想要熬過嚴嚴冬日？神奇的動物們有四大法寶！

本文編譯自：Four Crazy Ways Cool Creatures Survive Cold Winters, Cool Green Science, TNC.

原文作者： Christine Peterson

在冬天，當天氣又冷又暗，下雪的時候，大多數人會抱著厚厚的毯子和溫暖的杯子蜷縮在沙發上。

黑熊打了個盹，開始循環它們的尿液。

雖然這個過程比聽上去要複雜一些，但是這最終會形成一個高效的系統，可以讓熊連續冬眠幾個月，並且保存它們體內的肌肉量與能量。

這只是其中之一。地球上還有無數的物種為了應對嚴酷的冬季環境而不斷對自身做出調整，比如調整冬眠時間的黑尾土撥鼠、利用逆流血管熱交換系統維持體溫的北極狐、把自己「凍起來」的樹蛙，等等。這些調整也是一種持續性的學習和進化。

此時此刻，當你坐在暖氣或空調旁取暖的時候，不妨和小編一起來了解一下黑熊、黑尾土撥鼠、北極狐和樹蛙這四種神奇生物是怎樣用它們的法寶過冬的吧！

1. 黑熊：循環尿液保存體力

我們來設計這樣一個場景：一個人在經歷了大手術或意外事故後進入深度睡眠，四個月後醒來發現身體痊癒了，並且幾乎沒有流失肌肉量與體力。這種聽起來就像是科幻電影中的橋段，卻真實地發生在黑熊身上。

動物學家Hank Harlow是懷俄明大學的名譽教授，也是懷俄明大學在大提頓國家公園設立的國家公園研究站的名譽站長。他專註於動物生理學的研究，特別是有關野生動物如何適應極端寒冷環境的方面。Harlow職業生涯中的大部分時間都被用來追蹤熊至它們的獸穴。他首先在夏天測量熊身體里的脂肪和肌肉含量，於冬眠初期再測量一次，最後一次測量是在冬眠後的第五個月。他和其他研究人員發現，熊在冬眠期間不會排尿，也不會因為冬眠而失去太多肌肉量和體力。

平均下來，一頭熊在連續五個月不活動之後會流失自身25%的體力。而對人類來說，三、四個月不動彈的話則會失去60%的體力。

這是為什麼呢？

Harlow給出了答案：

它們通過循環體內的尿素來保存體力。人在早上排尿的時候，會排出大量的氮。熊在冬眠期間將氮循環到它們的血液中，進入內臟，最後到達肝臟。肝臟被用來生產氨基酸，於是骨骼和肌肉得以合成，它們損失的肌肉量就是這樣得到了循環利用。

除了維持體力，熊還會自愈傷口。

Harlow和明尼蘇達大學的外科教授Paul Iaizzo一起工作了幾年，記錄熊在冬眠期間是如何恢復傷口的：

它們身上的小切口在歷經一個冬眠周期之後能夠完全癒合，並且幾乎不會留下疤痕，甚至是那些在冬眠之前還沒開始恢復的比較嚴重的損傷也能在一、二個月之後完全癒合。獨特的自愈能力對熊而言是一種明顯的生存優勢，而那些在冬眠期間無法癒合傷口的動物就會面臨體液流失和代謝需求大大上升的風險，也增加了傷口感染的可能性。

2. 黑尾土撥鼠：根據需求來冬眠

黑尾土撥鼠可以選擇它們什麼時候冬眠，什麼時候不冬眠。

不是所有土撥鼠都有這個天賦。在遙遠的美國西部發現的白尾土撥鼠就是傳統意義上的冬眠者：它們從秋天開始消失在地下，直到來年春天才重新出現。白尾土撥鼠會進入所謂的「深度冬眠」，它們每隔15到20天醒來一次，舒展身體，排尿，然後繼續回去睡覺。

然而黑尾土撥鼠不同，它們在冬季的大部分時間都是醒著的。

「這種動物有冬眠的基因，但它們只會在環境非常艱難的情況下啟動基因的開關，」Harlow說，「當它們真的到了饑寒交迫的時候。」

有一次，Harlow和其他研究者在秋天同時收集到了這兩種土撥鼠，並把它們安置在有適當床鋪的封閉空間，然後打開空調。當溫度達到7攝氏度時，白尾土撥鼠進入了冬眠狀態。

但是黑尾土撥鼠沒有，它們在寒冷的環境中喋喋不休地談論Harlow和他的同事們，直到研究人員停止供應食物，這些生物的體重出現下降時，它們才開始冬眠。同時，在醒來並檢查了周圍環境之後，它們會將20天的小周期縮短到14天。

