动物的冬眠各具特色
冬天来到了,熙熙攘攘的大自然变得十分宁静,原来,许多动物开始冬眠了。它们的体温降低,各种生理活动变得十分缓慢,能量的消耗也降低到最少的水平,能在不吃不喝的情况下,依靠体内贮存的养料度过漫长的冬季。
动物的冬眠是一种奇妙而神秘的现象。它们在冬眠之前,大多进行过一番紧张的准备工作,大吃大喝,使体内的皮下脂肪大为增加,把自己养得又肥又胖,有时积累的皮下脂肪竟会超过正常时的体重,以备长期消耗之用。人们观察了若干种动物的冬眠,发现了不少意想不到的东西。
在加拿大,有些山鼠,冬眠长达半年。秋天一来,它们便掘好地道,钻进穴内,将身体蜷缩一团。它们的呼吸,由逐渐缓慢到几乎停止,脉搏也相应变得极为微弱,体温更直线下降,可以达到5℃。这时,即使用脚踢它,也不会有任何反应,简直像死去一样,但事实上它却是活的。
松鼠睡得更死。有人曾把一只冬眠的松鼠从树洞中挖出,它的头好像被折断一样,任人怎么摇撼都始终不会睁开眼,更不要说走动了。甚至把它抛在桌上,用针扎它也刺不醒。只有用火炉把它烘热,才悠悠而动,而且还要经过颇长的时间。
刺猬冬眠的时候,连呼吸也简直停顿了。原来,它的喉头有一块软骨,可将口腔和咽喉隔开,并掩紧气管的入口。生物学家曾把冬眠中的刺猬提来,放入温水中,浸上半小时,才见它苏醒。
蝙蝠的睡姿十分惊险。它们是用两脚倒悬着冬眠的,这样经过整个冬天,竟然不会跌下。冬眠时,它们的呼吸有时可以停顿一刻钟,仍然安然无恙。而且,蝙蝠妈妈此时正怀着孕呢。蝙蝠在秋末交配,雌性蝙蝠受精后,即把精子贮藏在子宫内,并供给它适量的养料(肝糖),到翌年春暖,一边排卵,一边给精子解冻。这一生活习性的好处是保证了它一定能受孕。
动物的冬眠真是各具特色:蜗牛是用自身的黏液把壳密封起来。绝大多数的昆虫,在冬季到来时不是“成虫”或“幼虫”,而是以“蛹”或“卵”的形式进行冬眠。熊在冬眠时呼吸正常,有时还到外面溜达几天再回来。雌熊在冬眠中,让雪覆盖着身体。一旦醒来,它身旁就会躺着1~2只天真活泼的小熊,显然这是冬眠时产的崽。
动物冬眠的时间长短不一。西伯利亚东北部的东方旱獭和我国的刺猬,一次冬眠能睡上200多天,而苏联的黑貂每年却只有20天的冬眠。
诱发冬眠的因素和物质
动物的冬眠,完全是一项对付不利环境的保护性行动。引起动物冬眠的主要因素,一是环境温度的降低,二是食料的缺乏。科学家们通过实验证明,动物冬眠会引起甲状腺和肾上腺作用的降低。与此同时,生殖腺却发育正常。冬眠后的动物抗菌抗病能力反而比平时有所增加,显然冬眠对它们是有益的,使它们到翌年春天苏醒以后动作更加灵敏,食欲更加旺盛,身体内的一切器官都会显出返老还童的现象。
由此可见,动物在冬眠时期神经系统和肌肉仍然保持充分的活力,而新陈代谢却降低到最低限度。今天医学界所创造的低温麻醉、催眠疗法,便是因此而得到的启发。(www.xing528.com)
科学家又进行了进一步的探索。在赤日炎炎的夏天,他们从人工条件下进行冬眠的黄鼠身上抽出血液,注入活蹦乱跳的黄鼠的腿部静脉中,这只被注入血液的黄鼠便进入冬眠状态。这就表明正在冬眠的黄鼠的血液中可能有一种能诱发冬眠的物质。实验结果还表明,已连续冬眠两三周的动物的血液,比起刚进入冬眠状态的动物的血液来,其诱发冬眠的作用更强烈,看来这种物质会随着冬眠时间的推移而日积月累。那么它又是一种什么样的物质呢?据观察,冬眠时黄鼠的血液中有三种至今无法鉴定的颗粒。与正常黄鼠相比,冬眠黄鼠血液中的红血细胞较为结实,不易分解,其中许多呈皱褶状。进一步研究表明,诱发冬眠的物质主要存在于血清之中,这是一种小到足以通过分子筛的物质,有时这些物质也会黏附在红血细胞上,因而红血细胞也有诱发冬眠的作用。
昆虫自制“防冻液”
和我们人类一样,鸟兽都是温血动物,那冷血动物昆虫又是怎样熬过漫长的冬季呢?许多冬眠的昆虫会不会冻结呢?
昆虫学家进行了长期的观察和研究,终于查明了昆虫越冬的部分奥秘。冬天,为了防止汽车散热器结冰,人们要加入防冻液。昆虫竟然也会采用相似的办法,在严寒的冬季保护自己。
在冬天,昆虫要保持活力,不被冻僵是至关重要的。活的组织一旦被冻结,膨胀的冰晶体势必使细胞膜受到破坏,造成致命的创伤。当细胞里液体不足,不能保持维护生命所必需的酶活性时,即使没有被完全冻结,也会造成死亡。那么,昆虫是怎样解决这一难题的呢?它们主要是靠降低体内液体的冰点,从而提高抗寒能力。
昆虫为了抗寒只得设法降低体内液体的凝固点,当它们处于冰点以下环境时,体液不冻结,或者减慢细胞内液体冻结的速度,甚至当细胞外液体冻结时,细胞内液体仍能起正常的作用,这样昆虫在低温中便可以保持活力。降低体内液体的冰点,办法就是产生大量的“防冻液”。昆虫的这类防冻液,在化学性质上类似于冬季汽车用的防冻液,是甘油糖醇。昆虫将自己内脏排空,产生出这类防冻物质,从而提高体内液体中溶质的浓度来降低冰点,这就如同盐水比清水的冰点要低一样。昆虫的防冻液分子里含有多羟基,易与水分子里的氢结合,可大大地降低防冻液分子凝聚成冰的温度。隆冬季节,有些昆虫的防冻液可达体重的35%。但到来年4月末时,它们体内的这类甘油糖醇防冻液几乎完全消失了。
如同大型的动物一样,许多昆虫在冬眠前也要增肥,积聚过冬所需的营养。它们减少体内的液体,净化剩余的液体,这样它们才能自如地使用“防冻液”,才能战胜低温。
昆虫是怎样制造防冻液的呢?天暖之后又是怎样将防冻液除掉的呢?为什么要除掉防冻液?这些还是未解开的谜,有待于人们去探讨。值得补充的是,科学家们又发现,蛙类也会自制防冻液。
在实验室中,科学家们将许多青蛙冷冻起来,5~7天后,再慢慢地使之解冻。这些青蛙解冻后还依然活着。经过认真分析和研究,科学家们终于发现了青蛙能够存活的秘密。他们在这些青蛙的体液中发现了一种人们在防冻剂中常用的物质:丙三醇。与昆虫相似的是,到了春天,这些青蛙的液体中也找不到这一物质了。
结束语
至今,人们尚未能完全揭开动物冬眠的奥秘。但是科学家们通过不断探索,已经认识到,研究动物的冬眠不仅妙趣横生,而且颇有价值。这些研究的每一个新突破,都能为农业、畜牧业和医学的发展提供有益的启示。
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