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冬眠

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冬眠也叫“冬蟄”。某些動(dòng)物在冬季時(shí)生命活動(dòng)處于極度降低的狀態(tài),是這些動(dòng)物對(duì)冬季外界不良環(huán)境條件(如食物缺少、寒冷)的一種適應(yīng)。熊、蝙蝠、刺猬、極地松鼠、青蛙、蛇等都有冬眠習(xí)慣。

目錄

基本簡(jiǎn)介

冬眠(英語(yǔ):Hibernation),也叫“冬蟄”。某些動(dòng)物在冬季時(shí)生命活動(dòng)處于極度降低的狀態(tài),是動(dòng)物對(duì)冬季外界不良環(huán)境條件(如食物缺少、寒冷)的一

冬眠的青蛙

種適應(yīng)。蝙蝠、刺猬、極地松鼠等都有冬眠習(xí)慣。冬眠是一些恒溫動(dòng)物(哺乳類(lèi)與鳥(niǎo)類(lèi))在寒冷冬季時(shí)其體溫可降低到接近環(huán)境溫度(幾乎到0℃),全身呈麻痹狀態(tài),在環(huán)境溫度進(jìn)一步降低或升高到一定程度,或其他刺激下,其體溫可迅速恢復(fù)到正常水平。

冬眠,是變溫動(dòng)物避開(kāi)食物匱乏的寒冷冬天的一個(gè)“法寶”。你看,冬天一到,刺猬就縮進(jìn)泥洞里,蜷著身子,不食不動(dòng),它幾乎不怎么呼吸,心跳也慢得出奇,每分鐘只跳10~20次。如果把它浸到水里,半小時(shí)也死不了,可是當(dāng)一只醒著的刺猬浸在水里2~3分鐘后,就會(huì)被淹死,這是為什么呢?

冬眠時(shí),動(dòng)物的神經(jīng)已經(jīng)進(jìn)入麻痹狀態(tài)。有人曾用蜜蜂進(jìn)行試驗(yàn),當(dāng)氣溫在7~9℃時(shí),蜜蜂翅和足就停止了活動(dòng),但輕輕觸動(dòng)它時(shí),它的翅和足還能微微抖動(dòng);當(dāng)氣溫下降到4~6℃時(shí),再觸動(dòng)它卻沒(méi)有絲毫反應(yīng),顯然它已進(jìn)入了深沉的麻痹狀態(tài);當(dāng)氣溫下降到0.5℃時(shí),它則進(jìn)入更深沉的睡眠狀態(tài)。由此可見(jiàn),冬眠時(shí)神經(jīng)的麻痹深度是與溫度有密切關(guān)系。

另外,冬眠時(shí),動(dòng)物體溫顯著下降。據(jù)研究,黃鼠在130個(gè)晝夜的冬眠時(shí)間中,共放出70卡熱量,但冬眠過(guò)后的13.7個(gè)晝夜中,就能放出579卡熱量。一般來(lái)說(shuō),動(dòng)物在冬眠過(guò)程中,每晝夜只能放出0.5卡熱量,但在它蘇醒后,興奮的時(shí)候,每晝夜則能放出42卡熱量。由此可見(jiàn),冬眠動(dòng)物體溫下降時(shí),機(jī)體內(nèi)的新陳代謝作用變得非常緩慢,所以僅僅能維持它的生命。

動(dòng)物皮下脂肪,一方面可以保持體溫,更重要的是供給冬眠時(shí)體內(nèi)的消耗。一般動(dòng)物在冬眠前的體重,都比平時(shí)增加1~2倍,冬眠之后,體重就逐漸減輕。如冬眠163天的土撥鼠體重減輕35%;冬眠162天的蝙蝠體重可以減少33.5%。

冬眠的動(dòng)物

動(dòng)物在冬眠時(shí),血細(xì)胞還會(huì)大大減少。平時(shí),1立方毫米土撥鼠血液中,會(huì)有12180個(gè)白細(xì)胞,但冬眠時(shí)平均只有5950個(gè),然而,讓人奇怪的是,盡管體內(nèi)“衛(wèi)士”──白細(xì)胞大大減少,但冬眠動(dòng)物卻從來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生病的。那么,為什么每年到一定的時(shí)候,動(dòng)物就會(huì)進(jìn)入冬眠呢?

