动物为什么要冬眠_秋天的动物为什么要冬眠
动物为什么要冬眠呢???有些熊可以连续7个月不吃不 喝,也不用上厕所 。
比如说黑熊,它与人类一样,是恒温动 物,它们每年与这个世界“分别”4个月或者 更久 。有时它们爬进洞穴,或者把自己硬塞 进树洞 。有些熊干脆睡在地上,连续几个月 接受雪花的冼礼 。
没吃没喝,又天寒地冻,熊是如何在这样 严酷的环境下生存下来的呢?这是因为熊体 内的新陈代谢方式发生了变化,也就是细胞 消耗能量来维持机体正常运转的方式发生了 变化 。
动物为什么要冬眠???有些熊可以连续7个月不吃不喝,也不用排便 。比如说黑熊,它与我们人类一样,是恒温动物,它们每年与这个世界“分别”4个月或者更久 。有时它们爬进洞穴,或者把自己硬塞进树洞 。有些熊干脆睡在地上,连续几个月接受雪花的洗礼 。没吃没喝,又天寒地冻,熊是怎么在这样的环境下生存下来的呢?这是因为熊体内的新陈代谢方式发生了变化,也就是细胞消耗能量来维持机体正常运转的方式发生了变化 。
为什么动物要冬眠?眠是修眠现象的一种 。是动物对冬季不利的外界环境条件(如寒冷和食物不足)的一种适应 。主要表现为不活动,心跳缓慢,体温下降和陷入昏睡状态 。常见于温带和寒带地区的无脊椎动物、两栖类、爬行类和许多哺乳类(如蝙蝠、刺猬旱獭、黄鼠、跳鼠)等 。
冬眠过程可分为入眠、深眠和出眠3个阶段 。
入眠 动物体温开始降低到稳定地接近环境温度的过程,大约需要一到数日 。入眠的外界刺激因素主要是温度 。各种动物入眠的环境温度上限相差很大:蝙蝠是24~28℃、刺猬27℃左右、黄鼠20~22℃、仓鼠9~10℃ 。光照、食物及饮水的供应也影响入眠 。入眠的内部因素主要是体重 。一般认为,体重迅速增加直到较稳定地停留在较高水平,则是动物已具备入眠的内部条件 。否则环境温度虽低但动物仍不入眠 。待体温调定到接近环境温度后,便进入深眠 。
深眠 此阶段长短不定,一般可达数月之久 。这时的生理状态发生极大变化 。呼吸明显减少,如刺猬的呼吸运动,从常温的每分钟6~18次,降到每分钟1~3次(28~18℃) 。在此阶段有时还出现一种间歇式 (阵发性)呼吸,即在短时期较快地连续呼吸之后有一个较长的停息 。与恒温动物不同,冬眠动物的间歇性呼吸属于正常的生理状态 。与此同时,循环系统亦发生显著变化,心率极度减慢,冬眠蝙蝠的心率由正常的每分钟330~920次降到每分钟30次,蜂鸟由每分钟480~1200次降到每分钟48次,黄鼠由每分钟 300次降到每分钟4~7次 。同时血压亦极低,仓鼠和土拨鼠的血压从常温状态的 100毫米汞柱降到50毫米汞柱,刺猬从113毫米汞柱降到35毫米汞柱 。此时外周血管广泛收缩,只有最重要的胸腔器官及脑部保持着低水平的血液循环 。这样就最大限度地节约能量,而保证生命活动的继续 。当环境温度回升到一定高度时,深眠动物便迅速激醒,体温回升以及各系统功能恢复到正常状态(出眠) 。
出眠 刺猬的出眠温度约为6~9℃(2~15℃),达乌尔黄鼠约为10℃ 。除这种自发性激醒外,其他外因,如电、机械、寒冷或加温、化学刺激以及注射药物或激素都可以使冬眠动物激醒 。激醒初期,呼吸由节律性转变为间歇性 。经过几次阵发性呼吸之后,又变成节律性呼吸,而且频率越来越快,如刺猬可达每分钟60次,待苏醒后又趋向平静,变成每分钟36~40次 。心率也一样逐渐加快到超过正常水平,然后又恢复平静,这种呼吸和心率的亢进与激醒开始时的战栗产热有关 。与此同时,身体前部的血管舒张,加强心、肺和脑的血液循环,待身体前部复温后,身体后部血管才开始舒张并迅速复温 。由于这样的主动复温,使得整个过程只需1.5~2.5小时便可使体温上升30多度而完全苏醒 。
在冬眠过程中,动物是处于活动(常温)与麻痹(低温)交替的冬眠阵状态 。活动时期约为几小时至几天 。有些种类动物在此期间进行排泄或进食 。大多数种类动物不进食,但进行某些生理平衡的调整 。
