人類在冬季也喜歡躲進溫暖的被窩呼呼大睡,既然冬眠有益,可是人類為什么就不會冬眠呢?
人類會睡眠,但不會冬眠。
南非刺猬
據(jù)國外媒體報道,在寒冷的冬季,許多動物都有冬眠的習(xí)慣,包括昆蟲類、兩棲類、鳥類和靈長類等,比如冬眠鼠、熊、蝙蝠、大黃蜂、刺猬等等。對于所有種類的冬眠動物來說,冬眠似乎是必須而且是有益的。人類在冬季也喜歡躲進溫暖的被窩呼呼大睡,既然冬眠有益,可是人類為什么就不會冬眠呢?科學(xué)家從研究動物冬眠的機制和原因以及人類進化歷史入手,探明了人類為什么不會冬眠的原因。
要想弄明白人類為什么不會冬眠,首先要搞清楚動物冬眠的原因。其中,最明顯的理由就是躲避嚴寒。冬眠是一種為了節(jié)省體力和能量的超長時間睡眠。冬眠的動物活動量大幅減少,呼吸、體溫、新陳代謝、心率也都減緩放慢或下降。在冬季,動物們這么做也是理所當然的。在寒冷的冬季,生存環(huán)境變得更加惡劣,獵物變得很少,甚至連可食用的青草都很難發(fā)現(xiàn)。因此,許多動物在夏季的時候在拼命地添膘,目的就是為了存儲能量,它們圓滾滾的身體里儲存的能量足夠維持它們活到再次睡醒。
因此,冬眠在北半球更為常見。南半球的大部分陸地接近赤道,因此冬季要比北半球溫暖一些。不過,這也不是絕對的規(guī)則。一些生活于溫暖氣候的物種也會冬眠,如生活于馬達加斯加島的希氏鼠狐猴、生活于安哥拉和津巴布韋等地的南非刺猬等。此外,冬眠現(xiàn)象并不局限于寒冷的月份。2015年,一項關(guān)于冬眠鼠的研究發(fā)現(xiàn),即使寒冷的冬天已經(jīng)結(jié)束,這些冬眠鼠仍然會繼續(xù)沉睡,有些甚至?xí)诘叵鲁了?1.4個月,將近一年的時間。這是野生動物中發(fā)現(xiàn)的冬眠時間最長的記錄。在開展該項研究的地區(qū),每年只有四到五個月比較寒冷。研究項目負責人之一、奧地利維也納獸醫(yī)大學(xué)科學(xué)家克勞地亞-比伯認為,“這樣的冬眠時間太長了。很明顯,肯定還有其它的原因。”
冬眠鼠。
冬眠鼠超長時間冬眠的習(xí)性可能與歐洲山毛櫸有關(guān)。歐洲山毛櫸生產(chǎn)的種子果實被稱為山毛櫸堅果,而這正是冬眠鼠的主要食物來源之一。在豐年時,歐洲山毛櫸會生產(chǎn)大量的堅果。掌握歐洲山毛櫸生產(chǎn)規(guī)律的冬眠鼠甚至能夠預(yù)測歐洲山毛櫸大豐收的時間。如果豐年沒有到來,它們就寧愿呆在地下。雖然還有其它的食物來源,但是冬眠鼠需要收獲更多的山毛櫸堅果用于繁育后代。比伯介紹說,“它們也會吃蘋果之類的水果,這些水果也足以讓它們生存下去。但是,這些無法滿足繁育后代的需要,小冬眠鼠需要足夠的食物和能量成長。如果山毛櫸堅果沒有豐收,它們就會在這些年份暫緩生殖,寧愿呆在地下以提高生存機會。”此外,比伯還認為,冬眠鼠長時間呆在地下冬眠的另一個原因是逃避捕食者的捕殺。呆在地下,可以遠離猛禽的視線。冬眠鼠呆在地下不會釋放任何氣味,因此捕食者也很難定位它們。
大菜粉蝶。
生活于西班牙南部的大菜粉蝶也有類似的習(xí)性。它們的蛹甚至在夏季也會沉睡三個月,這種行為被稱為夏眠或夏蟄。2014年,一項研究發(fā)現(xiàn),這種夏眠會幫助它們逃避黃蜂的寄生。奧地利維也納獸醫(yī)大學(xué)科學(xué)家托瑪斯-魯夫表示,“此前,人們一直認為冬眠僅僅是為了節(jié)省能量,以應(yīng)對寒冷的天氣和食物的短缺,F(xiàn)在,我們認為還有一種原因,那就是逃避被捕殺。我們知道,冬眠過程中的生存幾率接近100%。”
無論哪一種原因更重要,冬眠似乎都不可避免地改變了動物原有的生活習(xí)性。比伯和魯夫開展研究所用的冬眠鼠有的已有12歲,這對于小型嚙齒類動物來說,已屬絕對高齡了。野生老鼠通常只會活三個月左右。魯夫介紹說,“通過冬眠,它們可以逃避被捕殺。當開始冬眠時,最重要的就是對自己領(lǐng)地的投入,如巢穴修補等。2011年,一項研究發(fā)現(xiàn),冬眠的動物生長緩慢。它們更多的是保證如何生存,如何長壽。所有冬眠的動物似乎每年生殖頻率都降低了,但更長壽了。”這就意味著冬眠會影響整個生態(tài)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn),改變了動物的生殖規(guī)律,迫使捕食者尋找其它替代獵物。
冬眠鼠。
恐龍在冬季也會冬眠嗎?