哺乳動(dòng)物中的單孔目、有袋目、食蟲(chóng)目、翼手目、嚙齒目及靈長(zhǎng)目中的個(gè)別種類(lèi),鳥(niǎo)類(lèi)中的褐雨燕及蜂鳥(niǎo)等都有冬眠行為,稱之為冬眠型動(dòng)物。這類(lèi)動(dòng)物體型較小而代謝率較高,比大型的恒溫動(dòng)物,相對(duì)地要消耗更多的能量才能維持恒定體溫。熊及臭鼬等動(dòng)物在冬季呈麻痹狀態(tài),但體溫不降低或降低少許,且易覺(jué)醒,有半冬眠動(dòng)物之稱。變溫動(dòng)物到冬季亦呈麻痹狀態(tài),但它們的體溫是隨環(huán)境溫度被動(dòng)地變化,在溫度降低到可耐受溫度以下時(shí),不會(huì)被激醒,而是被凍死。這種行為與恒溫動(dòng)物的冬眠完全不同。稱之為蟄眠。

冬眠型動(dòng)物的年度周期可分為非冬眠季節(jié)(生殖季節(jié))與冬眠季節(jié)。北京地區(qū)的刺猬約于3月底出眠,并立即進(jìn)行生殖活動(dòng),完成生殖后便轉(zhuǎn)入肥育期,一直到10月初,是非冬眠季節(jié);10月-3月是冬眠季節(jié)。此時(shí),動(dòng)物蜷縮不動(dòng),不吃不喝,代謝率降低到最低水平。在這兩個(gè)季節(jié)里,動(dòng)物的生理狀態(tài)迥然不同,但又互相依存。非冬眠季節(jié)后期的肥育為冬眠儲(chǔ)存能量,在冬眠季節(jié)后期,性腺開(kāi)始發(fā)育,動(dòng)物出眠后便可立即進(jìn)行生殖活動(dòng)。冬眠型動(dòng)物在非冬眠季節(jié)中,其體溫是恒定的,而在冬眠季節(jié)體溫是可變的。故特稱為異溫動(dòng)物。在非冬眠季節(jié)里其體溫也有2~5℃的波動(dòng),而與其親緣相近的非冬眠型動(dòng)物的體溫波動(dòng)僅0.5℃左右。此外,冬眠型動(dòng)物對(duì)低溫的耐受能力也顯然地大。人的致死低體溫是29~26℃,大鼠是15~13℃,而冬眠型動(dòng)物則可耐受接近0℃的低體溫,甚至超冷狀態(tài),如蝙蝠超冷到-9℃仍可復(fù)蘇,自動(dòng)產(chǎn)熱使體溫上升到正常。這是異溫動(dòng)物區(qū)別于恒溫動(dòng)物或變溫動(dòng)物的重要特征?! ?/p>

概念辨析

動(dòng)物以中止生活活動(dòng)的狀態(tài)去越冬,稱為冬眠。通常是指恒溫動(dòng)物季節(jié)性的非活動(dòng)狀態(tài),但廣義地也適用于陸生變溫動(dòng)物(節(jié)肢動(dòng)物、陸生貝類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬蟲(chóng)類(lèi)等)的越冬。變溫動(dòng)

冬眠的老鼠

物的體溫隨著冬季的到來(lái)與外界溫度一起下降,以至很快變得不能進(jìn)行生活活動(dòng)的狀態(tài)。但在這之前,則向避風(fēng)和溫度下降不劇烈的地方移動(dòng)而進(jìn)入冬眠。一般多選擇陽(yáng)坡的地下或石頭下面等處。作為冬眠的準(zhǔn)備,動(dòng)物在體內(nèi)蓄積脂肪。對(duì)于昆蟲(chóng)類(lèi),可依種的不同,分別選擇卵、幼蟲(chóng)、蛹、成蟲(chóng)的某一個(gè)階段越冬。

