变温动物是不是都需要冬眠(冰冻起来还有救吗)(1)

你所在的地方冬天的室外温度最低能够达到多少?

如果要在室外活动的话,会被冻伤吗?

冬天对于动物来说格外险恶,它们要面对严寒冰冻,最主要的是食物匮乏。

所以许多动物在秋天就在为冬天做准备,它们要尽可能的让自己吃胖建巢,准备进入一个非常神奇的生理阶段,就是冬眠。

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相信大多数人听到冬眠两个字会觉得就是睡一个很长的觉,两眼一闭一睁,三五个月过去了。

实际上冬眠是指动物们在冬季极少活动以及代谢抑制的状态,也就它们不活跃了。

冬眠未必是一觉不醒,有的动物可能会中途外出,甚至分娩。

这个时期的动物,它的生理特点是体温低,呼吸和心率变慢,代谢率很低。

但也绝不仅仅于此,有的动物就直接冻住了,所以很容易会误以为它们死了。

但天气回暖以后,它们又会活过来。

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这种不活跃的生理现象,如果发生在夏季,会被称为夏眠或者是夏蛰。

24节气里面的惊蛰,就是上天以打雷的方式惊醒蛰居动物们的冬眠的意思。

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许多动物都会冬眠,一些啮齿类熊、蝙蝠、刺猬,还有唯一的灵长类脂尾倭狐猴。

很少会有鸟类冬眠,弱夜鹰是其中的一种,大概会休眠85天,而且马上可以醒。

而冷血动物,包括鱼;两栖动物和爬行动物,因为它们不能主动的调控自己的体温和代谢率,所以它们不能冬眠,但是可以自然冻结,然后在春天醒来。

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动物冬眠主要就是应对食物匮乏,对有些动物来说,冬眠是一种选择,不是必须。

毕竟冬眠是离死亡非常接近的状态,这个时候如果被攻击的话,基本也就没活路了。

冬眠听上去是一个非常省事的状态,但它要解决几大难题。

当环境温度降到零度以下,本身就处于低温不活跃的低代谢率状态,怎样保证血液不会结冰?

第二就是长期不活动,不吃不喝不排泄,当你醒过来的时候,你的肌肉骨骼,你的器官功能怎么样不受影响?

我们可以看看接下来这几种冬眠的动物,它们是怎么做到的?

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北极地松鼠

原产于北美北极苔原,那里的最低温度可以达到零下55摄氏度,而它一年当中会有八个月的时间在冬眠,也就是说它只有四个月的时间是活跃的。

冬眠一旦结束,它就要赶紧找对象,繁殖和育儿。

它们会在接近永冻层的冰附近挖一个巢穴,然后在里面蜷成一个球开始冬眠。

在这个期间,北极地松鼠会创造一个生理奇迹。

作为同样是哺乳动物的人,如果我们的体温降到30度以下,那我们必死无疑。

但北极地松鼠的体温可以降到零度以下,稳定在-2到-2.9摄氏度之间,心率下降到大约每分钟一拍。

它还活着,它并不会变成一个冰坨。

一般其他冬眠的动物,它的体温降到接近零度已经是极限了,而北极地松鼠可以降到零度以下。

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关于这种现象的一种解释是,北极地松鼠它过冷了。

过冷是一种物理现象,举个例子:就一杯蒸馏水,它的温度可以低于零下,但是不结冰,但你如果一动它,它就马上结冰了。

冰的形成是一个结晶的过程,如果水里存在冰晶,那结冰就很快发生。

但有些水太纯净,它没有杂质,容器也非常的干净光滑,缺少这样的晶核,那冰晶就因为无处可依附而无法形成,这就是过冷现象。

北极地松鼠它的核心温度最低可以到-2摄氏度,也就是说它的血液里如果有一颗游离的冰晶,它就会像那瓶水一样马上冻结。

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过冷到-2摄氏度可以为北极地松鼠节约十倍,把体温维持在零度以上需要花费的能量。

而且在整个冬眠的过程中,它们会经历大概12次体温从零下升到37度,然后又降到零下的过程。

这个行为在冬眠动物当中并不是个例。

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这种花一天的时间升温,然后又花一天的时间降温的过程是非常耗能量的。

