冬天自古以来就被认为是万物休眠的季节,因为这个时候动植物的活动会大大减少。面对寒冷的天气和食物短缺,许多动物的应对策略是“冬眠”。但是对于不会冬眠的动物来说,应该如何应对冬天呢?最近在PNAS发表的研究表明,生活在青藏高原的高原鼠兔已经发展出一种不受欢迎的冬季技巧(Speakman等人,2021)!
高原鼠兔图/维基百科
动物因应冬季的策略
对于温血动物来说,要保持稳定的体温,冬天是一件非常头疼的事情。随着外界环境温度的降低,动物的身体必须产生更多的热量来保持体温恒定,这需要通过摄入大量的食物来实现。但是除了寒冷,冬天通常伴随着食物的缺乏。因此,温血动物最常见的两种越冬策略是“迁徙”和“冬眠”。
迁移的想法非常简单。由于冬天居住环境不好,我就直接搬到比较暖和的地方,食物充足。这种方法主要是鸟类使用的。比如每年冬天来台湾省的候鸟迁徙过冬。迁徙虽然是个好方法,但对于不能长距离移动的动物来说,并不实用。所以有些动物会采取另一种策略,——冬眠。
黑脸琵鹭来台湾过冬。图/维基百科冬眠是指动物通过降低体温,使身体进入类似昏睡的生理状态。在冬眠状态下,动物的身体机能会大大降低,可以减少能量消耗。但是,即使身体处于低能耗状态,仅仅靠这个还是很难熬过冬天。因此,冬眠动物通常在秋季大量进食,提前以脂肪的形式储存热量。此外,它们还会寻找理想的冬眠场所,提前铺好草和树叶,增加冬眠场所的安全性和温暖度。这样动物就可以在温暖的冬眠场所过冬,这样身体就可以低能耗地慢慢消耗预存的脂肪。
冬眠的黑熊。图//黑熊冬眠吗?以上两种应对冬天的策略最为人熟知。然而,有些动物在冬天不迁徙也不冬眠。他们如何度过冬天?
以北方红松鼠(Tamiasciurus hudsonicus)为例。在秋天,他们会建造一个温暖的庇护所,并在庇护所里储存大量的食物。冬天,如果没有必要,它们几乎都呆在温暖的避难所里,储备食物过冬。
与北美的红松鼠不同,美洲兔既不能建造庇护所,也不能提前储备食物。但它们可以主动调节自己的体温和代谢率,从而在寒冷的环境中活动自如。然而,关于白靴兔是以何种生理机制制造和控制的,还需要更多的研究。
事实上,科学家们对研究迁徙和冬眠比这些非冬眠策略更感兴趣。因此,过去对非冬眠动物的越冬策略研究不多。然而,随着气候的变化,一些原本会迁徙和冬眠的动物开始改变它们的越冬策略,所以近年来对非冬眠策略的研究也在逐年增加。最近在PNAS发表的研究揭示了高原鼠兔这种非冬眠动物的越冬策略(Speakman et al .2021)。
高原鼠兔的生活环境
高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是一种生活在青藏高原及其附近地区的食草动物。它们可爱的样子被很多人认为是《精灵宝可梦》中皮卡丘的原型。但据宝可梦的设计师介绍,皮卡丘的原型是松鼠。
高原鼠兔图/维基百科高原鼠兔虽然可爱,但是它们的生活环境并不可爱。青藏高原是世界上最高的高原,平均海拔4500米.青藏高原空气稀薄、降雨量少、气温低、太阳辐射强等环境条件恶劣。这让生活在这里的动物经受了很多考验。然而,冬天住在青藏高原更是难上加难。少雨低氧的干燥环境,再加上动辄-30的低温,大大限制了植物的生长,这对于高原鼠兔这样的食草动物来说,无疑是个坏消息。但在这种严冬环境下,高原鼠兔不仅会迁徙到温暖的地区,还会冬眠。它们如何在寒冷的冬天生存下来一直是个谜。来自苏格兰阿伯丁大学和中国科学院的联合团队就此问题进行了深入研究。
010年至1010年,研究小组发现高原鼠兔冬季的温度和活跃度低于夏季。研究小组认为,这是高原鼠兔减少能量消耗的一种策略。还有后续
检测证实了他们的想法,冬季的高原鼠兔其身体代谢率比夏季低 30%。研究团队也测量了高原鼠兔血液中的甲状腺素含量,发现其甲状腺素的含量会在冬季大幅下降。因此他们推测,高原鼠兔降低代谢率的能力是通过控制甲状腺素的量来调控的。
降低身体代谢率是动物过冬的常见策略,因此这个发现没让研究团队太意外,但光靠这个策略是不足以撑过冬天的。要对抗寒冷,必须要摄取食物来产生热量,但冬季的青藏高原并没有足够的食物让高原鼠兔食用。正当研究团队困惑这些小家伙到底靠食用甚么来维生时,当地的西藏人给他们一个惊人的观察报告:高原鼠兔会吃氂牛的粪便。起初研究团队对这个观察没放在心上,但随着越来越多西藏人都表明有看到这样的景象,让他们觉得有必要进行深入研究。
研究团队通过在多个氂牛的群居地设置狩猎用摄影机,成功拍摄到高原鼠兔在大啖氂牛粪便的景象,而且频率颇高!
研究团队进一步分析高原鼠兔的胃部残留物和肠道菌组成,发现牠们的胃内确实有大量氂牛的 DNA ,而且其肠道菌组成也和氂牛几乎一致,显示了高原鼠兔确实会将氂牛粪便当作食物来源。不过根据研究显示,高原鼠兔的吃屎行为一年四季都有,只是在食物匮乏的冬季频率较高。这个结果解释了过往科学家们的疑惑:为何氂牛数量较多的地方,高原鼠兔的数量也较多?这两个物种会互相竞争食物,理论上同一地区不该都有高数量。但这个结果告诉我们,因为氂牛粪便也是高原鼠兔的食物来源,因此氂牛多的地方,高原鼠兔自然也多~
那高原鼠兔怎么会发展出这种让过冬策略呢?研究团队推测有以下原因:
- 氂牛粪便作为食物来源,非常容易取得,这让高原鼠兔不用花太多能量就能找到。而这也体现在,居住在氂牛数量高地区的高原鼠兔,其活动量也较少。
- 这些粪便因经过氂牛的消化,更容易被高原鼠兔吸收,而这减少了高原鼠兔消化食物所需消耗的能量。
- 粪便能提供水分和稀缺的营养成分。
虽然粪便做为食物有不少好处,但同样也有不少风险,例如摄取到寄生虫的问题,因此关于高原鼠兔食用粪便背后的好处/坏处,还需要更多的研究。
相信随着对非冬眠动物的研究增加,未来一定能揭示更多的非冬眠策略。或许未来地球的气候突然来个大转变,再次进入冰河期,这些策略就能作为人类存活下去的重要参考依据。不过希望这方面的研究能揭示更多策略,毕竟吃大便的策略,还真让人不敢恭维啊……
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