恒溫動(dòng)物中的冬眠動(dòng)物有刺猥、松鼠、山貓、蝙蝠等小形哺乳類(lèi)。它們與大形動(dòng)物相比,其體表面積與體積之比大,因而放熱比例也大,在冬季缺乏維持體溫所需的產(chǎn)生能量的食物。所以冬眠就是對(duì)這些條件的一種適應(yīng)。寒冷、食物和水的不足以及晝間縮短等刺激,作用于腦下垂體—內(nèi)分泌系統(tǒng)而誘發(fā)冬眠,不過(guò)發(fā)生機(jī)制尚不甚清楚。為了準(zhǔn)備冬眠,在體內(nèi)合成大量脂肪,或者把食物貯藏在巢穴內(nèi)。組織脂肪的不飽和度增高,融點(diǎn)下降。體溫緩慢下降,形成僅比外界溫度高0.5—2.0℃的狀態(tài)。心搏數(shù)、呼吸數(shù)、代謝量?jī)H成正常狀態(tài)的幾十分。血糖也下降,血清中的Mg2 增加。冬眠動(dòng)物與非冬眠動(dòng)物相比,以及冬眠期與非冬眠期相比,其組織的抗寒性強(qiáng),特別是細(xì)胞膜的機(jī)能可在極低的溫度下保持正常。在冬眠中,體溫調(diào)節(jié)機(jī)能并沒(méi)有完全喪失,當(dāng)體溫達(dá)到某一限度時(shí),調(diào)節(jié)機(jī)能發(fā)生作用,有的開(kāi)始蘇醒而活動(dòng)。許多種動(dòng)物在冬眠期間能定期蘇醒,進(jìn)行排泄和食物。與進(jìn)入冬眠的情況相比,而蘇醒時(shí)的體溫變化(上升)快。在交感神經(jīng)系統(tǒng)的支配下,頸部和肩甲部的褐色脂肪組織活化,產(chǎn)生大量的熱量。這種熱隨著血流傳到身體各部。以肉為食物的熊和臭鼬冬天守在洞里,則不屬于上述的真正冬眠,而是近于睡眠的狀態(tài),體溫的下降只在數(shù)度以內(nèi),對(duì)外界的刺激能立即做出反應(yīng)?! ?/p>

分類(lèi)階段

冬眠可分為入眠、深眠和出眠3個(gè)階段。入眠動(dòng)物體溫開(kāi)始降低到穩(wěn)定地接近環(huán)境溫度的過(guò)程,大約需要一到數(shù)日。  

入眠

入眠的外界刺激因素主要是溫度。各種動(dòng)物入眠的環(huán)境溫度上限相差很大:蝙

冬眠的蛇

蝠是24~28℃、刺猬27℃左右、黃鼠20~22℃、倉(cāng)鼠9~10℃。光照、食物及飲水的供應(yīng)也影響入眠。入眠的內(nèi)部因素主要是體重。一般認(rèn)為,體重迅速增加直到較穩(wěn)定地停留在較高水平,則是動(dòng)物已具備入眠的內(nèi)部條件。否則環(huán)境溫度雖低但動(dòng)物仍不入眠。待體溫調(diào)定到接近環(huán)境溫度后,便進(jìn)入深眠。  

