Perché al nord i pesci non congelano?

Sapendo che l'anno è freddo, è un altro inverno. Le temperature si stanno gradualmente abbassando e al nord è iniziato il riscaldamento. Molti amanti dei pesci trasferiscono i loro pesci al chiuso per conservarli temporaneamente, per poi spostarli di nuovo fuori con l'arrivo della primavera calda. Ma come sopravvivono all'inverno i pesci negli stagni, nei fiumi o nei laghi del nord?

Le acque settentrionali si congelano in inverno; più a nord è il clima più freddo, più a lungo si congelerà la superficie dell'acqua. Non molto tempo fa, ho visto questa notizia su Internet:

Una donna di Harbin, nello Heilongjiang, allevava alcuni pesci in una vasca nel suo piccolo cortile. Per risparmiare sull'elettricità, di solito accendeva il boiler elettrico solo di notte. Tuttavia, la notte del 23 novembre ha scoperto che la vasca dei pesci si era congelata a causa della temperatura scesa a meno 29 gradi. La donna ha lottato per aprire la vasca ghiacciata e mettere i pesci nell'acqua calda, ma fortunatamente non sono morti.

Molte persone trovano strano che, secondo il buon senso fisico, la temperatura di una miscela di ghiaccio e acqua dovrebbe essere di zero gradi, con il risultato che il pesce dovrebbe morire congelato. Questa domanda è in realtà abbastanza rappresentativa del fatto che in alcune regioni fredde i laghi e i fiumi spesso ghiacciano, ma i pesci possono comunque sopravvivere tranquillamente ai freddi mesi invernali fino allo scioglimento del ghiaccio. Come fanno i pesci a sopravvivere al freddo?

L'acqua ha la massima densità a 4°C(matematica) genereSi tratta di una proprietà fisica molto importante dell'acqua.

In autunno, la temperatura dell'aria e dell'acqua diminuisce lentamente, avvicinandosi ai 4 gradi Celsius, seguendo le caratteristiche di "espansione e contrazione termica": al diminuire della temperatura dell'acqua, la densità dell'acqua aumenterà, fino a 3,98 ℃ sopra lo zero, la densità dell'acqua pura raggiunge il suo valore massimo. Sotto l'azione della gravità, l'acqua sprofonda sul fondo dello stagno. Quando la temperatura della superficie dell'acqua è inferiore a 4 ℃ e continua a diminuire, la densità dello strato superficiale dell'acqua continua a diminuire, a causa dei 4 ℃ (il valore esatto di 3,98 ℃, di solito arrotondato a 4 ℃) del peso specifico dell'acqua più grande che affonda verso il fondo dello stagno, mentre la densità dello strato superficiale dell'acqua rispetto allo strato inferiore della densità dell'acqua è bassa, a questo punto, la superficie della temperatura dell'acqua è relativamente bassa, non affonderà verso il fondo dello stagno, è stata nello strato superficiale del corpo dell'acqua, fino al congelamento.

Quando l'acqua a 4°C affonda sul fondo dello stagno, si crea un ambiente a temperatura adeguata per i pesci che svernano sul fondo dello stagno. Durante lo svernamento, i pesci si muovono all'interno di questo strato d'acqua e, sebbene lo spesso ghiaccio sembri molto freddo, in realtà è più simile a una grande trapunta naturale che fornisce isolamento ai pesci. A meno che l'intera acqua non sia completamente congelata in una lastra di ghiaccio, i pesci al suo interno non moriranno di freddo.

Nel 2017, gli scienziati dell'Università di Liverpool nel Regno Unito hanno pubblicato uno studio sulla rivista Nature Scientific Reports, in cui hanno scoperto che i pesci rossi e le carpe nei laghi glaciali del Nord Europa possono sopravvivere per quattro o cinque mesi sotto la calotta di ghiaccio affamata di ossigeno, sopravvivendo comodamente al lungo e freddo inverno.

Dopo un lungo periodo di ricerche e sperimentazioni, gli scienziati hanno scoperto che la maggior parte degli animali ha un gruppo di proteine nel corpo che forniscono carboidrati ai mitocondri delle cellule per ottenere energia. Tuttavia, in assenza di ossigeno, l'esaurimento dei carboidrati produce acido lattico, portando all'acidosi lattica, che può causare la morte dell'uomo e della maggior parte degli animali entro pochi minuti dalla privazione di ossigeno.

Tuttavia, questo studio ha anche dimostrato che il parente stretto della carpa, la koi, non ha evoluto questo sistema proteico, per cui, sebbene le koi possano tollerare ambienti ipossici, muoiono rapidamente in caso di grave privazione di ossigeno. Questo significa che le koi sono meno capaci di sopravvivere all'inverno in un ambiente esterno privo di ossigeno rispetto ai pesci rossi?