今天是驚蟄,傳統認爲,到了這個節氣,上天就會以打雷的方式驚醒蟄居動物的冬眠。
" 冬眠 ",從字面意義上來說,是動物們睡了一整個冬天(周一的社畜:好羨慕!)。但實際上,冬眠中的動物并不是一直在睡覺,有的甚至還會進行一些 " 大活動 " ——比如,熊可能會生個孩子。
這種小熊仔,一般都誕生于熊媽媽冬眠時|Pixabay
冬眠:并不是睡覺
爲了應對冬季溫度低、食物少的不良條件,一些恒溫動物演化出了 "冬眠(Hybernation)" 這一解決方法。
大多數動物在冬眠時,體溫降低至 2~10 度,代謝速率可以降低至平時的 2%~4%,同時呼吸、心跳等活動也降至極低水平。這可以大大減少它們維持正常生命活動所需的能量,幫助它們渡過嚴寒的冬季。
哺乳動物中,有至少 8 個類群具有冬眠的能力,除了熊,大家熟知的還有土撥鼠、刺猬、倉鼠等。
有些人把倉鼠的冬眠當做是它們駕鶴西去,倉鼠:不!我還有救!|Pixabay
冬眠的這些特征,與我們的 " 睡眠 " 完全不同。而且在冬眠期間,動物也不是一覺不醒,而是頻繁地蘇醒然後再入睡。蘇醒期間,它們的體溫會升高回正常水平,并用秋季儲存的食物充饑。
有些冬眠的動物并不會提前儲存食物,例如熊,它們往往會在冬眠前大吃一頓,把過冬食物都轉化成身上的脂肪。冬眠的熊體溫隻降低低 3~5 ℃,雖然心跳和代謝速率也會降低,但它們保持清醒,甚至會在冬眠期間生孩子——雖然這個孩子,已經在熊媽媽肚子裏 " 藏 " 了好久。
熊冬眠:順便生個娃
熊科動物一般在 5~8 月的繁殖季節完成交配,但受精卵會始終停留在囊胚期;直到熊在 11 月到 12 月初開始冬眠時,胚胎才完成着床,此時真正的妊娠期才算開始。
大約 60 天後,也就是 1 月末至 2 月初,熊媽媽開始分娩生出小熊。之後寒風料峭的冬季和早春,熊媽媽都需要在洞中給小熊哺乳,通常直到 4 月才出洞覓食。但最近幾年,由于氣候變暖,熊往往都會提早結束冬眠,熊媽媽可能 3 月就帶着幼崽出洞,這也讓它們的生活變得更難。
一對北極熊母子|Itsmine
和其他陸生哺乳動物不同,熊媽媽們在整個生殖活動中完全沒有機會進食。
不管是爲體内胎兒的發育提供營養,還是爲出生後的幼崽分泌乳汁、維持幼崽體溫,母親都需要付出大量的能量——但這些能量,全部來自熊媽媽的自身儲備。她們在秋季冬眠之前儲存的大量脂肪,甚至一部分肌肉,都被用來提供繁殖所需的能量。
生育不易|Pixabay
因此,度過冬眠和繁殖期的熊媽媽,體重可能會減少四分之一。巨大的能量消耗也降低了熊的生育頻率,黑熊一般隔年繁殖,而棕熊則要隔 2-4 年才會再次生育小熊。
冬眠之外:休眠與蟄伏
恒溫動物可以自主調節體溫,當外界溫度發生變化時,依然保證自身體溫的相對穩定。但變溫動物無法自主調節體溫,它們怎麽面對寒冬呢?
當冬季來臨,變溫動物的體溫會随着環境溫度而劇烈降低,從而進入 "休眠(Dormancy)" 狀态,也稱爲冬化(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 的低溫下,身體完全凍結,生命活動基本暫停;等到春天來臨後,它們會逐漸融化蘇醒。通常,水在低溫下會結成冰晶,破壞細胞膜,導緻細胞破裂死亡;但木蛙合成了大量葡萄糖和尿素,降低水的凝固點并阻止冰晶生長,保護細胞不被破壞。另外,它們還演化出了獨特的保護措施,應對冷凍時血液無法流動所帶來的缺氧。
巴西龜也有這種抵抗嚴寒的能力。它們會在水溫降至 10 ℃時進入休眠,心率和代謝速率都大幅度降低,這能幫助它們忍受最低 3 ℃的低溫。
黑頂山雀(Poecile atricapillus) | Alan D. Wilson / Wikimedia Commons
有的動物也有休眠,但并不固定在某個特定,這種現象一般稱爲 "蟄伏(torpor)"。例如一些鳥類,在低溫的夜晚不再主動維持較高的體溫,而是降低體溫和代謝來節省能量。
一些分布在溫帶地區的留鳥,也會以此節約冬季的能量儲備,減少脂肪的消耗。例如分布在北美洲的黑頂山雀,它們在冬季的體溫比正常時低約 12 ℃,代謝速率也随之降低;北美小夜鷹在冬季夜晚的體溫可能從 37 ℃以上降低至十幾度。
北美小夜鷹(Caprimulgus tristigma) | Charles J. Sharp / Wikimedia Commons
我們将冬眠與人類的睡覺作類比,這個簡化知識的過程無可非議,但也局限了我們的視野。其實,哪怕是植物——深秋滿地的落葉,冬季光秃秃的枝杈,也是植物減少水分散失、在低溫下減緩代謝的策略,又何嘗不是一種 " 冬眠 " 呢?
面對嚴寒環境,不同的物種演化出了多樣的應對機制,造就了自然界的多姿多彩。隻有保護好這些和我們不一樣的生命,我們才有機會更深入地探索未知的生命奇迹。
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作者:Michael Ma