深眠

此階段長(zhǎng)短不定,一般可達(dá)數(shù)月之久。這時(shí)的生理狀態(tài)發(fā)生極大變化。呼吸明顯減少,如刺猬的呼吸運(yùn)動(dòng),從常溫的每分鐘6~18次,降到每分鐘1~3次(28~18℃)。在此階段有時(shí)還出現(xiàn)一種間歇式 (陣發(fā)性)呼吸,即在短時(shí)期較快地連續(xù)呼吸之后有一個(gè)較長(zhǎng)的停息。與恒溫動(dòng)物不同,冬眠動(dòng)物的間歇性呼吸屬于正常的生理狀態(tài)。與此同時(shí),循環(huán)系統(tǒng)亦發(fā)生顯著變化,心率極度減慢,冬眠蝙蝠的心率由正常的每分鐘330~920次降到每分鐘30次,蜂鳥(niǎo)由每分鐘480~1200次降到每分鐘48次,黃鼠由每分鐘 300次降到每分鐘4~7次。同時(shí)血壓亦極低,倉(cāng)鼠和土撥鼠的血壓從常溫狀態(tài)的 100毫米汞柱降到50毫米汞柱,刺猬從113毫米汞柱降到35毫米汞柱。此時(shí)外周血管廣泛收縮,只有最重要的胸腔器官及腦部保持著低水平的血液循環(huán)。這樣就最大限度地節(jié)約能量,而保證生命活動(dòng)的繼續(xù)。當(dāng)環(huán)境溫度回升到一定高度時(shí),深眠動(dòng)物便迅速激醒,體溫回升以及各系統(tǒng)功能恢復(fù)到正常狀態(tài)(出眠)?! ?/p>

出眠

刺猬的出眠溫度約為6~9℃(2~15℃),達(dá)烏爾黃鼠約為10℃。除這種自發(fā)性激醒外,其他外因,如電、機(jī)械、寒冷或加溫、化學(xué)刺激以及注射藥物或激素都可以使冬眠動(dòng)物激醒。激醒初期,呼吸由節(jié)律性轉(zhuǎn)變?yōu)殚g歇性。經(jīng)過(guò)幾次陣發(fā)性呼吸之后,又變成節(jié)律性呼吸,而且頻率越來(lái)越快,如刺猬可達(dá)每分鐘60次,待蘇醒后又趨向平靜,變成每分鐘36~40次。心率也一樣逐漸加快到超過(guò)正常水平,然后又恢復(fù)平靜,這種呼吸和心率的亢進(jìn)與激醒開(kāi)始時(shí)的戰(zhàn)栗產(chǎn)熱有關(guān)。與此同時(shí),身體前部的血管舒張,加強(qiáng)心、肺和腦的血液循環(huán),待身體前部復(fù)溫后,身體后部血管才開(kāi)始舒張并迅速?gòu)?fù)溫。由于這樣的主動(dòng)復(fù)溫,使得整個(gè)過(guò)程只需1.5~2.5小時(shí)便可使體溫上升30多度而完全蘇醒。

在冬眠過(guò)程中,動(dòng)物是處于活動(dòng)(常溫)與麻痹(低溫)交替的冬眠陣狀態(tài)。活動(dòng)時(shí)期約為8小時(shí)至2天。有些種類(lèi)動(dòng)物在此期間進(jìn)行排泄或進(jìn)食。大多數(shù)種類(lèi)動(dòng)物不進(jìn)食,但進(jìn)行某些生理平衡的調(diào)整。冬眠動(dòng)物在長(zhǎng)達(dá) 100多天的冬眠季節(jié)內(nèi)不吃不喝而仍維持生命,是由于有充足的能量?jī)?chǔ)備,而代謝又降到最低水平,為活動(dòng)時(shí)的1~2%。其呼吸商接近0.7,主要靠氧化脂肪來(lái)供給能量和水分。冬眠型動(dòng)物在肥育期內(nèi)便儲(chǔ)存了相當(dāng)于體重30~50%的脂肪,大多數(shù)集中于皮下,不僅供給能量還有保溫作用。冬眠型動(dòng)物的褐脂較非冬眠型多,而經(jīng)過(guò)冬眠后又減少最多。曾被人認(rèn)為是與冬眠有關(guān)的內(nèi)分泌腺,有冬眠腺之稱。現(xiàn)知與冬眠動(dòng)物的激醒有密切關(guān)系。  