冬眠动物在长达 100多天的冬眠季节内不吃不喝而仍维持生命,是由于有充足的能量储备,而代谢又降到最低水平,为活动时的1~2% 。其呼吸商接近0.7,主要靠氧化脂肪来供给能量和水分 。冬眠型动物在肥育期内便储存了相当于体重30~50%的脂肪,大多数集中于皮下,不仅供给能量还有保温作用 。冬眠型动物的褐脂较非冬眠型多,而经过冬眠后又减少最多 。曾被人认为是与冬眠有关的内分泌腺,有冬眠腺之称 。现知与冬眠动物的激醒有密切关系 。
熊 睡觉
青蛙 钻土地底下去
松鼠 树洞里
每当气候渐渐变冷,食物缺乏的时候,许多动物就进入冬眠,进行断食辟谷调整机体,减少机体新陈代谢,使其维持在一个比较低的基础代谢消耗,以期获得更大的生存空间,从而适应变化的内外环境 。所以,冬眠现象是动物生存斗争中对不良环境适应的一种方法 。
动物冬眠时,一冬不吃东西也不会饿死 。因为冬眠以前,它们早就开始了冬眠的准备工作,用来度过这段困难时期 。这些动物冬眠前的准备工作很特殊,那就是从夏季开始,便在自己的身体内部逐渐积累营养物质,足够满主整个冬眠过程中身体需要的基础代谢消耗 。
尽管在身体内积累大量营养物质,可是冬眠期长达数月之久,怎么够用呢?原来动物在冬眠期间,伏在窝里不吃也不动,或者很少活动,呼吸次数减少,体温也下降,血液循环减慢,新陈代谢非常微弱,所消耗的营养物资也就相对减少了,所以体美贮藏的营养物质是足够供应的 。等到身体内所贮藏的营养物质几乎要用光时,冬眠期也将结束了 。冬眠过后的动物,身体显得非常瘦弱,醒来后要吞食大量食物来补充营养,易变尽快恢复身体常态 。
动物为什么冬眠冬眠指的是温血动物-某些哺乳类动物和少部分鸟类的在寒冷的季节,会通过降低体温的方式而进入的类似昏睡的生理状态 。人们研究动物冬眠,主要是针对温血动物 。因为它们能精确地和有目的地控制自己的体温 。
欧洲刺猬一些哺乳类动物(如蝙蝠)的冬眠不会间断 。其它的(如睡鼠,榛睡鼠,刺猬,土拨鼠或者欧黄鼠)的冬眠伴随有短暂的觉醒 。
冬眠动物在冬季的行为
在秋季冬眠动物机会寻找冬眠的地方:中空的树干和地穴等,并在里面铺上草、秸秆、叶子和毛等作垫 。在这么一个布置好的栖身之处它们会成群的蜷缩着身子,耷拉着眼皮,以这种低耗能的形式-Torpor(拉丁语:迟钝),度过冬天 。它们的体温会降至1到9摄氏度 。所有身体机能会大幅下降 。呼吸很弱,心跳变慢,对外界刺激的敏感性下降 。如果用红外线摄影机拍摄冬眠的蝙蝠,会看到蝙蝠的身体呈暗蓝色 。例如土拨鼠在冬眠状态下,体温会从39降至7摄氏度 。心跳从原来的每分钟100下跌至2到3下 。呼吸频率可以延至一小时一次 。肠和肝的代谢产物会收集在肠的下部,并且在苏醒的时候被排出 。动物在冬眠时会停止进食,或者是在短暂的苏醒状态中进行摄食 。冬眠动物靠的是它们自身的脂肪度日 。特别是褐色脂肪组织,这种组织位于肩膀和颈部,是非常重要的能量来源,特别是在外界温度升高动物从冬眠状态中苏醒过来的时候,这个过程长达数小时 。苏醒过程的后半段,动物通过身体颤抖,(屈肌和伸肌同时收缩,一种高放能动作)可将体温提升到正常水平 。温度越高,动物呼吸得越快 。
冬眠的长短
冬眠的长短随动物而异 。欧洲刺猬3到4个月 。冬眠鼠可睡上6到7个月(名副其实) 。但不能简单认为,冬眠是一个长达数月不间断的过程,相反,更常见的冬眠是间歇性的,长的休止状态,低的新陈代谢中插有短暂的觉醒状态 。但动物不能经常回复到醒的状态,因为每次醒来都是要耗能的,醒的次数太多会导致脂肪贮存过早耗尽,以致在来年春天的真正觉醒时无“脂”可用 。
社会性冬眠
一些冬眠动物如土拨鼠,甚至进行社会性的冬眠 。在每个冬眠的地点会有达20只成年和幼鼠互相抵靠在一起,这样它们可以互相取暖,不至于被急剧下降的温度所伤 。特别是脂肪贮存较少的幼鼠,在这种冬眠方式中它们更能够度过严酷的冬天 。
可能导致冬眠诱发因素
