人类为什么不冬眠?

2015/12/7 10:12:40 来源:新浪科技 作者:彬彬 责编:望山

北京时间12月7日消息,据国外媒体报道,在寒冷的冬季,许多动物都有冬眠的习惯,包括昆虫类、两栖类、鸟类和灵长类等,比如冬眠鼠、熊、蝙蝠、大黄蜂、刺猬等等。对于所有种类的冬眠动物来说,冬眠似乎是必须而且是有益的。人类在冬季也喜欢躲进温暖的被窝呼呼大睡,既然冬眠有益,可是人类为什么就不会冬眠呢?科学家从研究动物冬眠的机制和原因以及人类进化历史入手,探明了人类为什么不会冬眠的原因。

要想弄明白人类为什么不会冬眠,首先要搞清楚动物冬眠的原因。其中,最明显的理由就是躲避严寒。冬眠是一种为了节省体力和能量的超长时间睡眠。冬眠的动物活动量大幅减少,呼吸、体温、新陈代谢、心率也都减缓放慢或下降。在冬季,动物们这么做也是理所当然的。在寒冷的冬季,生存环境变得更加恶劣,猎物变得很少,甚至连可食用的青草都很难发现。因此,许多动物在夏季的时候在拼命地添膘,目的就是为了存储能量,它们圆滚滚的身体里储存的能量足够维持它们活到再次睡醒。

因此,冬眠在北半球更为常见。南半球的大部分陆地接近赤道,因此冬季要比北半球温暖一些。不过,这也不是绝对的规则。一些生活于温暖气候的物种也会冬眠,如生活于马达加斯加岛的希氏鼠狐猴、生活于安哥拉和津巴布韦等地的南非刺猬等。此外,冬眠现象并不局限于寒冷的月份。2015年,一项关于冬眠鼠的研究发现,即使寒冷的冬天已经结束,这些冬眠鼠仍然会继续沉睡,有些甚至会在地下沉睡11.4个月,将近一年的时间。这是野生动物中发现的冬眠时间最长的记录。在开展该项研究的地区,每年只有四到五个月比较寒冷。研究项目负责人之一、奥地利维也纳兽医大学科学家克劳地亚-比伯认为,“这样的冬眠时间太长了。很明显,肯定还有其它的原因。”

冬眠鼠。

冬眠鼠超长时间冬眠的习性可能与欧洲山毛榉有关。欧洲山毛榉生产的种子果实被称为山毛榉坚果,而这正是冬眠鼠的主要食物来源之一。在丰年时,欧洲山毛榉会生产大量的坚果。掌握欧洲山毛榉生产规律的冬眠鼠甚至能够预测欧洲山毛榉大丰收的时间。如果丰年没有到来,它们就宁愿呆在地下。虽然还有其它的食物来源,但是冬眠鼠需要收获更多的山毛榉坚果用于繁育后代。比伯介绍说,“它们也会吃苹果之类的水果,这些水果也足以让它们生存下去。但是,这些无法满足繁育后代的需要,小冬眠鼠需要足够的食物和能量成长。如果山毛榉坚果没有丰收,它们就会在这些年份暂缓生殖,宁愿呆在地下以提高生存机会。”此外,比伯还认为,冬眠鼠长时间呆在地下冬眠的另一个原因是逃避捕食者的捕杀。呆在地下,可以远离猛禽的视线。冬眠鼠呆在地下不会释放任何气味,因此捕食者也很难定位它们。

大菜粉蝶。

生活于西班牙南部的大菜粉蝶也有类似的习性。它们的蛹甚至在夏季也会沉睡三个月,这种行为被称为夏眠或夏蛰。2014年,一项研究发现,这种夏眠会帮助它们逃避黄蜂的寄生。奥地利维也纳兽医大学科学家托玛斯-鲁夫表示,“此前,人们一直认为冬眠仅仅是为了节省能量,以应对寒冷的天气和食物的短缺。现在,我们认为还有一种原因,那就是逃避被捕杀。我们知道,冬眠过程中的生存几率接近100%。”

无论哪一种原因更重要,冬眠似乎都不可避免地改变了动物原有的生活习性。比伯和鲁夫开展研究所用的冬眠鼠有的已有12岁,这对于小型啮齿类动物来说,已属绝对高龄了。野生老鼠通常只会活三个月左右。鲁夫介绍说,“通过冬眠,它们可以逃避被捕杀。当开始冬眠时,最重要的就是对自己领地的投入,如巢穴修补等。2011年,一项研究发现,冬眠的动物生长缓慢。它们更多的是保证如何生存,如何长寿。所有冬眠的动物似乎每年生殖频率都降低了,但更长寿了。”这就意味着冬眠会影响整个生态系统的运转,改变了动物的生殖规律,迫使捕食者寻找其它替代猎物。

冬眠鼠。

恐龙在冬季也会冬眠吗?