誘發(fā)因素

冬眠的誘發(fā)因素是些外在因素,如環(huán)境溫度的下降和秋季食物短缺。但一些專(zhuān)家

冬眠的松鼠

認(rèn)為,逐漸縮短的白晝是一種冬眠信號(hào),它會(huì)導(dǎo)致一些內(nèi)在因素的改變,如激素水平的變化和季節(jié)性變化的生物鐘的調(diào)節(jié)。生物鐘看來(lái)會(huì)影響動(dòng)物的行為,如脂肪貯存和為冬眠作準(zhǔn)備。還有正待研究的關(guān)于冬眠地點(diǎn)高濃度二氧化碳麻醉作用,可能也是冬眠的誘發(fā)因素。環(huán)境溫度的升高和代謝產(chǎn)物的積聚可能都是覺(jué)醒信號(hào)。冬眠動(dòng)物在覺(jué)醒時(shí)慢慢升高自己的體溫。荷爾蒙會(huì)導(dǎo)致褐色脂肪組織的分解,為體溫初步升高提供能量。當(dāng)體溫到達(dá)15攝氏度時(shí),肌肉會(huì)開(kāi)始顫抖,進(jìn)一步暖和身體。在有著重要器官的胸部頭部溫度會(huì)比起其它身體部位更快的恢復(fù)。冬眠的長(zhǎng)短隨動(dòng)物而異。歐洲刺猬3到4個(gè)月。冬眠鼠可睡上6到7個(gè)月。但不能簡(jiǎn)單認(rèn)為,冬眠是一個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月不間斷的過(guò)程,相反,更常見(jiàn)的冬眠是間歇性的,長(zhǎng)的休止?fàn)顟B(tài),低的新陳代謝中插有短暫的覺(jué)醒狀態(tài)。但動(dòng)物不能經(jīng)常回復(fù)到醒的狀態(tài),因?yàn)槊看涡褋?lái)都是要耗能的,醒的次數(shù)太多會(huì)導(dǎo)致脂肪貯存過(guò)早耗盡,以致在來(lái)年春天的真正覺(jué)醒時(shí)無(wú)“脂”可用。

動(dòng)物的冬眠受自然條件影響最大。外界刺激越多,內(nèi)部本能的適應(yīng)能力越強(qiáng)。首先,外界溫度對(duì)動(dòng)物冬眠有重要影響。當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度在5℃一10℃時(shí),最宜引起冬眠。其次,食物的缺乏是促成冬眠的因素。對(duì)于鳥(niǎo)類(lèi),一般只要限制食物或者是讓它饑餓,它就會(huì)立即進(jìn)入昏睡狀態(tài)。再次,光也是引起冬眠的重要外界條件。如果光線時(shí)間減少或昏暗時(shí),動(dòng)物便很快開(kāi)始冬眠。  

調(diào)節(jié)機(jī)制

由以上所述的呼吸、循環(huán)和體溫的調(diào)節(jié)活動(dòng),可知中樞保持著積極活動(dòng)。用放射自顯影方法研究金背黃鼠的中樞活動(dòng),發(fā)現(xiàn)在入眠、深眠及激醒等不同的階段,其中樞活動(dòng)的核團(tuán)都不一樣,說(shuō)明冬眠的各階段是由不同的中樞調(diào)控的。尚未發(fā)現(xiàn)調(diào)控冬眠的特定中樞核團(tuán)。腦電圖的研究指出,冬眠時(shí)可能只有10%的神經(jīng)元處于活動(dòng)狀態(tài),冬眠和睡眠的腦電圖頗為相似,因此可以認(rèn)為冬眠可能屬于慢波睡眠的體溫調(diào)節(jié)擴(kuò)展??刂企w溫調(diào)節(jié)的視前區(qū)-下丘腦前部(PO/AH)在冬眠過(guò)程中也起著調(diào)控作用。升高冬眠型

冬眠的魚(yú)

動(dòng)物 PO/AH區(qū)的溫度,可引起代謝產(chǎn)熱減少而直腸溫度下降;反之,降低此區(qū)的溫度則增加產(chǎn)熱引起直腸溫度上升。這種反應(yīng)與非冬眠型動(dòng)物是一致的。而在深冬眠的動(dòng)物則無(wú)此反應(yīng),若將PO/AH的溫度降到1℃以下,這個(gè)反應(yīng)又恢復(fù),并引起激醒。而當(dāng)動(dòng)物正在激醒,體溫上升時(shí)加溫PO/AH,動(dòng)物又會(huì)回到深眠中去。這表明冬眠動(dòng)物的體溫下降,并非體溫調(diào)控失敗,而是主動(dòng)地?cái)U(kuò)大適應(yīng)能力。冬眠動(dòng)物對(duì)外界臨界溫度變化的監(jiān)測(cè),由警戒溫度感受器執(zhí)行,現(xiàn)知黃鼠的警戒溫度感受器在中樞神經(jīng)內(nèi)部,而冬眠睡鼠則在后腿。

