昨天是惊蛰,传统认为,到了这个节气,上天就会以打雷的方式惊醒蛰居动物的冬眠。
“冬眠”,从字面意义上来说,是动物们睡了一整个冬天(周一的社畜:好羡慕!)。但实际上,冬眠中的动物并不是一直在睡觉,有的甚至还会进行一些“大活动”——比如,熊可能会生个孩子。
(资料图片)
这种小熊仔,一般都诞生于熊妈妈冬眠时|Pixabay
冬眠:并不是睡觉
为了应对冬季温度低、食物少的不良条件,一些恒温动物演化出了“冬眠(Hybernation)”这一解决方法。
大多数动物在冬眠时,体温降低至2~10度,代谢速率可以降低至平时的2%~4%,同时呼吸、心跳等活动也降至极低水平。这可以大大减少它们维持正常生命活动所需的能量,帮助它们渡过严寒的冬季。
哺乳动物中,有至少8个类群具有冬眠的能力,除了熊,大家熟知的还有土拨鼠、刺猬、仓鼠等。
有些人把仓鼠的冬眠当做是它们驾鹤西去,仓鼠:不!我还有救!|Pixabay
冬眠的这些特征,与我们的“睡眠”完全不同。而且在冬眠期间,动物也不是一觉不醒,而是频繁地苏醒然后再入睡。苏醒期间,它们的体温会升高回正常水平,并用秋季储存的食物充饥。
有些冬眠的动物并不会提前储存食物,例如熊,它们往往会在冬眠前大吃一顿,把过冬食物都转化成身上的脂肪。冬眠的熊体温只降低低3~5 ℃,虽然心跳和代谢速率也会降低,但它们保持清醒,甚至会在冬眠期间生孩子——虽然这个孩子,已经在熊妈妈肚子里“藏”了好久。
熊冬眠:顺便生个娃
熊科动物一般在5~8月的繁殖季节完成交配,但受精卵会始终停留在囊胚期;直到熊在11月到12月初开始冬眠时,胚胎才完成着床,此时真正的妊娠期才算开始。
大约60天后,也就是1月末至2月初,熊妈妈开始分娩生出小熊。之后寒风料峭的冬季和早春,熊妈妈都需要在洞中给小熊哺乳,通常直到4月才出洞觅食。但最近几年,由于气候变暖,熊往往都会提早结束冬眠,熊妈妈可能3月就带着幼崽出洞,这也让它们的生活变得更难。
一对北极熊母子|Itsmine
和其他陆生哺乳动物不同,熊妈妈们在整个生殖活动中完全没有机会进食。
不管是为体内胎儿的发育提供营养,还是为出生后的幼崽分泌乳汁、维持幼崽体温,母亲都需要付出大量的能量——但这些能量,全部来自熊妈妈的自身储备。她们在秋季冬眠之前储存的大量脂肪,甚至一部分肌肉,都被用来提供繁殖所需的能量。
生育不易|Pixabay
因此,度过冬眠和繁殖期的熊妈妈,体重可能会减少四分之一。巨大的能量消耗也降低了熊的生育频率,黑熊一般隔年繁殖,而棕熊则要隔2-4年才会再次生育小熊。
冬眠之外:休眠与蛰伏
恒温动物可以自主调节体温,当外界温度发生变化时,依然保证自身体温的相对稳定。但变温动物无法自主调节体温,它们怎么面对寒冬呢?
当冬季来临,变温动物的体温会随着环境温度而剧烈降低,从而进入“休眠(Dormancy)”状态,也称为冬化(brumation)。
木蛙(Rana sylvatica) | DDauri Daniel D"Auria / Wikimedia Commons
例如,北美洲的木蛙在冬季 -3 ~ -6 °C 的低温下,身体完全冻结,生命活动基本暂停;等到春天来临后,它们会逐渐融化苏醒。通常,水在低温下会结成冰晶,破坏细胞膜,导致细胞破裂死亡;但木蛙合成了大量葡萄糖和尿素,降低水的凝固点并阻止冰晶生长,保护细胞不被破坏。另外,它们还演化出了独特的保护措施,应对冷冻时血液无法流动所带来的缺氧。
巴西龟也有这种抵抗严寒的能力。它们会在水温降至10℃时进入休眠,心率和代谢速率都大幅度降低,这能帮助它们忍受最低3℃的低温。
黑顶山雀(Poecile atricapillus) | Alan D. Wilson / Wikimedia Commons
有的动物也有休眠,但并不固定在某个特定,这种现象一般称为“蛰伏(torpor)”。例如一些鸟类,在低温的夜晚不再主动维持较高的体温,而是降低体温和代谢来节省能量。
一些分布在温带地区的留鸟,也会以此节约冬季的能量储备,减少脂肪的消耗。例如分布在北美洲的黑顶山雀,它们在冬季的体温比正常时低约12℃,代谢速率也随之降低;北美小夜鹰在冬季夜晚的体温可能从37℃以上降低至十几度。
北美小夜鹰(Caprimulgus tristigma) | Charles J. Sharp / Wikimedia Commons
我们将冬眠与人类的睡觉作类比,这个简化知识的过程无可非议,但也局限了我们的视野。其实,哪怕是植物——深秋满地的落叶,冬季光秃秃的枝杈,也是植物减少水分散失、在低温下减缓代谢的策略,又何尝不是一种“冬眠”呢?
面对严寒环境,不同的物种演化出了多样的应对机制,造就了自然界的多姿多彩。只有保护好这些和我们不一样的生命,我们才有机会更深入地探索未知的生命奇迹。
参考文献
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作者:Michael Ma
编辑:麦麦
封面图来源:Pixabay
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