北半球的天氣漸冷,人類作為一種在氣候炎熱地區(qū)進(jìn)化而來的生物開始叫苦,而那些生活在南北極的動(dòng)物,常要忍受-40℃的持續(xù)低溫。它們自然需要特別的御寒辦法。
最簡單的方法當(dāng)然是多穿衣服。動(dòng)物皮毛的御寒效果,主要取決于毛發(fā)本身的導(dǎo)熱率和毛發(fā)之間的空氣。大部分有毛獸類的毛發(fā)都有兩層,粗硬的護(hù)毛和細(xì)軟的內(nèi)層絨毛,絨毛可以“抓住”盡可能多的空氣。馴鹿的護(hù)毛里還有許多小空洞,像隔熱泡沫塑料一樣儲存空氣,進(jìn)一步增加保暖效果。
雖然東北人十分相信穿貂,但皮毛還是有它的局限性。第一是小動(dòng)物的毛不能太長,白鼬雖然生活在極地,但它的毛皮御寒效果并不是特別出色。因?yàn)樗揽快`活性來捕食,就只能擁有一身短短的毛發(fā)。要是毛太長,就會像穿著羽絨服的小孩子,變成行動(dòng)困難的“大面包”。
第二是絨毛和空氣構(gòu)成的“保暖內(nèi)衣”浸濕以后,效果就會大減。海豹和鯨依賴的是另一件“內(nèi)衣”——脂肪層。脂肪層的保暖效果不如毛發(fā),但它好在不怕浸水,而且可以儲備賴以生存的能量。生活在北極的弓頭鯨脂肪層厚度可達(dá)30厘米,是名副其實(shí)的世界最胖動(dòng)物。
即使是陸地上的帶毛動(dòng)物,也有不得不暴露在外的弱點(diǎn)。北極狼和北極狐的腳掌肉墊是沒有毛的,而且位于肢體末端,離產(chǎn)熱的身體最遠(yuǎn)。它們的腳掌皮膚上有高度發(fā)達(dá)的血管網(wǎng),像暖氣一樣為腳底板供熱。奇怪的是,它們并不是把腳掌的溫度調(diào)到與體溫相同,而是保持在0℃上下。人類在手的溫度達(dá)到15℃時(shí),已經(jīng)凍得很難受了,但狼的后代——狗,能在腳掌溫度0℃的時(shí)候行走如常。所以“凍成狗”對狗是不公平的。
另一個(gè)要害部位是呼吸系統(tǒng),肺雖然藏在體內(nèi),卻不得不接觸外界寒冷干燥的空氣。馴鹿的鼻腔里布滿薄片狀的組織,為了增加表面積,它卷曲起來,千回百轉(zhuǎn),像花卷似的??諝馕M(jìn)去之后,被溫暖的組織加溫,同時(shí)被鼻粘膜的蒸發(fā)水分加濕,這樣就可以安全地吸入,不會傷肺。
以上這些辦法,都是在盡可能不增加能耗的情況下,達(dá)到加溫的效果。在南北極能量(食物)并不好找,但迫不得已的情況下,動(dòng)物也會犧牲能量,來換取溫度保命。這種策略在幼小的動(dòng)物中尤其常見,因?yàn)樗鼈兩眢w小,熱量更容易散失,防寒的毛衣往往也不像成年動(dòng)物那么堅(jiān)厚。
最簡單的加溫方式就是肌肉顫抖,也就是我們常見的“凍得打哆嗦”。有趣的是,雷鳥的雛鳥靠顫抖胸肌來取暖,因?yàn)樾丶∈秋w鳥身上最大的肌肉,產(chǎn)熱量也是比較可觀的。
更耐久的御寒方法是棕色脂肪組織。雖然叫脂肪組織,但它里面的脂肪并不多。它能快速分解脂肪(它用的脂肪主要來自白色脂肪組織,也就是普通的肥肉),產(chǎn)生的能量超過90%都轉(zhuǎn)換成熱能。所以,棕色脂肪組織是動(dòng)物的火爐子,關(guān)鍵時(shí)刻能救命。幼小的馴鹿、麝牛和豎琴海豹,雖然身穿厚厚的毛衣,但還是需要棕色脂肪組織來產(chǎn)熱保持體溫。小馴鹿的棕色脂肪組織消耗的能量,能夠占到它全部新陳代謝所消耗能量的70%。
作者丨紅色皇后 科普創(chuàng)作者
審核丨孟憲林 中國野生動(dòng)物保護(hù)協(xié)會 教授級高級工程師
黃乘明 海南大學(xué)教授
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