人們認(rèn)為冬眠過(guò)程受多種內(nèi)分泌腺體所調(diào)節(jié),但是不同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或不同的方法所得到的結(jié)果很不一致,甚至互相矛盾。故這方面的進(jìn)展甚慢。報(bào)道較多的是松果腺和甲狀腺與冬眠的關(guān)系,較為肯定松果腺為冬眠所需。甲狀腺在冬眠時(shí)則減退,甚至在肥育期便開(kāi)始減少分泌,以利脂肪的積累。5-羥色胺也參與某些動(dòng)物的入眠過(guò)程。有學(xué)者曾在冬眠動(dòng)物血液中發(fā)現(xiàn)冬眠觸發(fā)物及抑制物。把觸發(fā)物注射到活動(dòng)動(dòng)物體內(nèi),能誘使十三線黃鼠在非冬眠季節(jié)入眠,如加入抑制物則能阻止觸發(fā)物作用。但這一發(fā)現(xiàn)還有待進(jìn)一步證實(shí)?! ?/p>

冬眠動(dòng)物

地球上可控制自己體溫的動(dòng)物,稱為恒溫動(dòng)物。可因環(huán)境溫度改變而調(diào)節(jié)體溫的動(dòng)物,稱為變溫性動(dòng)物,這些變溫動(dòng)物在冬天寒冷時(shí),體溫隨著下降,而活動(dòng)也跟著停止,此時(shí)體內(nèi)對(duì)能量的消耗也隨著減少,如此在不吃食物的狀態(tài)下也能維持生命。

“冬眠”的種類(lèi)分為3種,第一種為蛇及蛙等兩棲爬蟲(chóng)類(lèi)的冬眠,其體溫與周?chē)h(huán)境配合,如環(huán)境溫度下降則體溫跟著下降而進(jìn)入冬眠狀態(tài),己無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)。 第二種為松鼠等動(dòng)物其體溫于平時(shí)保持恒溫性,在進(jìn)行冬眠時(shí),可將自己體溫下降到接近環(huán)境周?chē)疁囟?但為了避免體液在0℃以下結(jié)凍,其體溫維持在5℃之間。 第三種為熊類(lèi),熊在冬眠時(shí)其體溫只下降幾度℃,但能長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)食而呈睡眠狀態(tài),在嚴(yán)緊的分類(lèi)下應(yīng)該是近于睡眠和冬眠之間。冬眠的哺乳類(lèi)動(dòng)物與人類(lèi)身體構(gòu)造上一定有什么不一樣嗎?答案是否定的。兩者器官和組織沒(méi)有差異性,只不過(guò)是冬眠的哺乳動(dòng)物能夠利用特殊因子來(lái)控制神經(jīng)荷爾蒙系統(tǒng)調(diào)節(jié)器官的代謝狀態(tài),如果能找到這種控制的遺傳因子,將來(lái)人類(lèi)或其他動(dòng)物進(jìn)行冬眠也不無(wú)可能性。在我們臺(tái)灣因?yàn)樘鞖鉁嘏?所以動(dòng)物的冬眠時(shí)間應(yīng)該很短暫,尤其是動(dòng)物園內(nèi)屬于可冬眠性的動(dòng)物在保溫及避寒的設(shè)施下于冬天還是能活動(dòng)自如的。 冬眠的哺乳動(dòng)物 嚙齒目 栗鼠、歐洲睡鼠、金倉(cāng)鼠 翼手目 蝙蝠 食蟲(chóng)目 刺猬 還有青蛙 蛇 找不到有蝎子?! ?/p>

