动物为什么会冬眠?
许多动物都会冬眠,如熊、蛇、刺猬等。人们已经认识到,冬眠是变温动物避开寒冬和食物匮乏的一个法宝。
可是,动物为什么每年到一定的时间,就会进入冬眠状态呢?按照通常的解释,动物的生活习性是受生物钟控制的,冬眠也是一样,拨动这架生物钟的是环境温度的下降和食物的短缺,于是动物就进入了冬眠状态。但一些专家认为,动物进入冬眠很可能是由于体内的物质造成的。科学家从人工条件下进入冬眠的黄鼠身上抽取血液,注射到活蹦乱跳的黄鼠静脉里,结果活蹦乱跳的黄鼠就像被麻醉了一样,很快就进入昏睡状态。由此看来,在动物的血液里,可能含有一种能诱发冬眠的物质。
试验表明,冬眠时间越长的动物,其血液诱发冬眠的作用就越强烈。那么,这种诱发冬眠的物质是什么呢?据研究,它是一种存在于血清中的颗粒状物质,有时这种物质也会黏附在红细胞上,因而使红细胞也有了诱发冬眠的作用。
和冬眠一样,动物春季觉醒的原因也一直未明。环境温度的升高和代谢产物的积聚可能都是觉醒信号,但如果在冬眠动物的血液中存在着诱发冬眠作用的物质,那么也应该存在着与其相对抗的物质,一旦这种物质在血液中达到一定的量,就会使动物从冬眠中苏醒过来。
冬天来临了,刺猬就缩进泥洞里,蜷曲着身体,不食不动。它的呼吸也变得极其微弱,心跳也慢得出奇,每分钟只跳10~20次。如果把它浸在水里,半个小时也死不了。如果把一只醒着的刺猬放进水里,两三分钟就会被淹死。
有些学者推断,冬眠动物的体内一年到头都在“制造”诱发冬眠的物质,而抗诱发冬眠的物质是进入冬眠后才开始产生的。当抗诱发冬眠的物质在血液中的浓度足以控制诱发冬眠的物质时,动物就会从冬眠中苏醒过来。
按照传统的看法,动物进入冬眠后一睡就是几个月,中间从来不醒。实际情况却不是这样,几乎所有的冬眠动物在冬眠过程中都会出现短暂的苏醒。以北极地鼠为例,当阿拉斯加北部的冬季来临时,它就蜷缩于地下并且变僵,就像死了一样。每隔10天到21天,它就会从“死”中“活”过来一次。这种周期性的苏醒意味着什么呢?
维也纳的动物学家米莱西做了这样一个试验:训练黄鼠穿越迷宫,并借助摇杆自己取食。训练完成后,米莱西将一半黄鼠送进控温室开始数月之久的冬眠,另一半则保持清醒。结果发现,冬眠的一组黄鼠醒来后忘记了已经学会的本领,而醒着的黄鼠则能轻而易举地完成任务。动物学家推测,长时间让大脑处于低温状态有可能导致大脑受到不可逆转的伤害,所以动物在冬眠中要醒过来几次,让大脑周期性升温。
到现在为止,人们还没有完全揭开动物冬眠的秘密。而一旦揭开其中的奥秘,这将对发展航天和医学事业都具有极大的帮助。
科学小讲堂
冬眠中的动物
进入冬眠后,动物的神经就进入了麻痹状态。当气温降到7~9℃时,冬眠的蜜蜂的翅和足就停止了活动;当气温降到4~6℃时,再触动它就不再出现丝毫的反应了,显然它已经进入了深深的麻痹状态。由此可见,动物冬眠时神经的麻痹程度和温度有密切关系。
冬眠时,动物的体温会显著下降。体温下降能使身体内的新陈代谢作用变得非常缓慢,缓慢得仅仅能维持它的生命。一般动物在冬眠前体内脂肪会比平时增加一两倍,冬眠以后,体重就会逐渐减轻。例如,土拨鼠经过163天的冬眠后,体重会减少35.5%。
动物在冬眠时,血液中的白细胞还会大大减少。平时,在土拨鼠1立方毫米的血液中含有12180个白细胞,但在冬眠时,平均只有5950个。尽管白细胞大量减少,但从未发现过冬眠的动物生病。