talvi

Monet vaihtolämpöiset, mm. eräät arktiset kalalajit, alijäähtyvät toisella tapaa.

”Niin sanotut anti-freezeproteiinit eristävät jääkiteen solun sisällä niin, ettei se pääse kasvamaan.”

Jäänestoaineet puolestaan alentavat solun jäätymispistettä. Niitä käyttävät ennen kaikkea hyönteiset. Glykolin tyyppisten aineiden ansiosta jäätymispiste voi olla jopa alle −30°C; kylmänhorroksessa olevan perhosen lämpötila on sama kuin ympäristön, mutta jos lämpötila laskee vähänkin kriittisen rajan alle, solut jäätyvät ja rikkoutuvat.

Solunesteen jäätymispiste alenee myös väkevöittämällä, poistamalla siitä vettä. Näin esimerkiksi kyy pystyy talvehtimaan paikassa, jossa sen lämpötila laskee nollan alapuolelle.

Toisinaan väkevöityminen liittyy hallittuun jäätymiseen, ja myös jäänestoaineiden ja alijäähtymisen yhdistelmiä esiintyy.

Pikkunisäkkäät pysyvät aktiivisina hangen alla

Vaihtolämpöisten, ympäristön lämpötilaa seurailevien eläinten horrosta sanotaan kylmänhorrokseksi. Tasalämpöisillä eläimillä eli nisäkkäillä ja linnuilla taas esiintyy talvihorrosta, jossa aineenvaihdunnan taso ja ruumiinlämpö eivät laske yhtä dramaattisesti.

Talvihorros on säädellympää. Jos ruumiinlämpö uhkaa painua alle jäätymispisteen, elimistössä käynnistyvät tämän estävät reaktiot.

”Ulkoisiin ärsykkeisiin eläin ei yleensä reagoi. Se ei liiku, syö tai ulosta, mutta lämmittää itsensä muutaman viikon välein normaalilämpötilaan. Yksi teoria on, että horros kerryttää univelkaa ja eläimen on pakko ’herätä nukkumaan’. Talvihorrostavia nisäkkäitä on Suomessa kuitenkin hyvin vähän: siili, tammihiiri, koivuhiiri, lepakot.”

Moni nisäkäs on talvisaikaan aktiivinen.

”Esimerkiksi kärppä majailee onkaloissa, ja lumen alla elää pikkunisäkkäitä, jotka eivät altistu koville pakkasille. Mutta vaikka asiaa ei ole tutkittu, veikkaan että myyrillä ja päästäisillä esiintyy lyhytaikaista horrosta”, Hohtola sanoo.

Talvihorroksella on monia muotoja. Kesto vaihtelee ja venyy jopa puoleen vuoteen. Arktinen maaorava pudottaa lämpötilansa hieman nollan alapuolelle. Toisessa ääripäässä on karhun talviuni.

”Ruumiinlämpö laskee vain muutaman asteen, aineenvaihdunta ja syke suhteessa enemmän. Karhu kääntyilee pesässään, emo myös synnyttää siellä. Lisäksi se reagoi ympäristöönsä, kuten tietävät metsästäjät, jotka saavat pesästä kimppuunsa pirun vihaisen karhun. Mäyrällä ja supikoiralla esiintyy samantapaista talviunta.”

Erityisesti hyönteiset käyttävät jäänestoaineita, jotka alentavat niiden solujen jäätymispistettä. Kuvan lumivaaksiainen pystyy liikkumaan pakkaslumella aina -5 °C asti. Kuva: Esa Hohtola.

Linnut ovat minikokoisia lämpövoimalaitoksia

Säästöliekillä eläminen ja ruumiinlämmön laskeminen ovat tarpeen, sillä lämmöntuotto vaatii energiaa, ravintoa, josta on talvella puutetta.

Rasvakudos ei kuitenkaan kuluta energiaa vaan varastoi sitä. ”Samalla rasvaprosentilla iso eläin on paremmassa asemassa, koska ulkopinta on pienempi ja energiaa kuluu vähemmän suhteessa painoon”, Hohtola sanoo.