冬眠行為

在秋季冬眠動(dòng)物機(jī)會(huì)尋找冬眠的地方:中空的樹(shù)干和地穴等,并在里面鋪上草、秸稈、葉子和毛等作墊。在這么一個(gè)布置好的棲身之處它們會(huì)成群的蜷縮著身子,耷拉著眼皮,以這種低耗能的形式-Torpor(拉丁語(yǔ):遲鈍),度過(guò)冬天。它們的體溫會(huì)降至1到9℃。所有身體機(jī)能會(huì)大幅下降。呼吸很弱,心跳變慢,對(duì)外界刺激的敏感性下降。如果用紅外線攝影機(jī)拍攝冬眠的蝙蝠,會(huì)看到蝙蝠的身體呈暗藍(lán)色。例如土撥鼠在冬眠狀態(tài)下,體溫會(huì)從39降至7℃。心跳從原來(lái)的每分鐘100下跌至2到3下。呼吸頻率可以延至一小時(shí)一次。腸和肝的代謝產(chǎn)物會(huì)收集在腸的下部,并且在蘇醒的時(shí)候被排出。動(dòng)物在冬眠時(shí)會(huì)停止進(jìn)食,或者是在短暫的蘇醒狀態(tài)中進(jìn)行攝食。冬眠動(dòng)物靠的是它們自身的脂肪度日,特別是肩胛骨間棕色脂肪組織(IBAT)。這種組織位于肩膀和頸部,是非常重要的能量來(lái)源,特別是在外界溫度升高動(dòng)物從冬眠狀態(tài)中蘇醒過(guò)來(lái)的時(shí)候,這個(gè)過(guò)程長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)。蘇醒過(guò)程的后半段,動(dòng)物通過(guò)身體顫抖,(屈肌伸肌同時(shí)收縮,一種高放能動(dòng)作)可將體溫提升到正常水平。溫度越高,動(dòng)物呼吸得越快。  

冬眠的長(zhǎng)短

冬眠的長(zhǎng)短隨動(dòng)物而異。歐洲刺猬3到4個(gè)月。冬眠鼠可睡上6到7個(gè)月。但不能簡(jiǎn)單認(rèn)為,冬眠是一個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月不間斷的過(guò)程,相反,更常見(jiàn)的冬眠是間歇性的,長(zhǎng)的休止?fàn)顟B(tài),低的新陳代謝中插有短暫的覺(jué)醒狀態(tài)。但動(dòng)物不能經(jīng)?;貜?fù)到醒的狀態(tài),因?yàn)槊看涡褋?lái)都是要耗能的,醒的次數(shù)太多會(huì)導(dǎo)致脂肪貯存過(guò)早耗盡,以致在來(lái)年春天的真正覺(jué)醒時(shí)無(wú)“脂”可用?! ?/p>

覺(jué)醒在春季

春季覺(jué)醒的原因一直未明。環(huán)境溫度的升高和代謝產(chǎn)物的積聚可能都是覺(jué)醒信號(hào)。冬眠動(dòng)物在覺(jué)醒時(shí)慢慢升高自己的體溫。荷爾蒙會(huì)導(dǎo)致褐色脂肪組織的分解,為體溫初步升高提供能量。當(dāng)體溫到達(dá)15℃時(shí),肌肉會(huì)開(kāi)始顫抖,進(jìn)一步暖和身體。在有著重要器官的胸部和頭部溫度會(huì)比起其它身體部位更快的恢復(fù)?! ?/p>

冬眠對(duì)記憶的負(fù)面作用

維也納大學(xué)在對(duì)歐黃鼠的研究中發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的冬眠會(huì)對(duì)冬眠動(dòng)物的記憶構(gòu)成負(fù)面影響。相比起沒(méi)有進(jìn)行冬眠的動(dòng)物,歐黃鼠在冬眠后無(wú)法解決它們?cè)诙咔耙褜W(xué)習(xí)過(guò)的任務(wù),如在迷宮中找到正確路線,或者是控制食物機(jī)器的杠桿。一個(gè)可能的解釋是,冬眠會(huì)降低神經(jīng)的活性??茖W(xué)家甚至已證明,腦部的神經(jīng)元連接會(huì)在冬眠中斷開(kāi)?! ?/p>

