- 除了冬眠，沒(méi)有大衣和靴子的動(dòng)物們如何避免嚴寒？
圖1：嚴寒雪地中的松鼠
雖然冬天的天氣很惡劣，但是只要穿上皮大衣、戴上針織帽、蹬上羊毛襪子和保暖靴，再加上熊熊燃燒的壁爐之火，對于生活在寒冷氣候中的人們來(lái)說(shuō)，這樣的冬天過(guò)得也算愜意。但是野生動(dòng)物呢？它們不會(huì )被凍僵嗎？
任何在寒冷天氣遛狗的人都知道，狗狗會(huì )凍得瑟瑟發(fā)抖，狗爪子通常冰涼。事實(shí)上，野生動(dòng)物也會(huì )像人類(lèi)和寵物那樣，死于凍傷和體溫過(guò)低。
在美國北部，負鼠掉落的尾巴是寒冷天氣常見(jiàn)的佐證。在佛羅里達州，罕見(jiàn)的寒流常常導致鬣蜥從樹(shù)上墜落，海牛也會(huì )因寒冷而死亡。
圖2：寵物能穿上御寒的衣服
避免寒冷對于保護生命或肢體(如負鼠的尾巴)以及繁殖機會(huì )是非常重要的。野生動(dòng)物必須能夠感覺(jué)到寒冷，以避免極端天氣帶來(lái)的破壞性影響。
動(dòng)物也有類(lèi)似于人類(lèi)的寒冷體驗，比如針刺般的感覺(jué)，這種感覺(jué)會(huì )促使我們盡快暖和起來(lái)，否則后果不堪設想。事實(shí)上，在所有脊椎動(dòng)物中，感知溫度范圍的神經(jīng)系統機制幾乎是完全相同的。
對于溫血動(dòng)物來(lái)說(shuō)，它們面臨的冬季挑戰是如何在寒冷的環(huán)境中保持體內溫度。然而，有趣的是，溫度感應閾值可以根據生理變化而變化。例如，冷血的青蛙，與老鼠相比，它們能在較低的溫度下感受到寒冷。
最近的研究表明，冬眠的哺乳動(dòng)物（比如Thirteen-lined ground squirrel），只有在體溫低于非冬眠的吸熱溫度時(shí)才會(huì )感覺(jué)到寒冷。
所以動(dòng)物知道什么時(shí)候天氣已經(jīng)寒冷，只是它們感受到的溫度不同。當氣溫驟然下落時(shí)，野生動(dòng)物是在受苦呢，還是繼續隨遇而安？
圖3：有些動(dòng)物會(huì )找個(gè)庇護場(chǎng)所等待最糟糕的情況過(guò)去，比如這只花栗鼠
對于這些動(dòng)物來(lái)說(shuō)，一個(gè)常見(jiàn)的解決方案是進(jìn)入“冬眠狀態(tài)”，即盡量減少活動(dòng)，看起來(lái)就像是在睡覺(jué)。
由于動(dòng)物能夠在調節自身體溫和讓環(huán)境影響體溫之間進(jìn)行交替，因此科學(xué)家認為它們屬于“異溫動(dòng)物”。在惡劣的條件下，這種靈活性為它們提供了保持較低體溫的優(yōu)勢。
在某些物種中，體溫甚至可以維持低于零攝氏度冰點(diǎn)的水平，盡管這與許多生理功能不兼容。其結果是代謝率降低，從而降低能源和進(jìn)食需求。
對于體型較小的野生動(dòng)物來(lái)說(shuō)，特別是蝙蝠、鳴禽和嚙齒類(lèi)動(dòng)物，冬眠具有節省能量的好處。在自然狀態(tài)下，這些動(dòng)物損失的能量更快，因為它們身體的表面積比整體尺寸更大。
為了將體溫維持在正常范圍內，它們必須比體型較大的動(dòng)物消耗更多的能量。與哺乳動(dòng)物相比，鳥(niǎo)類(lèi)的平均體溫更高，這一點(diǎn)尤其明顯。
不幸的是，冬眠并不是在寒冷環(huán)境中生存的完美解決方案，因為它需要權衡利弊，比如成為另一種動(dòng)物午餐的風(fēng)險更高。