Siksi onkin yllättävää, että linnuista vain yksi laji, pohjoisamerikkalainen horroskehrääjä, vaipuu viikkokausien talvihorrokseen. Useimmat linnut hyödyntävät lyhytkestoista horrosta, joka voi olla syvää tai matalaa ja kestää yön tai päivän yli.

”Linnuilla on valtava kyky lihaslämmöntuottoon. 40 asteen pakkanen ei ole mikään ongelma”, Hohtola selittää. ”20­−30 asteen pakkanen nostaa energiantarpeen ehkä kolminkertaiseksi lepotasoon nähden, lentäminen kymmenkertaiseksi.”

Suomen noin 250 lintulajista parisataa muuttaa toki talveksi etelään, mutta niistäkin jokunen yksilö jää aina testaamaan kylmänkestävyyttään. Osittaismuuttajilla määrä on paljon suurempi.

Talveksi jäävät linnut huolehtivat energiatasapainostaan lisäämällä syömistä ja vähentämällä lentämistä.

”Yöpymispaikasta ruokapaikalle, lepoa, ruokailu ja takaisin”, Hohtola kuvailee. ”Pikkulinnuilla ei ole pienen kokonsa takia paastonkestävyyttä: päivällä kerätty rasva kulutetaan yöllä. Esimerkiksi talitintti käyttää ison osan talvipäivästä syömiseen ja voi nousta pimeälläkin ruokailemaan.”

Useimpien lajien tapaan tintit ovat individualisteja eivätkä lämmitä toisiaan keräytymällä yhteen. Moni paleltuu yöllä kuoliaaksi koloonsa.

Yhdessä yöpyjiä ovat ainakin peltopyy, pyrstötiainen ja peukaloinen. Päiväsaikaan peltopyyt myös ruokailevat ja lepäävät kylki kyljessä, kun taas puukiipijät voivat mennä rinkiin puunkylkeen.

”Lintujen yöpymisestä tiedetään harmittavan vähän. Esimerkiksi tilhet vain katoavat yöksi jonnekin. Pikkulinnuista urpiainen, pulmunen ja punatulkku menevät kieppiin pehmeän lumen alle, isommista teeri ja pyy hurauttavat kovemmankin läpi.”

Uusin tutkimustieto lintujen talvehtimisesta kertoo, että ne säästävät energiaa perifeerisellä jäähdyttämisellä. Oulun yliopisto on osallistunut tutkimukseen kuvaamalla kyyhkyjä infrapunakameralla.

”Ne voivat rajata lämmityksen elintärkeisiin ydinkudoksiin. Höyhenpuvun alla oleva kudos on viileämpää. Eihän ihmisen sormien lämpötilakaan ole 37 astetta, mutta linnuilla tämä on kehittynyt pitemmälle.”

Juttu on käytännössä suoraan lainattu Oulun yliopiston artikkeli aiheesta. Sen on kirjoittanut Jarno Mällinen. Otsikkokuva: flickr / Mathias Erhart

Syy on hyvin yksinkertainen: sormemme ovat talvella hieman erilaisia, ja lisäksi olosuhteet talvella ovat myös usein sellaiset, että tunnistus toimii hieman huonosti. Vaikka talvella meille kertyy helposti lisäpainoa, olemme kuitenkin kesäisessä lämmössä (ja etenkin helteellä ja tropiikissa) hieman pyöreämpiä ja pulleampia. Ihon huokoset ovat avoimia ja iho on pehmeämpi. 

Sen huomaa helposti siitä, että sormus tuntuu tiukalta tai kellon hihnaa täytyy löysätä normaaliasetuksista.

Talvella sen sijaan iho on kuivempi ja sen huokoset sekä uurteet ovat supussa. Mitä kylmempää ja kuivempaa on, sitä enemmän iho on koppuralla.

Tämä muuttaa myös sormenpäitämme siinä määrin, että älypuhelin ei välttämättä tajua pakkaspäivinä, että kyseessä on sama omistajan sormi kuin muulloinkin. Myös monien tietokoneiden ohjauslevyt toimivat huonommin, kun sormenpäiden sähkönjohtavuus on huonompi.

