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大熊猫因能量消耗低而能以竹子为食 精选

已有 9688 次阅读 2015-7-10 12:41 |系统分类:科普集锦

大熊猫因能量消耗低而能以竹子为食



 

我不是一个素食主义者,不知道也没有打听过作为一个素食主义者是多么的不容易,但眼见大熊猫为了放弃肉食,选择每天进食大量竹子(20-30斤)而熬出了黑眼圈,深感确实不易。

大熊猫具有典型的裂齿,本身是肉食动物,却以吃竹子著称。按说大熊猫能爬树登高,且极限奔跑时速达到40公里,超过人类马拉松纪录一倍以上,山里随便溜溜,抓个把中型动物不在话下,为啥却偏偏选择素食呢?

刚刚看到最新一期Science上刊登的中科院动物所魏辅文研究员领导的动物生态与保护遗传学研究组及其合作者的一篇论文,从形态、行为、生理、遗传和基因组等方面系统研究了大熊猫维持异常低能量代谢的机制。其中就讲到,大熊猫能量消耗异常之低,几乎与树獭相似。通常认为人类的代谢率就已经很低,但一只体重90kg的大熊猫的代谢水平还不足同样体重的人类的一半。对5只圈养大熊猫和3只野生大熊猫所做的每日能量消耗(DEE)检测发现,这些大熊猫的胃并非是专门用来吃低营养、高纤维植物的竹子,且其DEE只是相同体重陆生哺乳动物平均DEE的38%左右,大熊猫的DEE值显著低于考拉等的DEE,而与三趾树獭的DEE更像。这与其耗能器官(如大脑、肝脏和肾脏)缩小、活动水平降低和甲状腺激素水平低等特征密切相关,而甲状腺激素水平低可能与其基因组上调控甲状腺素合成通路中的一个特异遗传突变相关。例如,通过比较大熊猫与其它哺乳动物的基因组,作者确认DUOX2基因中存在一个大熊猫特有的变异,而DUOX2基因的丧失与人类甲状腺功能低下相关。在人类和小鼠中,该基因突变会导致甲状腺功能减退。

此外, GPS定位观测到,野生大熊猫每天有超过一半的时间在休息,平均每小时的移动距离仅20多米,这样可以节省大量的能量。大熊猫的毛皮很厚,能够保持体内热量不易散失,因此其体表温度很低。热成像表明,大熊猫的体表温度与同样黑白相间的其它动物如斑马和斑点狗等相比要低得多。

大熊猫通过维持特别低下的能量消耗和甲状腺激素水平,使自己能够仅采食高纤维低营养及低能量的竹子而得以生存繁衍,这是长期演化过程中一份多么匪夷所思的修为。

关于大熊猫的食性,魏辅文课题组此前有大量工作,这里再介绍两项。

为了揭示大熊猫如何从竹子中吸取能量,课题组对圈养和野生大熊猫粪便中的细菌进行了分析,共发现85种细菌,其中有14种此前未被描述过。在此基础上,他们对在食草动物体内发现的类似细菌进行分析,试图寻找可能帮助分解纤维素的基因,结果将目标锁定在梭菌上,并推测梭菌可以分解纤维素,但在此过程中只消耗部分能量,余下能量留给大熊猫。然而,他们并未测试梭菌是否真得能够分解纤维素以及大熊猫是否消化吸收纤维素。这项工作发表在PNAS上,很有意义但感觉科学性上有缺憾。

另一项研究表明,熊猫除了少量进食其它几类植物,主要食用两种竹子,木竹和箭竹)。随着四季轮回,熊猫们安排了一份十分考究的食谱。多数日子里,熊猫都是吃竹叶。春天,熊猫们不再食用木竹的竹叶,转而吃它的竹笋,竹笋富含氮、磷元素。当这种竹笋老化,营养流失,熊猫们就迁移到高海拔地区食用箭竹的竹笋。7月中旬,它们再次改变食性,这一次它们改吃箭竹的叶子,里面富含钙质。8月中旬,雌性返回低海拔地区分娩,重新食用木竹的竹叶。熊猫的这种素食行为虽然能够让自己安逸地生活着,但困苦和死亡也伴随着这个濒危物种。由于三、四月份冬季竹叶的营养成份很低,熊猫的死亡率此间急剧上升。同时,这种素食特征对熊猫繁殖也有影响。熊猫在春季交配,但是胚胎却游离而不发育,这一过程被称为延迟着床。此时胚胎并不会附着在母体的子宫上,也不继续生长,直到母亲改为食用箭竹的竹叶。这个阶段的饮食,正是钙质摄入的高峰。据此作者推测,胚胎延迟发育是为了等待母亲摄入足够的钙质以供骨骼发育和哺乳所需。这或许也能解释为什么熊猫的孕期极短(2-3个月),初生幼崽也因此非常小。幼崽生产越早,它们就能更早断奶,这意味着熊猫宝宝可以更早地开始自己进食,以减轻对母本的压力。

总结:1)熊猫放弃了食欲、选择了安逸;2)熊猫不亢奋不好斗;3)熊猫性事上一定不上心,再不勤快,有灭种之危险;4)熊猫仔仔很小就懂事,怪不得长大了如此憨态可掬。



最后一张gif图非常有趣,可惜太大,科学网又不给力,动画不能正常播放,处理后分辨率不够,这里可以看

http://user.qzone.qq.com/972130628/blog/1436502192

 



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