無(wú)需感到驚訝，動(dòng)物已經(jīng)進(jìn)化出各種各樣適應冬季氣候的能力。北緯地區的野生動(dòng)物比靠近熱帶地區的近親體型更大，附屬肢體（如臂、腿、尾等）更小。
許多動(dòng)物進(jìn)化出了幫助它們抵御寒冷的行為：群居、筑巢、挖洞，以及在洞中棲息都是很好的防御措施。隨著(zhù)冬季的臨近，有些動(dòng)物會(huì )經(jīng)歷生理上的變化，它們會(huì )積累脂肪，長(cháng)出更厚的皮毛，并在皮毛或羽毛下面的皮膚上形成空氣絕緣層。
圖4：在像北極狐生活的寒冷氣候中，耳廓狐的大耳朵是個(gè)不利因素
大自然還發(fā)明了其他巧妙的方法，來(lái)幫助各種動(dòng)物應對人類(lèi)無(wú)法忍受的寒冷環(huán)境。
你有沒(méi)有想過(guò)，大雁是怎樣光著(zhù)腳舒服地站在冰上的，松鼠又是怎樣赤腳站在雪地里的？秘密就在于它們四肢的動(dòng)脈和靜脈非常接近，從而產(chǎn)生了變暖和變冷的梯度。當血液從心臟流向腳趾時(shí)，動(dòng)脈的熱量就會(huì )轉移到靜脈，并將腳趾的冰冷血液帶回心臟。
這種逆流熱交換使身體的核心保持溫暖，同時(shí)在四肢寒冷時(shí)限制熱量損失，但不至于冷到造成組織損傷的程度。這種高效的系統被許多陸生和水生鳥(niǎo)類(lèi)以及哺乳動(dòng)物所共享，甚至可以解釋魚(yú)類(lèi)鰓中的氧氣交換是如何發(fā)生的。
說(shuō)到魚(yú)，它們怎么能在冰冷的水中避免凍成冰呢？因為冰會(huì )浮在水面上，魚(yú)可以在冰層表面以下不太冷的溫度下自由游動(dòng)。此外，魚(yú)類(lèi)可能缺乏其他脊椎動(dòng)物所共有的感受器。
然而，魚(yú)類(lèi)確實(shí)有獨特的酶，使它們的生理功得以在較低的溫度下繼續維持。在極地地區，魚(yú)甚至有一種特殊的“防凍蛋白”，可以與血液中的冰晶結合，防止大面積結晶。
圖5：在部分結冰的池塘里，鯉魚(yú)依然能自由自在地遨游
哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)能長(cháng)時(shí)間待在寒冷氣溫下的另一個(gè)秘密武器是棕色脂肪組織或稱(chēng)“棕色脂肪”，它富含線(xiàn)粒體。即使在人體內，這些細胞結構也能以熱量的形式釋放能量，產(chǎn)生熱量，而不需要肌肉收縮，也不需要顫抖時(shí)低效利用能量。
顫抖是身體渴望升溫的另一種表現方式。這種非顫抖時(shí)的熱量釋放，可以解釋安克雷奇人（Anchorage）為何可以在4攝氏度的春日里只穿著(zhù)短褲和T恤依然感到很愜意的原因。
當然，遷徙也是一種選擇，盡管對于野生動(dòng)物和想要前往赤道附近的人們來(lái)說(shuō)，遷徙的能源成本十分高昂。作為一個(gè)物種，人類(lèi)有能力在某種程度上適應環(huán)境，我們中的許多人適應環(huán)境的能力更強，但我們并不是特別適應寒冷。
我們可能不會(huì )知道動(dòng)物是否害怕冬天，也很難衡量它們的主觀(guān)體驗，但是野生動(dòng)物確實(shí)有各種各樣的策略來(lái)提高它們抵御寒冷的能力，確保它們能活到下一個(gè)春天。
來(lái)源: 網(wǎng)易科學(xué)人