Mikä siis avuksi?

Ensimmäinen, ja hyvin yksinkertainen ratkaisu on sama kuin muihinkin talviajan iho-ongelmiin: kosteusvoide. Käsien rasvaaminen talviaikaan on hyvä idea muutenkin.

Toinen ratkaisu on tallentaa puhelimeen erikseen "talvisormet", eli tehdä sama manöveeri kuin aikaisemminkin, mutta nyt vain kuivemmin sormin. Näin laite tunnistaa myös koppuraisemmat sormenpäät.

Tähän liittyen bonusvinkki: jos älypuhelimien käyttöä varten tehtyjä hansikkaita, kannattaa myös niiden "sormenjäljet" tallentaa puhelimeen. Monet laitteet hyväksyvät myös nämä hieman omalaatuiset jäljet ikään kuin sormenjälkinä.

Kuva: Flickr / Geoffrey Fairchild

Yllä Maan valaistusolosuhteet talvipäivänseisauksen aikaan. Puolen vuoden kuluttua Maa on siirtynyt Auringon toiselle puolelle (tässä kuvassa valo tulisi oikealta).

Maapallo pyörii akselinsa ympäri vuodesta toiseen erittäin vakaan hyrrän lailla. Vaikka planeetta kiertää samalla myös radallaan Auringon ympäri, "hyrrän tikun" suunta ei muutu. Sen Suomea lähinnä oleva pää (eli pohjoisnapa) osoittaa aina Pohjantähteen. Koska talvipäivänseisauksen aikaan Pohjantähti on hieman poispäin Auringosta, me täällä hyrrän yläosissa saamme vain vähän valoa. Vastapainoksi Australiassa on paraikaa menossa varsin lämmin kesä.

Planeetta kuitenkin jatkaa lähes lähes pyöreällä radallaan eteenpäin. Hyrrän akseli alkaa näennäisesti hivuttautua takaisin kohti Aurinkoa. Päivät pitenevät pohjolassa ja lyhenevät päiväntasaajan tuolla puolen. Neljännesvuoden kuluttua akseli osoittaa radan suuntaisesti, ja päivä ja yö ovat joka puolella planeettaa täsmälleen yhtä pitkät. Kolmen lisäkuukauden päästä on juhannus, ja pohjoisnapa osoittaa mahdollisimman lähelle Aurinkoa. Australialaisille on tullut talvi.

Nyt ollaan lähellä Aurinkoa

Maan akselin suunta ei itse asiassa ole täysin vakio. Tällä hetkellä pienenee 0,013 astetta sadassa vuodessa, kiitos muiden planeettojen rataa epätasapainoittavan vaikutuksen. Vuosituhansien aikana akselin kaltevuus vaihtelee edestakaisin 22 ja 24,5 asteen välillä. Hyrrän tikun suuntakin muuttuu hitaasti: Vajaan tuhannen vuoden kuluttua se osoittaa jo lähemmäs Kefeuksen tähtikuvion Alraita kuin Pohjantähteä.

Myös etäisyytemme Aurinkoon vaihtelee. Sillä ei kuitenkaan ole juuri vaikutusta vuodenaikoihin tai lämpötiloihin.

Keskitalvisin Maa on itse asiassa viitisen miljoonaa kilometriä lähempänä Aurinkoa kuin kesäisin. Tarkka aika lähimpään pisteeseen eli periheliin vaihtelee hieman, mutta sattuu aina tammikuun kolmannen päivän tienoille.

Aurinko siis lämmittää planeettaa enemmän talvemme aikaan kuin kesäisin. Akselin kaltevuus ja sitä kautta Auringon valon suunta vaikuttaa kuitenkin huomattavasti enemmän paikallisiin olosuhteisiin. Talvi täällä on, vaikka planeetta saakin enemmän energiaa.

Valomäärän eroja vuodenaikojen välillä voi ihastella vaikkapa allakin olevalta nopeutetulta videolta.

Juttu on alunperin julkaistu vuonna 2013, mutta se on ajankohtainen joka vuosi. Seisauksen päivämäärät on lisätty kullekin vuodelle erikseen.