书城科普读物科学我知道-Why动物
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第26章 动物为何要冬眠?

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,是这些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。

冬眠,是变温动物避开食物匮乏的寒冷冬天的一个“法宝”。

你看,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?

原来,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摄氏度时,蜜蜂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摄氏度时,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摄氏度时,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137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。

动物皮下脂肪,一方面可以保持体温,更重要的是供给冬眠时体内的消耗。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天的土拨鼠体重减轻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,1立方毫米土拨鼠血液中,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发现生病的。

和我们人类一样,动物中的鸟兽都是温血动物,那冷血动物昆虫又是怎样熬过漫长的冬季呢?

昆虫学家进行了长期的观察和研究,终于查明了昆虫越冬的部分奥秘。冬天,为了防止汽车散热器结冰,人们要加入防冻液。昆虫竟然也会采用相似的办法,在严寒的冬季保护自己。

在冬天,昆虫要保持活力,不被冻僵是至关重要的。活的组织一旦被冻结,膨胀的冰晶体势必使细胞膜受到破坏,造成致命的创伤。当细胞里液体不足,不能保持维护生命所必需的酶活性时,即使没有被完全冻结,也会造成死亡。那么,昆虫是怎样解决这一难题的呢?它们主要是靠降低体内液体的冰点,从而提高抗寒能力,办法就是产生大量的“防冻液”。

昆虫是怎样制造防冻液的呢?天暖之后又怎样将防冻液除掉呢?为什么要除掉防冻液?这些问题直到现在仍找不到答案。

值得补充的是,科学家们又发现,蛙类也会自制防冻液。在实验室中,科学家们将许多青蛙冷冻起来,5~7天后,再慢慢地使之解冻,这些青蛙解冻后依然活着。经过认真分析和研究,科学家们终于发现了青蛙能够存活的秘密。他们在这些青蛙的体液中发现了一种人们在防冻剂中常用的物质:丙三醇。与昆虫相似的是,到了春天,这些青蛙的液体中再也找不到这一物质了。

那么,为什么每年到一定的时候,动物就会进入冬眠呢?

为此,科学家进行过长期的探索。

夏天,科学家从人工条件下进行冬眠的黄鼠身上抽出血液,注射到活蹦乱跳的黄鼠静脉里,结果,它像被麻醉一样,很快进入昏睡的冬眠状态。

看来,在冬眠动物的血液中,可能含有一种能诱发冬眠的物质。实验还表明,冬眠时间越长的动物,其血液诱发冬眠的作用越强烈。

那么,这种诱发冬眠物质是什么呢?

据研究,这是一种存在于血清中的颗粒状物质,有时这种物质也会粘附到红细胞,因而使红细胞也有了诱发冬眠的作用。

奇怪的是,在正常情况下,动物对外来物质总是排斥的,但冬眠中的动物例外。科学家抽出冬眠旱獭的血清,注射到黄鼠的血液中,黄鼠不但不产生排斥反应,反而呼呼入睡,进入冬眠了。

科学家的不断探索又带来了新的信息,在动物的血液中,还存在着另一种与冬眠物质相对抗的物质。这种物质在血液中达到一定量时,就使冬眠的动物苏醒过来。

这样看来,动物何时开始冬眠,不仅取决于诱发物质,而且也取决于诱发物质和抗诱发物质比例的变化。科学家判断冬眠的动物可能一年到头都在“制造”诱发物质。抗诱发物质可能是在进入冬眠后开始产生的,并且其产量是沿直线上升,直到春暖花开才逐渐减少。当抗诱发物质在血液中的浓度足以控制诱发物质的时候,动物才能从冬眠中苏醒过来。

至今,人们仍然未完全揭开动物冬眠的奥秘,探索还在进行,科学家认识到,研究动物冬眠不仅妙趣横生,而且在航天与医学上有重大实用价值。