslaap. Ze verblijven niet in open water, maar verstoppen zich in de sliblaag, in een holte of tussen planten en algen. Zo hebben ze absoluut geen last van een bevroren wateroppervlak. Sommige ongewervelde waterdieren zoals slakken en kokerjuffers (schietmotten)metselen hun huisje zelfs toe om de vrieskou letterlijk buiten te houden.
Wat doen vissen en waterinsecten die wél actief zijn tijdens de wintermaanden? Deze dieren zijn doorwinterde survival experten. Ze hebben allerlei manieren om te overleven onder het ijs. Eerst en vooral blijven ze ver weg van het ijs. Wanneer waterdieren in aanraking komen met ijskristallen, riskeren ze namelijk dood te vriezen in de ijslaag. Vissen trekken vaak weg uit kleine sloten en plassen op zoek naar diepere en warmere wateren.
Een schietmotlarve (kokerjuffer) metselt haar huisje toe.
Stroperig, koud bloed
Sommige amfibieën overwinteren wel in het water, zoals de meerkikker en sommige vinpootsalamanders. Een laagje ijs op het water vormt voor hen geen probleem aangezien de watertemperatuur onder het ijs vaak wel boven het vriespunt blijft. Temperaturen tussen 4 en 8°C zijn voor hen ideaal. Bovendien hebben amfibieën tijdens hun winterrust veel minder zuurstof nodig. Daarnaast kunnen de lichaamsdelen en lichaamssappen van een kikker soms gedeeltelijk bevriezen zonder dat het beestje daar iets aan overhoudt. Hoe? Dankzij een hoge suikerspiegel. Deze kikkers produceren grote hoeveelheden glucose in de lever die werkt als antivriesmiddel. Hun bijna stroperig bloed met hoge suikerconcentratie houdt de vorming van ijskristallen tegen bij temperaturen tot wel -8 graden.
Ook waterinsecten hebben handige, inwendige features meegekregen van Moeder Natuur om de vorst te overleven. Zo maken sommige insecten de reflex om ‘volledig te (re)laxeren’: ze maken hun hele maag- en darmstelsel leeg. Doen ze dat niet dan zouden overgebleven voedingsdeeltjes condenseren en bevriezen. Door alles weg te spoelen, verhinderen ze dat er inwendig ijskristallen ontstaan die hun bloedvaten, celmembranen en weefsel beschadigen.
Een vinpootsalamander (links) en een bruine kikker (rechts) die ontwaakt uit zijn winterslaap en zich niet laat afschrikken door ijs of sneeuw.
Natuurlijk antivriesmiddel
Andere waterdieren hebben net zoals de sneeuwvlo en sommige vlinders een voorraadje antivries in hun lichaam zitten. In 1950 al ontdekten onderzoekers deze bijzondere aanpassing bij poolvissen. Zij zwemmen dag in dag uit in water dat -2°C koud is. Samen met hun eten en drinken krijgen ze constant kleine ijskristallen binnen. Andere vissen zouden instant bevriezen want het vriespunt van vissenbloed ligt op -0,9°C. Toch blijft het bloed van de antarctische poolvissen stromen dankzij antivrieseiwitten. Deze beschermende eiwitten beïnvloeden de watermoleculen waardoor het ijskoude water vloeibaar blijft. Zonder deze eiwitten zouden de poolvissen simpelweg lekgeprikt worden door de steeds groter wordende ijspegels- en kristallen in hun lichaam.
Welk effect de eiwitten exact hebben op de watermoleculen om de vorming van ijskristallen af te zwakken, wordt tot op de dag van vandaag verder onderzocht. Onderzoekers hopen snel een antwoord te vinden. Eens ze weten hoe ze de vorming van ijskristallen precies kunnen voorkomen, kunnen ze nieuwe toepassingen ontwikkelen. Denk maar aan diepgevroren voedsel nog langer bewaren of het transport van transplantatieorganen vergemakkelijken. Of hoe we altijd kunnen bijleren van onze natuur!
