冬眠奥秘,穿越生死


www.zunbao136.com www.consuldata.net 文章出自:博物 2016年第02期 作者: 张劲硕 

标签: 动物世界   

窗外寒风凛冽,屋里暖气蒸腾。冬天的我们总是犯困,想往着在被窝里长眠一冬—能像狗熊和青蛙那样冬眠就好了。然而我们大都不知道:那些冬眠的动物们,掌握着我们人类尚不知晓的惊天奥秘。冬眠可是当今科学前沿的热门研究领域,因为如果人类能像动物们一样冬眠,收获的绝不仅仅是睡大觉的幸福感,也许我们还能长生不老!
冬眠中的榛睡鼠

冬眠不是睡觉

“一天到晚游泳的鱼啊,鱼不停游……”因为某些歌曲太流行,许多听众以为鱼类真的一天到晚不停游泳,不睡觉—谁让它们连眼睛也不会闭呢。然而养鱼和喜欢观赏鱼的朋友肯定能发现,鱼们也时常会停下来休息,比如夏天骄阳似火,它们就喜欢躲在荷叶下“打盹”。

那冬天呢?鱼类冬眠吗?相对于陆地,水里温度比较稳定,不会太冷。所以绝大多数鱼类都不冬眠,只是减少了活动,“睡”得多一些。

半个身体躲藏在海底沙地中的鳗鲡。

有朋友会问,冬天里睡得多、睡得久,不就是冬眠吗?它们还真不是一回事儿,只是二者的区别不太容易看出来。拿鱼说事儿,是因为睡觉和冬眠哪儿不同,鱼比较容易看出来。

有几类鱼是会冬眠的,包括我们熟悉的鲤鱼、乌鳢,还有海里的鳗鲡。每当冬天来临,水温变低,水中含氧减少,它们就把自己调到冬眠档:不吃、不喝、不游动。这看似与正常档的睡觉并无二致,但请注意它们的鳃!鱼类靠鳃呼吸,平时就算身体静止不动,鳃也会轻轻开合扇动。而进入冬眠的鱼,鳃也几乎不动,完全处于麻痹状态。

束带蛇喜欢集体冬眠,醒来时也会一起出洞。

除了呼吸,冬眠动物的体温、心跳等生命指征也都降到极低的水平,新陈代谢速率变得非常缓慢,与休克和死亡标准只差那么一点点—这就是冬眠与睡觉的本质区别。

冬眠是动物应对恶劣环境时的一种策略,科学上叫“蛰伏状态”。蛰伏也有级别高低之分:如果某种动物进入蛰伏状态的时间在一天以内,称“日蛰伏”;如果蛰伏持续时间很长,几周,甚至几个月,那么就叫“冬眠”或“夏眠”了—有些地方的夏季同样难熬,动物不得不“夏眠”。

冬眠中的箱龟,能把龟壳闭合。

调慢生命时钟

冬眠的意义在于,尽量减少身体内外的生命活动,将能量消耗降到最低,以挨过环境严酷的时间段。动物冬眠时,能把生命的时钟调得多慢?实在让人叹为观止。比如生活在北美洲的普通箱龟,冬眠时心脏5~10分钟才跳1次。更夸张的是,它们几乎完全不呼吸,只靠皮肤吸入少许氧气!

 箱龟修炼成“忍者神龟”也是不得已而为之,因为它是变温动物,无法自主保持体温,体温随环境而改变。生活在寒冷地区,变温动物就会面临一个严重问题:当环境温度低于0℃,体温也随之降到冰点以下,体内的水分就可能结冰—细胞内的水一旦结冰,动物就无法生存。

篷尾袋鼬尾巴粗细对比,它们冬眠前会在尾巴上储存脂肪。

高等动物中,鱼类、两栖类和爬行类都是变温动物,若生活环境有寒冬,大都需要冬眠。它们防止被冰冻的对策就是—体内产生“抗冻蛋白”等防止细胞内水分冻结的物质,对细胞进行保护。

恒温动物冬眠时也可以保持基本体温,抗冻就相对简单,只要体内储存足够的能量—脂肪。于是它们入冬前使劲储藏脂肪,让自己胖得圆滚滚的。也有一些奇葩,比如有袋类动物中的篷尾袋鼬和脂尾袋鼩等,它们身躯始终保持苗条,却会在尾巴上蓄积脂肪,冬眠前让尾巴胖起来。

弱夜鹰是目前发现的唯一一种真正冬眠的鸟类。

冬眠的鸟,只有一种

在恒温动物中,擅长飞翔的鸟类对冬眠的需求最低。因为它们若在冬季过不下去,还可以长途迁徙避寒。长久以来,人们一向认为鸟类从不冬眠。然而1949年,美国生物学家埃德蒙·杰戈尔第一次发现了鸟类中可以冬眠的种类—弱夜鹰。

这种鸟亦称北美小夜鹰,冬季来临时,它们会找个岩石缝隙或腐木洞穴躲起来,进行长达5个月的冬眠。冬眠时,它们的能量消耗只有正常状态下的7%,处于深度蛰伏状态长达100天。一旦冬眠结束,它们要恢复正常行动能力则需要7个小时之久。

这是目前人类发现的唯——种真正冬眠的鸟类。根据观察和研究,恒温动物的冬眠与自身基因有关,通常有冬眠行为的主要集中在几个类群中。然而全球已知鸟类有1万多种,为什么偏偏只有弱夜鹰一种冬眠?这个问题令人费解,至今没有答案。