目前的猜测,是为了睡觉。

注意动物的体温下降,进入到休眠之后,它的脑电波其实就像是死了一样。

也就是说它休眠八个月并不意味着它是睡了八个月,反而意味着它一直是睡眠缺乏的状态。

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而睡眠的作用,是我们身体机能的一个修复过程,尤其对免疫、对记忆都有非常重要的作用。

而脑部神经元连接会在冬眠时期断开,这种偶尔让自己醒来睡一觉的行为,估计是不要让自己的脑子长期处于一个断电的状态,或者是强化一下免疫系统。

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黑熊

在冬眠之前要尽可能的把自己吃胖,如果脂肪储备不足的话,它们可能熬不过冬天。

一旦进入冬眠状态,它们就会在巢里待五个月的时间。

以前对于熊算不算冬眠一直有争议,因为它和其他的冬眠动物相比,它的体温降幅并不大,也就降个三到五摄氏度,可以维持在35-32摄氏度之间。

它会不吃不喝,不排泄,不运动。

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但是非常反常识的是,母熊会在冬眠期间产子和哺乳。

冬天已经很难了,它要难上加难。

新出生的小熊是不冬眠的,它全靠充满脂肪的奶水活过冬天。

而且也并不是所有的母熊都会产子,如果它们在冬眠之前吃的不够多,脂肪储备不足的话,受精卵会延迟着床或者会被直接吸收掉。

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人类研究熊的冬眠是希望可以从它身上找到很多应对疾病的方法。

首先是熊短期内的暴食增肥,却不会患糖尿病或者是动脉硬化,胆结石。

这么大的体重,长期不活动,它也不会肌肉萎缩和骨质疏松,也不会生褥疮。

第三就是长期不排尿,不排泄,它也不会中毒。

正常情况下都是一进一出,废物会被排掉,但冬眠中的熊可以把身体里的废物回收再利用,它把能量循环用到了极致。

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冬眠的熊主要是代谢脂肪,所以血液里不会累积大量的尿素,产生的少量尿素会被转化为无毒的肌酸,而产生的尿液又会被身体再吸收转换成蛋白质。

所以熊不活动的话,它的肌肉量也不会减少,也不需要喝水,不需要排尿,因为水都被省下来了。

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冷血动物

像蛙类、乌龟、蛇这些冷血动物,因为它们自己不能主动调节体温和代谢,环境温度下降的话,它们体温也会下降,环境结冰的话,它们也会被冻住。

感觉冬眠对它们来说就是——看命。

那它们死了吗?

冻起来了都不能呼吸了,它们还能活吗?

这个就是很有意思的地方,它们有耐受冰冻的能力。

看上去它冻硬了,毕竟身体都是水分。

但是冰晶不会在细胞内形成,如果冰晶在细胞内形成的话,就会刺穿细胞,那细胞就会破裂。

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而要做到细胞内不会产生冰晶,这些物种进化出了抗冻蛋白的抗冻机制。

像北美林蛙就可以在-4摄氏度的冬天,冰冻两个月以后还能活下来,它的忍受极限可以达到零下16摄氏度。

它是怎么做到的呢?

在初秋的时候,林蛙的肝脏就在储备糖原。

凛冬将至,它的肝脏会将糖原转化为葡萄糖,尿素的含量也会激增。

林蛙的体液就成了一种富含葡萄糖和尿素的混合液体,会充满全身,尤其是脆弱的大脑和心脏的浓度会最高。

这种溶液的冰点要比水低很多,所以林蛙外围组织会迅速结冰,就形成一个冰壳,但是它里面重要的器官并不会真正的结冰。

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受到林蛙的启发,人类也用同样的方式来达到相似的目的。

例如汽车的防冻液、超低温冷冻技术来保存人体胚胎。

那人体能不能够像林蛙一样冷冻之后再复活,那这个问题解决起来就复杂多了,目前还没有实现。

变温动物是不是都需要冬眠(冰冻起来还有救吗)(18)

寒冷,动物们进化出的应对策略真的让人称奇。

人类也试图从它们身上找到应对各种疾病的方法。

冬眠、冰冻、复活,这些在科幻片里面才会出现的技术,不知道将来会不会真的能在人身上实现。

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