除了冬眠,没有大衣和靴子的动物们如何避免严寒?

更新日期:2022年06月29日

       虽然冬天的天气可能很严酷, 但只要穿上一件毛皮大衣、针织帽、羊毛袜和暖和的靴子, 再加上一个熊熊燃烧的壁炉, 这样的冬天对于生活在寒冷气候中的人们来说也过得很愉快。但是野生动物呢?他们不冻结吗?任何在寒冷天气里遛过狗的人都知道, 狗会因为冻得发抖, 而且它们的爪子通常很冷。事实上, 野生动物, 如人类和宠物, 都会死于冻伤和体温过低。在美国北部, 负鼠掉下的尾巴证明寒冷天气很常见。在佛罗里达州, 罕见的寒流经常导致鬣蜥从树上掉下来, 海牛死于寒冷。避免寒冷对于保护生命或四肢(如负鼠的尾巴)以及繁殖机会非常重要。野生动物必须能够感受到寒冷, 以避免极端天气的破坏性影响。动物也有类似人类的寒冷体验, 比如针刺般的感觉, 这促使我们尽快热身, 否则后果不堪设想。事实上, 所有脊椎动物感知温度范围的神经系统机制几乎相同。温血动物的冬季挑战是在寒冷的环境中保持体温。然而, 有趣的是,

温度感应阈值会根据生理变化而变化。例如, 冷血青蛙在比老鼠低的温度下会感到寒冷。最近的研究表明, 冬眠的哺乳动物(如 13-linedgroundsquirrel), 只有当体温低于非冬眠吸热温度时, 才会感觉到寒冷。所以动物知道什么时候很冷, 只是它们对温度的感觉不同。当气温骤降时, 野生动物是在受苦,

还是继续自己生活?这些动物的一个常见解决方案是进入冬眠状态, 尽量减少活动并看起来像是在睡觉。因为动物能够在调节自己的体温和让环境影响它之间交替, 科学家们认为它们是异温的。在恶劣的条件下, 这种灵活性使它们具有保持较低体温的优势。在某些物种中, 体温甚至可以保持在零摄氏度的冰点以下, 尽管这与许多生理功能不相容。结果是降低了新陈代谢率, 从而降低了能量和喂养需求。对于较小的野生动物, 尤其是蝙蝠、鸣禽和啮齿动物, 冬眠具有节能的好处。
       在它们的自然状态下, 这些动物会更快地失去能量, 因为它们的身体表面积比它们的整体大小更大。为了将体温保持在正常范围内, 它们必须比大型动物消耗更多的能量。这在鸟类中尤其明显, 与哺乳动物相比, 鸟类的平均体温更高。不幸的是, 冬眠并不是在寒冷环境中生存的完美解决方案, 因为它需要权衡取舍, 例如成为另一种动物午餐的风险更高。毫不奇怪, 动物已经进化出多种适应冬季气候的能力。北纬的野生动物比热带更接近该地区的近亲较大, 附肢较小(如手臂、腿、尾巴等)。许多动物已经进化出有助于抵御寒冷的行为:群居、筑巢、挖洞和栖息在洞穴中是很好的防御措施。随着冬天的临近, 一些动物会发生生理变化,

积累脂肪,

长出更厚的皮毛, 并在皮毛或羽毛下面的皮肤上形成一层空气绝缘层。
       大自然还发明了其他巧妙的方法来帮助各种动物应对人类无法忍受的寒冷条件。你有没有想过鹅是如何舒适地赤脚站在冰上, 松鼠是如何赤脚站在雪地里的?秘诀在于他们四肢的动脉和静脉非常接近, 从而产生变暖和变化的冷梯度。当血液从心脏流向脚趾时, 来自动脉的热量传递到静脉, 将脚趾的冷血带回心脏。这种逆流热交换使身体的核心保持温暖, 同时在四肢寒冷时限制热量损失, 但不会太冷而导致组织损伤。这种高效的系统为许多陆生和水生鸟类和哺乳动物所共享, 甚至可以解释鱼鳃中氧气交换的方式。说到鱼, 他们怎么能避免在冰冷的水中结冰呢?因为冰漂浮在表面上, 鱼可以在冰面以下不太冷的温度下自由游泳。
       此外, 鱼类可能缺乏其他脊椎动物共有的受体。然而, 鱼确实具有独特的酶, 可以让它们的生理工作在较低的温度下继续进行。在极地地区, 鱼甚至有一种特殊的抗冻蛋白, 可与血液中的冰晶结合, 防止大面积结晶。哺乳动物和鸟类用来长时间保持低温的另一个秘密武器是棕色脂肪组织或棕色脂肪, 它富含线粒体。即使在人体中, 这些细胞结构也可以以热量的形式释放能量, 在没有肌肉收缩的情况下产生热量, 或者在颤抖时对能量的低效利用。发抖是身体渴望发热的另一种表现。这种不颤抖的热量释放可以解释为什么安克雷奇人在 4 摄氏度的春日只穿短裤和 T 恤就能感到舒服。当然, 迁徙也是一种选择, 尽管迁徙的能源成本对于野生动物和想要在赤道附近旅行的人们来说很高。作为一个物种, 人类在一定程度上具有适应环境的能力, 我们很多人的适应能力更强, 但我们并不是特别适应寒冷。我们可能不知道动物是否害怕冬天, 也很难衡量它们的主观体验, 但野生动物确实有多种策略来提高它们的抵御寒冷的能力, 并确保它们能够生存到下一个春天。

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