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黑熊如何能够冬眠 精选

已有 3574 次阅读 2011-3-29 19:42 |个人分类:沉浮边缘|系统分类:科普集锦

可能有很多人在幼儿园时代便熟知了黑熊能够冬眠越冬的故事,当然这也的确是一个不可思议的事实。例如,生息在美国阿拉斯加州的美洲黑熊American black bear每年都要经历长达半年之久的冬眠时间来越过寒冷的冬季。只有当这些黑熊从沉睡中被鹈鴂的啼鸣惊醒时,才会犹如往日一样缓缓的迈出他们的巣穴去迎接春风吹尽北美大地。

 

可能因缺乏食物是形成动物冬眠的主因,如果冬季食物也非常充足,这些动物应该是去狩猎,而不会躲在巢穴中冬眠。在没有食物的寒冷冬季,黑熊如何能够越冬是自古以来人们关注的一个话题。

 

很早以前,人们就已经知道黑熊在数月禁食不泄的冬眠期间,需要通过调整机体能力代谢来保持相对稳定的体温来越过寒冷冬季。当然,黑熊也和其他动物一样降低体温的同时机体能量代谢水平也会随之下降。但阿拉斯加州大学北极生物研究所Institute of Arctic Biology, University of Alaska FairbanksTøien博士等人在他们的研究中却惊奇的发现美洲黑熊在冬眠时期的平均体温在没有明显下降的状态下,机体能量代谢水平却能够大幅度的调整并降低到正常水平的25%左右。同时,他们也注意到冬眠时期的黑熊心率从正常状态的每分钟55次下降到每分钟仅为十几次,心动间隔时间延长了秒之久。由此看来冬眠时期黑熊机体能量代谢的低下似乎也与心动速度减慢和机体组织供氧需求减少相关。如果对其他动物来说,心率大幅度的减少应该是一种完全不可能生存的致命现象。

 

Tøien博士等人曾从阿拉斯加州渔业狩猎省以研究目获取了几只黑熊,设计并安装了能够检测体温和心律等生理状态的设备,同时为饲养这些黑熊提供了模拟大自然生态环境的巢穴。结果对于黑熊如何能够调节和降低机体代谢功能的机制依然有着很多神秘不解之处。

 

应该说在不同冬眠动物的体内中具有不同的生理调节方式,例如旱獭Marmota在冬眠期间是通过缩小消化器官来控制能量的吸收与代谢能力,这种动物到春天季节时又会自然的恢复原有的生理功能。而冬眠中美州黑熊的能量来源是从饲料的摄取转换为体内储存脂肪的利用,但黑熊在大幅度减少心率条件下心脏功能依然能够维持机体的生理状态,这种体温与能量代谢似乎在以各自独立的调节系统来支配机体,适应冬眠环境的调节方式的确令人深感惊叹。

 

Tøien博士等人的研究显示冬眠时期的美州黑熊可能具有针对机体本身各自不同的需要来调节体温的功能。例如,怀胎期间的雌黑熊在冬眠中的体温变化幅度并不大,这可能与保护胎儿发育有关。他们认为对黑熊的研究成果也有可能会应用到人类健康的实践上。例如在冬眠动物体内所表现出的很多特殊生理调节功能和机制,有可能为糖代谢、脂代谢及心脏病等治疗提供有意的参考。当然,了解和确认冬眠黑熊如何在低氧条件下能够生存的生理机制,可能会有利于对大脑缺氧的治疗及中风患者的康复研究。还有,黑熊机体可以在体温降低的条件下仍然能够保持和调节正常的生理代谢能力,利用或提高这种调节机制可能会有利于人们在减肥方法上的拓展。由于具有冬眠性能的哺乳类动物的组织器官代谢方式上与人类生理学有很大的不同,因此有对这些动物的生理学研究必定会从中获得很多新的认识 (Hibernation in Black Bears: Independence of Metabolic Suppression from Body Temperature.  331(6019): 906-909, Science. 2011)



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