对于动物们如何冬眠以及为什么冬眠,现在已经基本找到答案,但对于冬眠的习性是何时进化形成的,科学家们还未完全弄清楚。鲁夫表示,“因为没有化石记录。因此,现有的结论都是推断。”曾经有人认为,生活于北极附近的恐龙可能是通过冬眠度过漫长的冬季。正常的冬眠会在动物的骨骼显微结构中留下痕迹。然而,2011年的一项研究发现,北极恐龙化石中没有发现这种证据。不过,比伯认为,冬眠很明显已有数百万年历史。比如,三个主要种类的哺乳动物都已进化出冬眠的习性,而这三种哺乳动物早在数千万年前就已分化开来。这表明,至少最终进化成我们人类的某些动物曾经会冬眠。

然而,我们如今已经丧失了这种重要能力。比如,如果天气变得太冷,我们的心脏就已经无法工作。我们的心脏会对钙做出反应,如果钙太多会导致心脏停博。在温度降到一定程度时,人类的心脏无法清除多余的钙,就会无法正常工作。相比之下,冬眠动物的心脏在体温极低时仍可以正常跳动,因为它们拥有特殊的泵样器官可以清除多余的钙,而我们没有这种器官。

问题来了,我们人类为什么没有这种泵样器官?我们的生活方式可能是一种关键原因。人类进化自非洲赤道附近,主要是在热带地区,那里有相对较多的食物来源。这就意味着人类祖先不需要冬眠来逃避恶劣的生存环境。然而,科学家们对热带地区研究得越多,在那里发现的冬眠动物越多。鲁夫曾经发现倭蜂猴在12月到2月之间会冬眠长达63小时。这是一个惊人的发现,因为倭蜂猴属于灵长类动物,与猴子和人类都是属于同一个族类。到目前为止,仅发现三种灵长类动物会冬眠,而且都是生长于马达加斯加岛的狐猴。倭蜂猴生活于亚洲大陆,因此这一发现表明,灵长类动物冬眠习性已延展到任何人都意想不到的范围。所有这些都意味着,人类的热带起源地可能已经降低了人类进化出冬眠习性的可能性。

倭蜂猴。

欧洲地松鼠。

也许同样重要的原因还包括,我们人类属于顶级捕食者。人类甚至可以捕猎比自己个头大得多的动物。人类可能从来不需要逃避捕食者的威胁。人类可能只是稍微个头大一点。冬眠的动物平均个头比较小,体重平均仅为70克。当然,这一规律也有例外,最明显的个例就是熊。但是熊并没有像其它冬眠动物那样睡得那么沉。

实际上,对于冬眠动物来说,冬眠有各种各样的好处。但是人类为什么没有选择这一重要能力呢?原因在于冬眠也有许多不足之处。比如,冬眠中的动物几乎没有任何免疫能力,因此它们时刻处于被感染的危险之中。此外,冬眠还会影响记忆。2011年,维也纳大学科学家伊娃-米利西训练一群地松鼠走迷宫。然而,这群冬眠后的地松鼠记忆力低下,总是忘记刚刚记下的路线。

尽管冬眠有许多不足,但科学家们并没有停止探索人类冬眠的可行性。荷兰格罗宁根大学麻醉学家罗比-海宁正在与美国宇航局合作致力于这一领域的研究。海宁认为,冬眠对未来宇航员来说有两大益处。首先,可以大大减少带入太空中的昂贵的补给物;其次,冬眠可以保护宇航员们的健康。海宁解释说,“在空间站中,让宇航员们最烦恼的事是,每天必须要进行6个小时的体育锻炼。否则,它们的肌肉和骨骼会萎缩。”但是,在太空中进行体育锻炼是相当不舒服的,因为空间站的温度在30摄氏度以上,而且空气中二氧化碳浓度较高。如果宇航员能够冬眠,他们就不会有此烦恼。

国际空间站上宇航员在训练。

宇航员们在进行睡眠训练。

北极熊从洞穴中爬出。

此外,冬眠理论上还可以保护生命。海宁介绍说,“相关研究报告认为,冬眠者可以不受辐射伤害,而辐射问题是太空中需要重点关注的问题。如果人类能够冬眠,不仅仅可以免受辐射的伤害,而且可以大大延长任务时间。”海宁还认为,冬眠有助于长期的太空移民。尽管这些听起来有些像科幻电影中的情节,但鲁夫和海宁等人对这种可能性深信不疑。

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关键词:冬眠人类

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