严寒生存装备(野生动物如何在严寒中生存)

时间:2024-12-11 09:45:07

一场白雪皑皑的暴风雪似乎丝毫没有影响这只小松鼠的胃口


虽然今年冬天外面的天气可能确实会变得很糟糕,但对于生活在寒冷气候中的人们来说,一件派克大衣、针织帽、羊毛袜、绝缘靴子,也许还有熊熊的炉火,这些东西都可以忍受。但是那里的所有野生动物呢?他们不会冻死吗?

任何在寒冷的天气遛过狗的人都知道犬科动物会发抖并且喜欢冰冷的爪子——这在一定程度上解释了宠物服装行业的繁荣。但是花栗鼠和红雀不会穿时髦的外套或短靴。

事实上,野生动物会像人和宠物一样死于冻伤和体温过低。在美国北部,负鼠没有毛的尾巴是寒冷暴露的常见牺牲品。佛罗里达州每隔一段时间就会发生不寻常的寒流,导致鬣蜥从树上掉下来,海牛因寒冷应激而死亡。

避免寒冷对于保护生命或肢体(或者,在负鼠的情况下,是尾巴)和繁殖机会很重要。这些生物学上的要求意味着野生动物必须能够感受寒冷,以尽量避免极端天气带来的破坏性影响。动物物种有自己的等同于人类体验的令人不快的咬合和针刺感,促使我们尽快热身或承受后果。事实上,所有脊椎动物感知温度范围的神经系统机制几乎相同。

温血动物(科学上称为吸热动物)的一项冬季挑战是在寒冷条件下保持体内温度。有趣的是,温度感应阈值会因生理而异。例如,与老鼠相比,冷血青蛙(即变温青蛙)会从较低的温度开始感觉到寒冷。最近的研究表明,与不冬眠的恒温动物相比,冬眠的哺乳动物,如十三线地松鼠,直到温度更低时才会感觉到寒冷。

所以动物知道什么时候冷,只是温度不同。当水银暴跌时,野生动物是在受苦还是只是随波逐流?

一种解决方案:放慢速度并检查

许多寒冷气候吸热动物表现出麻木:一种活动减少的状态。他们看起来像是在睡觉。由于能够麻木的动物在内部调节体温和让环境影响体温之间交替进行,科学家们将它们视为“异温动物”。在恶劣的条件下,这种灵活性提供了较低体温的优势——在某些物种中非常明显,甚至低于 32 华氏度(0 摄氏度)的冰点——这与许多生理功能不相容。结果是较低的新陈代谢率,从而降低能量和食物需求。冬眠是麻木的延长版。

Torpor 对体型较小的野生动物尤其具有节能优势——想想蝙蝠、鸣禽和啮齿动物。它们自然会更快地散发热量,因为它们的身体表面积与整体尺寸相比很大。为了将体温维持在正常范围内,与体型较大的动物相比,它们必须消耗更多的能量。对于平均体温高于哺乳动物的鸟类来说尤其如此。

不幸的是,麻木并不是在寒冷条件下生存的完美解决方案,因为它需要权衡取舍,例如成为另一只动物午餐的风险更高。

帮助动物抵御寒冷的适应

一只熊和她的幼崽在一块大石头下的巢穴里等待过冬


毫不奇怪,动物已经进化出其他的适应能力来度过冬季。

与靠近热带的近亲相比,北纬地区的野生动物物种往往体型更大,附肢更小。许多动物已经进化出一些行为来帮助它们抵御寒冷:放牧、筑巢、挖洞和在洞穴中栖息都是很好的防御措施。随着冬天的临近,一些动物会经历生理变化,建立脂肪储备,长出更厚的皮毛,并在皮毛或羽毛下的皮肤上形成一层绝缘空气层。

大自然已经设计出其他巧妙的技巧来帮助各种动物应对人类无法忍受的条件。

你有没有想过鹅怎么能光着脚舒服地站在冰上或松鼠在雪地里?秘密在于它们四肢的动脉和静脉非常接近,从而产生了变暖和变冷的梯度。当血液从心脏流到脚趾时,动脉的热量会传递到静脉,将冷血从脚趾带回心脏。这种逆流热交换允许身体的核心保持温暖,同时在四肢寒冷时限制热量损失,但又不会太冷以致于发生组织损伤。这个高效的系统被许多陆生和水生鸟类和哺乳动物使用,甚至解释了氧气交换是如何在鱼的鳃中发生的。

说到鱼,它们在冰冷的水域里怎么能不冻僵呢?幸运的是,冰会漂浮,因为水作为液体时密度最大,允许鱼在凝固表面以下的不太结冰的温度下自由游泳。此外,鱼类可能缺乏其他脊椎动物共有的冷敏感受器。然而,它们确实具有独特的酶,可以让生理功能在较低的温度下继续。在极地地区,鱼甚至有特殊的“抗冻蛋白”,可以与血液中的冰晶结合,防止广泛结晶。

部分结冰的池塘中的鲤鱼状况良好


长时间暴露在寒冷环境中的哺乳动物和鸟类的另一个秘密武器是富含线粒体的棕色脂肪组织或“棕色脂肪”。即使在人体中,这些细胞结构也能以热量的形式释放能量,产生温暖而不会引起肌肉收缩和能量低效,而颤抖是身体试图升温的另一种方式。这种不颤抖的热量产生可能解释了为什么安克雷奇的人们可以在室外温度为 40 华氏度(4 摄氏度)的春日里心满意足地穿短裤和 T 恤。

当然,迁徙也是一种选择——尽管从野生动物的能量成本和对想要靠近赤道的人们的经济角度来看,这都是昂贵的。

作为一个物种,人类有能力在一定程度上适应环境——我们中的一些人比其他人更多——但我们并不是特别适应寒冷。也许这就是为什么在寒冷的日子里很难看到窗外,也不会对一只松鼠在冬天的风吹过它的皮毛时蹲下来感到难过。我们可能永远不知道动物是否害怕冬天——很难衡量它们的主观体验。但野生动物确实有多种策略来提高它们抵御寒冷的能力,确保它们活着看到另一个春天。

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