對于動物們?nèi)绾味咭约盀槭裁炊,現(xiàn)在已經(jīng)基本找到答案,但對于冬眠的習(xí)性是何時進化形成的,科學(xué)家們還未完全弄清楚。魯夫表示,“因為沒有化石記錄。因此,現(xiàn)有的結(jié)論都是推斷。”曾經(jīng)有人認為,生活于北極附近的恐龍可能是通過冬眠度過漫長的冬季。正常的冬眠會在動物的骨骼顯微結(jié)構(gòu)中留下痕跡。然而,2011年的一項研究發(fā)現(xiàn),北極恐龍化石中沒有發(fā)現(xiàn)這種證據(jù)。不過,比伯認為,冬眠很明顯已有數(shù)百萬年歷史。比如,三個主要種類的哺乳動物都已進化出冬眠的習(xí)性,而這三種哺乳動物早在數(shù)千萬年前就已分化開來。這表明,至少最終進化成我們?nèi)祟惖哪承﹦游镌?jīng)會冬眠。
然而,我們?nèi)缃褚呀?jīng)喪失了這種重要能力。比如,如果天氣變得太冷,我們的心臟就已經(jīng)無法工作。我們的心臟會對鈣做出反應(yīng),如果鈣太多會導(dǎo)致心臟停博。在溫度降到一定程度時,人類的心臟無法清除多余的鈣,就會無法正常工作。相比之下,冬眠動物的心臟在體溫極低時仍可以正常跳動,因為它們擁有特殊的泵樣器官可以清除多余的鈣,而我們沒有這種器官。
問題來了,我們?nèi)祟悶槭裁礇]有這種泵樣器官?我們的生活方式可能是一種關(guān)鍵原因。人類進化自非洲赤道附近,主要是在熱帶地區(qū),那里有相對較多的食物來源。這就意味著人類祖先不需要冬眠來逃避惡劣的生存環(huán)境。然而,科學(xué)家們對熱帶地區(qū)研究得越多,在那里發(fā)現(xiàn)的冬眠動物越多。魯夫曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)倭蜂猴在12月到2月之間會冬眠長達63小時。這是一個驚人的發(fā)現(xiàn),因為倭蜂猴屬于靈長類動物,與猴子和人類都是屬于同一個族類。到目前為止,僅發(fā)現(xiàn)三種靈長類動物會冬眠,而且都是生長于馬達加斯加島的狐猴。倭蜂猴生活于亞洲大陸,因此這一發(fā)現(xiàn)表明,靈長類動物冬眠習(xí)性已延展到任何人都意想不到的范圍。所有這些都意味著,人類的熱帶起源地可能已經(jīng)降低了人類進化出冬眠習(xí)性的可能性。
倭蜂猴。
歐洲地松鼠。
也許同樣重要的原因還包括,我們?nèi)祟悓儆陧敿壊妒痴。人類甚至可以捕獵比自己個頭大得多的動物。人類可能從來不需要逃避捕食者的威脅。人類可能只是稍微個頭大一點。冬眠的動物平均個頭比較小,體重平均僅為70克。當然,這一規(guī)律也有例外,最明顯的個例就是熊。但是熊并沒有像其它冬眠動物那樣睡得那么沉。
實際上,對于冬眠動物來說,冬眠有各種各樣的好處。但是人類為什么沒有選擇這一重要能力呢?原因在于冬眠也有許多不足之處。比如,冬眠中的動物幾乎沒有任何免疫能力,因此它們時刻處于被感染的危險之中。此外,冬眠還會影響記憶。2011年,維也納大學(xué)科學(xué)家伊娃-米利西訓(xùn)練一群地松鼠走迷宮。然而,這群冬眠后的地松鼠記憶力低下,總是忘記剛剛記下的路線。
盡管冬眠有許多不足,但科學(xué)家們并沒有停止探索人類冬眠的可行性。荷蘭格羅寧根大學(xué)麻醉學(xué)家羅比-海寧正在與美國宇航局合作致力于這一領(lǐng)域的研究。海寧認為,冬眠對未來宇航員來說有兩大益處。首先,可以大大減少帶入太空中的昂貴的補給物;其次,冬眠可以保護宇航員們的健康。海寧解釋說,“在空間站中,讓宇航員們最煩惱的事是,每天必須要進行6個小時的體育鍛煉。否則,它們的肌肉和骨骼會萎縮。”但是,在太空中進行體育鍛煉是相當不舒服的,因為空間站的溫度在30攝氏度以上,而且空氣中二氧化碳濃度較高。如果宇航員能夠冬眠,他們就不會有此煩惱。
國際空間站上宇航員在訓(xùn)練。
宇航員們在進行睡眠訓(xùn)練。
北極熊從洞穴中爬出。
此外,冬眠理論上還可以保護生命。海寧介紹說,“相關(guān)研究報告認為,冬眠者可以不受輻射傷害,而輻射問題是太空中需要重點關(guān)注的問題。如果人類能夠冬眠,不僅僅可以免受輻射的傷害,而且可以大大延長任務(wù)時間。”海寧還認為,冬眠有助于長期的太空移民。盡管這些聽起來有些像科幻電影中的情節(jié),但魯夫和海寧等人對這種可能性深信不疑。
責編:微科普網(wǎng)