動物冬眠的種種謎團(tuán)

冬眠是一些不耐寒動物度過不利季節(jié)的一種習(xí)性。許多動物都會冬眠，尤其是兩棲類和爬行類動物居多，某些哺乳動物也以冬眠的形式度過漫漫冬季。每年的霜降前后，氣溫逐漸降低，池塘里的蛙鳴消失了，刺猬、倉鼠等也進(jìn)入洞穴開始了它們的長睡。進(jìn)入冬眠的動物在體溫、呼吸以及心率等方面都要發(fā)生改變，新陳代謝會降到最低。而且熱血動物和冷血動物的冬眠還不同，在冬眠的時候，冷血動物體溫的升降是種被動的形式，完全由外部的環(huán)境來決定。而熱血動物則不同，它們是有目的地對體溫加以控制，調(diào)節(jié)到冬眠時的最佳溫度后才開始冬眠。當(dāng)它們蘇醒的時候，制造熱量的器官會充分地調(diào)動起來，在幾小時內(nèi)把溫度恢復(fù)到原來的水平。

研究人員經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，刺猬在冬眠的時候會把身體蜷縮起來，不吃不喝，呼吸變得極其微弱，心跳緩慢，每分鐘只跳10～20次。一只清醒的刺猬放到水里幾分鐘就會被淹死，而冬眠的刺猬30分鐘也淹不死。黃鼠在冬眠的130多天中總共放出的熱量才29焦耳，而在冬眠過后的13天中卻能放出2420焦耳的熱量。

動物在冬眠的時候，白血球也會大大減少。通過對土撥鼠的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，平時土撥鼠每毫升的血液中含有的白血球數(shù)是12 180個，而冬眠時平均只有5 950個。

科學(xué)家們對動物冬眠時制造熱量、補(bǔ)償體溫消耗和保持恒溫的復(fù)雜生理現(xiàn)象非常感興趣，做了許多研究，但迄今為止，有關(guān)動物冬眠的誘因和生理機(jī)制還是眾說紛紜，莫衷一是。

有的科學(xué)家認(rèn)為，外界的刺激是導(dǎo)致動物冬眠的原因。外界的刺激主要有溫度下降和食物不足兩個方面。有人對蜜蜂做過這樣的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)氣溫在7℃～9℃的時候，蜜蜂的翅膀和足就停止了活動，但輕輕地觸動還是能微微抖動；當(dāng)氣溫降到4℃～6℃的時候，就完全進(jìn)入了麻痹的狀態(tài)；如果再降低溫度，蜜蜂就會進(jìn)入更深的睡眠狀態(tài)。由此可見，動物的冬眠和溫度的關(guān)系密切。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，籠養(yǎng)的小囊鼠在供食充足的情況下，冬季也不會進(jìn)入冬眠狀態(tài)。

但是有人提出，人工降溫并不能保證所有的冬眠動物都能進(jìn)入冬眠的狀態(tài)；不少冬眠動物在進(jìn)入冬季的時候，就會自動停止進(jìn)食或拒絕進(jìn)食，并不是由于食物不足的原因。

還有的科學(xué)家提出了生物鐘學(xué)說，認(rèn)為是生物的節(jié)律控制了每年冬眠動物的代謝變化。恒溫動物的冬眠變溫現(xiàn)象是進(jìn)化生態(tài)的一種次生性的退化，是和動物遷徙和冬季儲藏食物相似的一種生態(tài)的適應(yīng)，是在進(jìn)化中已固定下來的一種生物節(jié)律，但是這種學(xué)說缺少事實(shí)性的根據(jù)。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在冬眠動物的體內(nèi)存在一種誘發(fā)冬眠的物質(zhì)。在對黃鼠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們在人工條件下冬眠的黃鼠身上抽取出血液，然后注射到生活在夏季的活蹦亂跳的黃鼠體內(nèi)，這些黃鼠很快就進(jìn)入了冬眠狀態(tài)。

目前在冬眠動物的血液中還有3種無法鑒定的物質(zhì)。與正常的黃鼠相比，冬眠黃鼠的血液紅細(xì)胞較結(jié)實(shí)，不容易分解，而且進(jìn)入冬眠時間長的動物的血液比剛進(jìn)入冬眠的動物的血液誘發(fā)冬眠的作用更強(qiáng)烈，所以科學(xué)家認(rèn)為誘發(fā)動物冬眠的物質(zhì)存在于血清中。

我們知道，通常不同動物之間會發(fā)生物質(zhì)的排異反應(yīng)，但令人奇怪的是，將正在冬眠的旱獺的血清注射到清醒的黃鼠體內(nèi)，黃鼠不僅不會發(fā)生排異反應(yīng)，反而會呼呼大睡?？茖W(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，在冬眠動物的體內(nèi)不僅存在誘發(fā)冬眠的物質(zhì)，還存在和冬眠物質(zhì)相對抗的另一種物質(zhì)。這種物質(zhì)可以維持動物的正?；顒雍颓逍褷顟B(tài)，它和冬眠物質(zhì)相結(jié)合形成復(fù)合體，當(dāng)冬眠物質(zhì)超過抗冬眠物質(zhì)的時候，動物才會冬眠。

由此看來，動物何時開始冬眠，不僅取決于誘發(fā)的物質(zhì)，還取決于誘發(fā)物質(zhì)和抗誘發(fā)物質(zhì)的比例?？茖W(xué)家推斷，冬眠動物可能全年都在“制造”誘發(fā)物質(zhì)，而抗誘發(fā)物質(zhì)是在進(jìn)入冬眠之后才產(chǎn)生的。該物質(zhì)產(chǎn)生之后就會不斷地上升，直到春天開始的時候才會開始下降。當(dāng)它在血清中的濃度高于誘發(fā)物質(zhì)的濃度時，動物就會從冬眠的狀態(tài)蘇醒過來。但是，冬眠誘發(fā)物質(zhì)和抗冬眠物質(zhì)的性質(zhì)到底如何，為什么會引起動物生理發(fā)生這么大的變化，科學(xué)家們還在進(jìn)一步研究。

1983年，科學(xué)家從松鼠的腦中提取到了一種抗代謝的激素。把這種激素注射到?jīng)]有冬眠習(xí)慣的小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)小鼠的代謝率會明顯地降低，體溫也會降低到10℃左右，看來激素可能也是誘發(fā)動物冬眠的一個因素。最近，又有科學(xué)家想從細(xì)胞膜的角度來探討動物冬眠的機(jī)理。但是細(xì)胞膜的變化和神經(jīng)傳導(dǎo)是如何聯(lián)系，對于動物的冬眠是否具有關(guān)鍵性的作用還有待進(jìn)一步研究。

編輯/丁俊玲