「只要有食物，它們就會繼續堅持。」

3. 北極狐：防凍爪墊

顧名思義，大部分北極狐都生活在北極，或者加拿大，或者歐亞大陸的苔原，都是些寒冷的、經常下雪和結冰的地方。

很明顯，它們厚實的皮毛大衣和蓬鬆的尾巴能讓身體保持溫暖。但是它們的爪子怎麼辦？一隻哺乳動物怎麼能僅靠它爪子上的肉墊長時間行走在冰面上呢？

答案有兩個：逆流血管熱交換系統和多不飽和脂肪。前者可以阻止寒冷循環動物的整個身體，後者可以防止這些小動物的腳變黑凍傷。

要解釋什麼是血液逆流，首先需要你來聯想一下自己的雙腳或雙手：

血液從你的心臟泵入全身，通過手指尖和腳趾循環，然後回到心臟。如果你的手腳是冷的，血液的溫度到達手腳時就會下降，然後這些變涼的血液會沿著你的胳膊和腿一直循環回到心臟，最終讓整個身體都涼下來。

但是在一隻北極狐的體內，輸送血液到腳部然後返回心臟的動脈和靜脈之間的距離是非常接近的。如此接近的動靜脈使得原本向下流的血液可以被置換到向上循環的血管中，讓被冷卻的血液在到達身體的核心部位之前恢復溫暖。

「人類做不了這個，」Harlow說，「人們會被凍傷。」

所以北極狐是怎麼做到的呢？

它們的爪子上有著類似於人造黃油的脂肪。這種多不飽和脂肪就像廉價的黃油替代品一樣，在低溫下不會變得堅硬而無法發揮效用，爪墊上獨特的膜也有助於防止組織損傷。這樣一來，即使身體的熱量沒有完全通過四肢進行循環，它們的爪子依然能維持健康。

4. 樹蛙：綠色的冰塊

到了冬天，溫度足夠低的時候，樹蛙就會變成綠色的冰塊（其實樹蛙不全是綠色的）。

Ken Storey是加拿大卡爾頓大學研究抗凍性的教授，他對樹蛙冬眠的這種情況給出了最好的解釋：

細胞外的水分被凍結，留下非常濃縮的液體，而細胞內部是永遠不會結冰的……所有細胞都收縮了，而每一個細胞中都包含著大量的糖分和非常少量的水，而不是冰。

這些被凍結的水分來自樹蛙的皮膚、皮膚和肌肉之間、腹腔的器官周圍以及眼睛的晶狀體中。因此，一隻正在冬眠的樹蛙看起來就好像是個被凍住的塊狀物體。

話說回來，人類體內也有著大量的水分和一定的糖分，為什麼我們不能用這種方式把自己凍起來呢？

如果像樹蛙一樣在體內產生那麼多的糖分，人類是會死亡的。就算我們體內的糖分多到能使身體進入糖尿病昏迷（由糖尿病引起的以意識障礙為特徵的臨床綜合征），也依然需要在這個基礎上再多20倍的糖分才行。

也就是說，如果人類的體內結冰了，在細胞外部凍結的冰會從細胞內部吸取水分，直到細胞破裂粉碎為止。

小貼士：目前世界上已經出現了正在試驗中的人類冷凍技術，把人類或動物在極低溫的條件下深低溫保存，並且希望可以在未來通過先進的醫療科技使它們解凍後復活及治療。然而，這項技術是否可行還是未知數，也在法律和道德倫理方面存在著許多爭議，感興趣的朋友可以自己去了解一下噢。

「另一種糖也可以做到，就是甘油，但是樹蛙體內無法產生甘油。大自然是和葡萄糖共存的。」Storey說，「葡萄糖容易轉移，也容易被吸收。在秋天，樹蛙會為了過冬而瘋狂進食，它們的飢餓感上升，開始吃從蛾到螞蟻的一切能吃的食物。它們的體重增加了，這些重量來自於糖原，而不是脂肪。」

然後它們會在森林中找到一片乾燥的區域，在一些枯葉下面挖洞，開始凍住自己。到了春天，它們體內能解凍足夠多的葡萄糖，等身體暖和起來，就能在其他昆蟲出現之前尋找配偶，繁衍後代了。

野生動物抵禦嚴寒的方式是不是很奇妙？所謂「兵來將擋，水來土掩」，面對不同的生存環境，為了活下去，動物們也進化出了不同的應對方式。正在北半球的寒冬中想辦法取暖的你，會不會也很想擁有這些神奇的技能呢？

參考資料

Hank Harlow on the habits of bears http://www.abc.net.au/local/stories/2015/04/01/4208541.htm

Cryobiology: Frozen Wood Frogs and Adaptations for Survival https://owlcation.com/stem/Frozen-Wood-Frogs-and-Adaptations-for-Survival

人體冷凍技術，維基百科https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%BA%E9%AB%94%E5%86%B7%E5%87%8D%E6%8A%80%E8%A1%93

本文轉自：大自然愛好者微信平台

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