一直认为,冬眠的诱发因素是些外在因素,如环境温度的下降和秋季食物短缺 。但一些专家认为,逐渐缩短的白昼是一种冬眠信号,它会导致一些内在因素的改变,如激素水平的变化和季节性变化的生物钟的调节 。生物钟看来会影响动物的行为,如脂肪贮存和为冬眠作准备 。还有正待研究的关于冬眠地点高浓度二氧化碳的麻醉作用,可能也是冬眠的诱发因素 。
觉醒在春季
春季觉醒的原因一直未明 。环境温度的升高和代谢产物的积聚可能都是觉醒信号 。冬眠动物在觉醒时慢慢升高自己的体温 。荷尔蒙会导致褐色脂肪组织的分解,为体温初步升高提供能量 。当体温到达15摄氏度时,肌肉会开始颤抖,进一步暖和身体 。在有着重要器官的胸部和头部温度会比起其它身体部位更快的恢复 。
冬眠对记忆的负面作用
维也纳大学在对欧黄鼠的研究中发现,长达数月的冬眠会对冬眠动物的记忆构成负面影响 。相比起没有进行冬眠的动物,欧黄鼠在冬眠后无法解决它们在冬眠前已学习过的任务,如在迷宫中找到正确路线,或者是控制食物机器的杠杆 。一个可能的解释是,冬眠会降低神经的活性 。科学家甚至已证明,脑部的神经元连接会在冬眠中断开 。
冬眠的鸟类
不但哺乳类动物会冬眠,一些鸟类也会 。蜂鸟在食物短缺和寒冷的时候会降低其新陈代谢并且进入睡眠的僵直状态 。在饥饿状态下,幼楼燕会在睡眠状态中进入变温状态,这样它就不需要像会真正冬眠的动物那样把体温降得如此厉害 。鸟类的冬眠为时并没有哺乳类动物的冬眠那么长 。
棕熊在其巢穴里的冬休(德文:Winterruhe)与冬眠不一样,在冬休过程中,棕熊的体温并不如真正的冬眠动物那样大降 。这种没有大规模降温的冬休也会在獾,松鼠和浣熊身上看到 。这些动物在这种冬休状态中会经常醒过来,换一下睡的姿势 。棕熊会在自己的窝里这样半睡半醒的度过7个月,期中不吃不喝,也不排便,只靠自己的脂肪度日 。美国科学家发现,这种半睡状态是由一种名为冬眠诱导触发子 (Hibernation Induction Trigger HIT)的荷尔蒙引起的 。这些物质能够使棕熊既能度过冬天,又不至于丧失其肌力 。一个人会在相似的状态,如在病床上,丧失其90%的肌力 。
鹿的冬天静息状态
最近发现,土生的鹿也会在冬季降体温降至15摄氏度进入静息状态 。通过将其新陈代谢率降至晚间水平,可以使得鹿度过这严寒的季节 。维也纳大学兽医研究发现,食物的丰足会影响这种对体温和新陈代谢的调节机制 。蛋白质丰富的食物,这在冬季并不常见,可能会不必要地提高动物的新陈代谢率 。因此,在冬天不恰当的喂饲会导致春季饥荒的发生,因为冬季时鹿的新陈代谢并没有下降,在森林里对草料的消耗过大,导致春季的草料短缺 。
维也纳大学兽医学研究者相信,冬眠和冬休的界限不再清晰 。很多动物都能通过相似的调节机制降低新陈代谢和体温,海豹和鲸在长时间的潜泳中也可能会运用到相同的机制 。
变温动物的僵冷状态
与冬眠形成对比的还有僵冷状态,这可在很多在一些特定气候区域生活的变温动物中可见–蜗牛,一些昆虫,大部分的爬行动物(蛇,龟,蜥蜴)和两栖动物(蟾蜍,蛙 。蝾螈会有3到4个月,慢缺肢蜥和龙纹蝰蛇有4到5个月,雨蛙和沙蜥蜴则有5到6个月的僵冷状态期 。
夏眠和干眠
还有夏眠,在热带生活的鳄鱼和蛇(如死亡蝮蛇)会在旱季躲在泥潭等地点过夏 。在温带生活的勃艮第蜗牛会在缺水的状态下进行夏眠或曰干眠 。还有一些蛙和蟾蜍例如饰纹角花蟾(Ceratophrys ornata)或者是非洲的牛蛙(Pyxicephalus adspersus)也会夏眠 。夏眠的生理作用是,在炎热又缺少食物的季节里节省能量;一如冬眠,这些动物会在夏眠中降低新陈代谢 。在上面提到的两栖动物甚至会将肠的容量减少40% 。这样,食物摄取量可以减少60% 。当食物不再短缺的时候,肠又会回复到原大小 。
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