冬眠的地松鼠身体肥胖,它们在“睡”前囤积了不少脂肪。
冬眠结束后出来活动的地松鼠变得“苗条”很多。

哺乳类的冬眠冠军们

一说到冬眠的哺乳动物,人们往往会先想到熊和刺猬。其实能冬眠的哺乳动物中,种类最多的是啮齿目—老鼠和它的各种亲戚,现在已经发现的有42种,包括松鼠、睡鼠、旱獭等等。这些“鼠辈”之外,热爱冬眠的第二大类群是蝙蝠,即翼手目,有28种冬眠。而猬形目中的20多种刺猬中,只有3种会冬眠。

如果按冬眠时间长短看,生活在欧洲阿尔卑斯山区的旱獭可谓自然界的冬眠冠军。阿尔卑斯旱獭亦称高山旱獭、普通旱獭,它们冬眠长达8个月。那么一年中的其他4个月干什么呢?除了繁殖哺育后代,它们所做的事情就是为下一次冬眠作准备。它们把自己的地洞布置得非常舒服,里面垫满松软的植物纤维。缩在洞里冬眠时,它们每分钟只呼吸2~3次,心率从正常的每分钟120次下降到每分钟3~4次。

冬眠中的黑熊可以随时醒来,但是它们在冬眠的100多天里不吃不喝。
雌性北极熊在冬眠的时候产仔、哺乳,春天醒来后就可以带着小熊一起外出。

如果算上人工饲养的动物,冬眠时间最长纪录的创造者是美洲的大棕蝠,它们在野外有记录的冬眠时间为64~66天,但在笼养条件下,冬眠可以长达344天—几乎睡满了一年!

冬眠的哺乳动物睡得有深有浅。刺猬以睡得深著称,有些种类冬眠时几乎看不出还活着,把它们拿在手中摆弄也不会苏醒。

食肉目中只有熊科动物有冬眠习性,但它们睡得程度并不太深。美洲黑熊、亚洲黑熊、棕熊和北极熊都能冬眠,跟其他动物相比,熊冬眠时体温和呼吸速率下降的幅度很小,而且可以随时醒来。不过即便如此,熊冬眠也跟平常睡觉差别很大。比如黑熊平时心跳速度是每分钟40~50次,冬眠时就下降到每分钟8次,所以才能在100多天里不吃不喝。熊类冬眠的过人之处在于,冬眠时可以办很多事—有些熊能在冬眠期里产仔、哺乳。北极熊当母亲就相当轻松,在冬眠期间无痛生产,喂奶也不用操心劳神,醒过来钻出雪洞就直接溜娃。

旱獭一年可以冬眠8个月,4个月的清醒期里,重要工作就是多吃、为冬眠作准备。
刺猬以睡得深著称,它们冬眠时会缩成一个刺球,把头埋到肚皮中。

冬眠基因=长寿基因?

如今在科学前沿,冬眠是个热门研究领域。因为它不仅是应对恶劣条件的生存对策,还与寿命的长短有联系!一般来讲,哺乳动物的寿命与体型正相关:个子小的新陈代谢快、寿命短,体型大的寿命长。所以大象能活80年,兔子7、8岁就算高寿。

而蝙蝠打破了这个规律—冬眠的菊头蝠和同体型的、不冬眠的老鼠相比,前者可以活到30多岁,后者却只有3、4岁。如果在同一物种中比较,如蝙蝠或者棕熊,它们生活在寒冷地区就冬眠,生活在温暖地区就不冬眠—依然是冬眠的寿命要长很多。

我们现在知道,冬眠绝不是“习惯养成”的问题,而是遗传基因决定的“天赋”。“冬眠基因”不但能让动物睡下去,还要负责让机体能醒过来。蝙蝠冬眠时身体代谢率极低,呼吸20分钟一次、心跳速度每分钟只有几十次。如果遇到外界打扰,它们就会开始颤抖—抖使身体开始加温—约四五分钟后,它们就能苏醒,心跳恢复到每分钟上百次,而且随时可以自如飞行。睡得如此深沉,它们是如何保持高度警觉的?随着研究深入,科学家越来越发现,冬眠是动物界非常神奇的事,很多机理目前尚不清楚。

纳氏鼠耳蝠在岩石缝隙中冬眠,这样也可以避免被外界打扰。
脂尾倭狐猴是唯一一种冬眠的灵长类动物,科学家试图从它们身上找到让人类长寿的方法。

冬眠的猴子:为人类画个逆天大饼

尽管能确定冬眠基因与长寿有关,但蝙蝠和棕熊毕竟与我们人类相差太远。不过在2004年,有个轰动科学界的发现:居然有一种猴子能冬眠!

有一种个头不大的脂尾倭狐猴,生活在非洲马达加斯加岛上。它早在1812年就被发现命名,但人们对其生活习性却一直知之甚少。马达加斯加岛每年6~7月温度降到全年最低,同时进入旱季。脂尾倭狐猴会在这时开始冬眠,它们要睡长达7个月之久,到翌年1月再苏醒过来。整个旱季,它就靠它尾巴上的脂肪熬过,冬眠结束后,它们的体重可以下降一半。对我们人类而言,这是不可想象的,如果人在几个月内体重下降一半的话,早就奄奄一息了。

不过猴子跟我们人类同属灵长类动物,基因相似性很高,如果它们能冬眠,这意味着我们人类也有可能做到。现在科学家正在努力探寻“冬眠基因”的奥秘。如果人类全面掌握了“冬眠技术”,让普通睡眠时的新陈代息率降低到冬眠水平,那么我们的寿命说不定可以达到800岁!

责任编辑 / 刘莹 

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