趣味生物科普知识:动物为何要冬眠

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数学课上,星星实在太困了,然后就趴桌上睡着了。很快,数学老师发现了,走到他旁边,敲了敲他的课桌,星星吓得赶紧站起来,以为要挨罚了,谁知道,数学老师说:“这大冬天的,陈星同学要冬眠,我们能理解。只是冬眠可学不到知识,坐下吧。”大家听后,哈哈大笑,数学老师说完就继续讲课了。

晚上回家后,星星问爸爸:“爸,什么是冬眠?”

爸爸很疑惑:“动物到了冬天活动能力就降低,所以叫冬眠,怎么这么问?”

星星支支吾吾:“没什么,就是好奇。”

爸爸也没多问,只是觉得孩子有点奇怪。

冬眠,也叫“冬蛰”。某些动物在冬季时生命活动处于极度降低的状态,是动物对冬季外界不良环境条件(如食物缺少、寒冷)的一种适应。蝙蝠、刺猬、极地松鼠等都有冬眠习惯。一些异温动物(一些冬眠哺乳类与鸟类)和变温动物在寒冷冬季时其体温可降低到接近环境温度(几乎到0℃),全身呈麻痹状态,在环境温度进一步降低或升高到一定程度,或其他刺激下,其体温可迅速恢复到正常水平。

冬眠,是变温动物在寒冷的冬天避开食物匮乏的一个“法宝”。冬天一到,刺猬就缩进泥洞里,蜷着身子,不食不动,它几乎不怎么呼吸,心跳也慢得出奇,每分钟只跳10~20次。如果把它浸到水里,半小时也死不了,可是当一只醒着的刺猬浸在水里2~3分钟后,就会被淹死,这是为什么呢?

冬眠时,动物的神经已经进入麻痹状态。有人曾用蜜蜂进行试验,当气温在7~9℃时,蜜蜂的翅和足就停止了活动,但轻轻触动它时,它的翅和足还能微微抖动;当气温下降到4~6℃时,再触动它却没有丝毫反应,显然它已进入了深沉的麻痹状态;当气温下降到0.5℃时,它则进入更深沉的睡眠状态。由此可见,冬眠时神经的麻痹深度是与温度有密切关系。

另外,冬眠时,动物体温显著下降。据研究,黄鼠在130个昼夜的冬眠时间中,共放出70卡热量,但冬眠过后的13.7个昼夜中,就能放出579卡热量。一般来说,动物在冬眠过程中,每昼夜只能放出0.5卡热量,但在它苏醒后,兴奋的时候,每昼夜则能放出42卡热量。由此可见,冬眠动物体温下降时,机体内的新陈代谢作用变得非常缓慢,所以仅仅能维持它的生命。

动物的皮下脂肪,一方面可以保持体温,更重要的是供给冬眠时体力的消耗。一般动物在冬眠前的体重,都比平时增加1~2倍,冬眠之后,体重就逐渐减轻。如冬眠163天的土拨鼠体重减少35%;冬眠162天的蝙蝠体重可以减少33.5%。

动物在冬眠时,血细胞还会大大减少。平时,1mm 3土拨鼠血液中,会有12180个白细胞,但冬眠时平均只有5950个,然而,让人奇怪的是,尽管体内“卫士”——白细胞大大减少,但冬眠动物却从来没有出现生病的。那么,为什么每年到一定的时候,动物就会进入冬眠呢?

哺乳动物中的单孔目、有袋目、食虫目、翼手目、啮齿目及灵长目中的个别种类,鸟类中的褐雨燕及蜂鸟等都有冬眠行为,称为冬眠型动物,即异温动物。这类动物体形较小而代谢率较高,比大型的恒温动物,相对地也要消耗更多的能量才能维持恒定体温。熊及臭鼬等动物在冬季呈麻痹状态,但体温不降低或降低少许,且易觉醒,有半冬眠动物之称。变温动物到冬季亦呈麻痹状态,但它们的体温是随环境温度被动地变化,在温度降低到可耐受温度以下时,不会被激醒,而是被冻死。这种行为与恒温动物的冬眠完全不同,称为蛰眠。

冬眠型动物的年度周期可分为非冬眠季节(生殖季节)与冬眠季节。北京地区的刺猬约于3月底出眠,并立即进行生殖活动,完成生殖后便转入肥育期,一直到10月初,是非冬眠季节;10月到3月是冬眠季节。此时,动物蜷缩不动,不吃不喝,代谢率降到最低水平。在这两个季节里,动物的生理状态迥然不同,但又互相依存。非冬眠季节后期的肥育为冬眠储存能量,在冬眠季节后期,性腺开始发育,动物出眠后便可立即进行生殖活动。冬眠型动物在非冬眠季节中,其体温是恒定的,而在冬眠季节体温是可变的,故特称为异温动物。在非冬眠季节里其体温也有2~5℃的波动,而与其亲缘相近的非冬眠型动物的体温波动仅0.5℃左右。此外,冬眠型动物对低温的耐受能力也显然较大。人的致死低体温是29~26℃,大鼠是15~13℃,而冬眠型动物则可耐受接近0℃的低体温,甚至超冷状态,如蝙蝠超冷到-9℃仍可复苏,自动产热使体温上升到正常状态。这是异温动物区别于恒温动物或变温动物的重要特征。

知识小链接

维也纳大学在对欧黄鼠的研究中发现,长达数月的冬眠会对冬眠动物的记忆构成负面影响。相比起没有进行冬眠的动物,欧黄鼠在冬眠后无法完成它们在冬眠前已学习过的任务,如在迷宫中找到正确路线,或者是控制食物机器的杠杆。一个可能的解释是,冬眠会降低神经的活性。科学家甚至已证明,脑部的神经元连接会在冬眠中断开。

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