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虽然外面的天气今年冬天可能确实可怕,但是大衣,针织帽,羊毛袜,绝缘靴,以及可能是咆哮的火,使生活在寒冷气候中的人们可以忍受。但那里的所有野生动物呢?他们不会冻结吗?
任何在温度寒冷的时候遛狗的人都知道,犬齿会颤抖,喜欢冷掌 - 这部分解释了宠物服装行业的繁荣。但是花栗鼠和枢机主教不会穿上时髦的外套或短靴。
事实上,野生动物可能会像人和宠物一样屈服于冻伤和体温过低。在美国北部,未受冲击的负鼠尾部是冷暴露的常见伤亡。在佛罗里达州,每隔一段时间出现一次不寻常的寒流,导致鬣蜥从树木和海牛身上坠落而死于寒冷的压力。
避免感冒对于保护生命或肢体(或在负鼠的情况下,尾巴)和重现的机会非常重要。这些生物学要求意味着野生动物必须能够感到寒冷,以尽量避免其极端的破坏性影响。动物物种有自己的等同于人类经历的那种令人不快的咬合与刺激的感觉,促使我们很快升温或承受后果。事实上,感知各种温度的神经系统机制在所有脊椎动物中几乎相同。
对于温血动物或吸热的一个冬季挑战,因为它们是科学上已知的,是在寒冷条件下维持其体内温度。有趣的是,温度感应阈值可能因生理而异。例如,与小鼠相比,冷血 - 即温热 - 青蛙会在较低的温度下感知冷起始。最近的研究表明,冬眠的哺乳动物,如十三排的地松鼠,直到温度低于没有冬眠的吸热,才会感觉到寒冷。
所以动物知道它什么时候很冷,只是在不同温度下。当水银骤降时,野生动物会遭受痛苦还是只是在冰冷的流动中?
一个解决方案:减速和检查
许多寒冷气候吸热表现出麻木:活动减少的状态。他们看起来像是在睡觉。因为能够在内部调节体温并允许环境影响它的动物之间交替,动物科学家认为它们是“异质性的”。在恶劣条件下,这种灵活性提供了体温较低的优势 - 在一些物种中显着,甚至低于32华氏度的冰点 - 与许多生理功能不相容。结果是代谢率降低,因此能量和食物需求降低。冬眠是麻痹的延长版本。
Torpor特别为体型较小的野生动物提供节能益处 - 想想蝙蝠,鸣禽和啮齿动物。它们自然会更快地散热,因为与其整体尺寸相比,它们的身体表面积很大。为了将体温保持在正常范围内,与体型较大的动物相比,它们必须消耗更多的能量。对于与哺乳动物相比保持较高平均体温的鸟类尤其如此。
不幸的是,麻痹不是一个完美的解决方案,因为它带来了权衡,例如更高的成为另一种动物午餐的风险。
适应有帮助
不出所料,动物已经进化出其他适应冬季风化的适应性。
北纬地区的野生动物物种往往体型较大,附肢较小,而近亲则靠近热带地区。许多动物都有进化的行为来帮助它们抵御寒冷:放牧,变性,挖洞和栖息在空洞中都是很好的防御措施。随着冬季临近,一些动物体验到生理变化,建立脂肪储备,生长更厚的皮毛,并在毛皮或羽毛下方的皮肤上留下绝缘层空气。
大自然设计了其他巧妙的技巧来帮助各种动物处理人们无法忍受的条件。
你有没有想过鹅是如何在赤脚的雪地上舒适地站立在冰雪中的松鼠?秘密是四肢动脉和静脉的紧密接近,产生了升温和降温的梯度。当来自心脏的血液流向脚趾时,来自动脉的温暖转移到携带冷血从脚趾回到心脏的静脉。这种逆流热交换允许身体的核心保持温暖,同时限制四肢冷却时的热量损失,但不要太冷以至于发生组织损伤。这种有效的系统被许多陆地和水生鸟类和哺乳动物使用,甚至可以解释鱼鳃中氧气交换的方式。
说到鱼,它们怎么不在冰冷的水域里从内到外冻结?幸运的是,冰漂浮是因为水最稠密如液体,让鱼在凝固表面以下不太冷的温度下自由游动。此外,鱼类可能缺乏其他脊椎动物共有的感热受体。然而,它们具有独特的酶,可以在较冷的温度下继续生理功能。在极地地区,鱼类甚至还含有特殊的“抗冻蛋白”,它们与血液中的冰晶结合,防止广泛结晶。
哺乳动物和鸟类在长时间冷暴露期间的另一个秘密武器是棕色脂肪组织或“棕色脂肪”,其富含线粒体。即使在人体中,这些细胞结构也可以释放能量作为热量,在没有肌肉收缩和颤抖的能量低效的情况下产生温暖,这是身体试图加热的另一种方式。这种不颤抖的热量产生可能解释了为什么安克雷奇的人们可以在40华氏度的春日里满足地穿着短裤和T恤。
当然,迁移可能是一种选择 - 虽然它对于野生动物的能量成本而言是昂贵的,并且对于想要更接近赤道的人来说是经济上的。
作为一个物种,人类有能力在一定程度上适应 - 我们中的一些人比其他人更多 - 但我们并不特别冷适应。也许这就是为什么在寒冷的日子里很难看到窗外的情况,而且当冬季的风吹过它的毛皮时,一只松鼠不会感到难过。我们可能永远都不知道动物是否害怕冬天 - 很难衡量它们的主观体验。但野生动物确实有各种各样的策略来提高他们抵御寒冷的能力,确保他们活着看到另一个春天。
本文最初发表于Bridget B. Baker的The Conversation。阅读原文。