概念辨析

冬休

棕熊在其巢穴里的冬休(德文:Winterruhe)與冬眠不一樣,在冬休過(guò)程中,棕熊的體溫并不如真正的冬眠動(dòng)物那樣大降。這種沒(méi)有大規(guī)模降溫的冬休也會(huì)在獾,松鼠和浣熊身上看到。這些動(dòng)物在這種冬休狀態(tài)中會(huì)經(jīng)常醒過(guò)來(lái),換一下睡的姿勢(shì)。棕熊會(huì)在自己的窩里這樣半睡半醒的度過(guò)7個(gè)月,期中不吃不喝,也不排便,只靠自己的脂肪度日。美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),這種半睡狀態(tài)是由一種名為冬眠誘導(dǎo)觸發(fā)子 (Hibernation Induction Trigger HIT)的荷爾蒙引起的。這些物質(zhì)能夠使棕熊既能度過(guò)冬天,又不至于喪失其肌力。一個(gè)人會(huì)在相似的狀態(tài),如在病床上,喪失其90%的肌力?! ?/p>

鹿的冬天靜息狀態(tài)

最近發(fā)現(xiàn),土生的鹿也會(huì)在冬季降體溫降至15℃進(jìn)入靜息狀態(tài)。通過(guò)將其新陳代謝率降至晚間水平,可以使得鹿度過(guò)這嚴(yán)寒的季節(jié)。 維也納大學(xué)獸醫(yī)研究發(fā)現(xiàn),食物的豐足會(huì)影響這種對(duì)體溫和新陳代謝的調(diào)節(jié)機(jī)制。蛋白質(zhì)豐富的食物,這在冬季并不常見(jiàn),可能會(huì)不必要地提高動(dòng)物的新陳代謝率。因此,在冬天不恰當(dāng)?shù)奈癸晻?huì)導(dǎo)致春季饑荒的發(fā)生,因?yàn)槎緯r(shí)鹿的新陳代謝并沒(méi)有下降,在森林里對(duì)草料的消耗過(guò)大,導(dǎo)致春季的草料短缺。

維也納大學(xué)獸醫(yī)學(xué)研究者相信,冬眠和冬休的界限不再清晰。很多動(dòng)物都能通過(guò)相似的調(diào)節(jié)機(jī)制降低新陳代謝和體溫,海豹和鯨在長(zhǎng)時(shí)間的潛泳中也可能會(huì)運(yùn)用到相同的機(jī)制?! ?/p>

變溫動(dòng)物的僵冷狀態(tài)

與冬眠形成對(duì)比的還有僵冷狀態(tài),這可在很多在一些特定氣候區(qū)域生活的變溫動(dòng)物中可見(jiàn)–蝸牛,一些昆蟲(chóng),大部分的爬行動(dòng)物(蛇,龜,蜥蜴)和兩棲動(dòng)物(蟾蜍,蛙。蠑螈會(huì)有3到4個(gè)月,慢缺肢蜥和龍紋蝰蛇有4到5個(gè)月,雨蛙和沙蜥蜴則有5到6個(gè)月的僵冷狀態(tài)期?! ?/p>

夏眠和干眠

還有夏眠,在熱帶生活的鱷魚(yú)和蛇(如死亡蝮蛇)會(huì)在旱季躲在泥潭等地點(diǎn)過(guò)夏。在溫帶生活的勃艮第蝸牛會(huì)在缺水的狀態(tài)下進(jìn)行夏眠或曰干眠。還有一些蛙和蟾蜍例如飾紋角花蟾(Ceratophrys ornata)或者是非洲的牛蛙(Pyxicephalus adspersus)也會(huì)夏眠。夏眠的生理作用是,在炎熱又缺少食物的季節(jié)里節(jié)省能量;一如冬眠,這些動(dòng)物會(huì)在夏眠中降低新陳代謝。在上面提到的兩棲動(dòng)物甚至?xí)⒛c的容量減少40%。這樣,食物攝取量可以減少60%。當(dāng)食物不再短缺的時(shí)候,腸又會(huì)回復(fù)到原大小

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