① 动物冬眠之谜 诱发物决定动物是否冬眠
在大自然中动物冬眠是一种非常奇妙的现象,不同的动物冬眠习惯与方式都不一样。比如说刺猬、松鼠以及青蛙都有冬眠习惯,科学家也通过不断探索研究发现动物的冬眠不仅有趣也很有价值。接下来呢就由本站我为大家揭秘动物冬眠之谜吧!
每年一到冬天,大自然就变得安静了许多。这是什么原因呢?原来是许多动物都要开始冬眠。在大自然中动物冬眠是很神奇的现象,很多动物在冬眠之前都会进行一段繁忙紧张的准备工作,比如说大吃大喝,,使体内的皮下脂肪大为增加,把自己养得又肥又胖,,有时积累的皮下脂肪竟会超过正常时的体重, 以备长期消耗之用。
每年冬季降临,各种动物为了避寒,往往采取相应的措施越冬。有的远走高飞,从寒冷的北方迁徙到温暖的南方。有的就地营窝,钻入安全地区睡大觉,少则睡上十多天,多则睡上二百多天(例如我国的刺猬)。动物在冬眠期间不吃不喝,体温降低,心脏跳动减慢,呼吸次数减少,新陈代谢迟缓,好象死了一样,所以这种现象又称作"假死"。
动物的冬眠现象早就引起了科学工作者的兴趣人们很需要解开这个谜--动物为什么有冬眠现象。这种科学研究是非常有意义的。人们观察了若干种动物冬眠,发现了许多意想不到的现象。
奇妙的动物冬眠现象
动物冬眠的时间长短不一。西伯利亚东北部的东方旱獭和我国的刺猬,一次冬眠能睡上200多天,而前苏联的黑貂每年却只有20天的冬眠。松鼠睡得更死。有人曾把一只冬眠的松鼠从树洞中挖出,它的头好像折断一样,任人怎么摇撼都始终不会张开眼,更不要说走动了。把它摆在桌上,用针甚至也刺不醒。只有用火炉把它烘热,它才悠悠而动,而且还要经过颇长的时间。
刺猬冬眠的时候,简直连呼吸也停止了。原来,它的喉头有一块软骨,可将口腔和咽喉隔开,并掩紧气管的人口。生物学家曾把冬眠中的刺猬提来,放入温水中,浸上半小时,才见它苏醒。动物的冬眠真是各具特色:蜗牛是用自身的粘液把壳密封起来。绝大多数的昆虫,在冬季到来时不是“咸虫”或“幼虫”,而是以“蛹”或“卵”的形式进行冬眠。熊在冬眠时呼吸正常,有时还到外面溜达几天再回来。雌熊在冬眠中,让雪覆盖着身体。一旦醒来,它身旁就会躺着1-2只天真活泼的小熊,显然这是冬眠时产的仔。
动物的冬眠,完全是一项对付不利环境的保护性行动。引起动物冬眠的主要因素,一是环境温度的降低,二是食物的缺乏。科学家们通过实验证明,动物冬眠会引起甲状腺和肾上腺作用的降低。与此同时,生殖腺却发育正常。冬眠后的动物抗菌抗病能力反而比平时有所增加,显然冬眠对它们是有益的,使它们到翌年春天苏醒以后动作更加灵敏,食欲更加旺盛,而身体内的一切器官更会显出返老还童现象。由此可见,动物在冬眠时期神经系统和肌肉仍然保持充分的活力,而新陈代射却降低到最低限度。今天医学界所创造的低温麻醉、催眠疗法,便是因此而得到的启发。
什么是动物冬眠?
冬眠也叫“冬蛰”。某些动物在冬季时生命活动处于极度降低的状态,是这些动物对冬季外界不良环境条件(如食物缺少、寒冷)的一种适应。熊、蝙蝠、刺猬、极地松鼠、青蛙、蛇等都有冬眠习惯。冬眠是一些恒温动物(哺乳类与鸟类)在寒冷冬季时其体温可降低到接近环境温度(几乎到0℃),全身呈麻痹状态,在环境温度进一步降低或升高到一定程度,或其他刺激下,其体温可迅速恢复到正常水平的行为。
动物冬眠的几种方式
(1)冬眠,就是睡觉。(2) 迁移住的地方。(3) 加厚自己身上的皮毛或者羽毛。(4) 贮存食物。(5) 产卵过冬。(6) 躲在安全的地方过冬。
动物冬眠的方式各式各样
1、蛇是集体冬眠的,它们互相搂抱在一起,一起冬眠,春天再醒来那样可以取暖,提高温度.如果单独过冬会冻死的,它和青蛙一样也是变温动物,聚在一起可以减少死亡率;
2、熊冬眠是因为冬天不容易找到食物,到了秋天它们就大吃特吃,使自己长胖,冬天就靠脂肪来提供养料;
3、一般来说,猫的冬天不用特别保暖,因为它们的毛已经提供了足够的保护.而且当它们感到寒冷时,它们会自己去寻找温暖的地方藏身.如果它们毫不客气的上了你的床,甚至钻进了你的被窝;
4、蝙蝠也是冬眠的.它在山洞里用后足的尖爪攀住石缝,头朝下悬在空中,一吊就是半年;
5、刺猬冬眠时,蜷缩一团,远看好象一个大绒球.它在巢穴中冬眠时,体温下降到9度.冬眠中的刺猬会偶尔醒来,但不吃东西,很快又入睡了.冬眠的刺猬如果过早醒来会被饿死的;
6、有的动物如候鸟,会非到南方去过冬.如天鹅,平时聚居在北方,秋天便携老带幼,到长江中下游一带过冬,来年春天再返回繁殖地生儿育女;
7、丹顶鹤,本来生活在北方,也都是定期飞到南方过冬,春天再北返;
8、杜鹃,黄鹂,小燕子等,它们是随着气候变化而迁徙的鸟;
9、有些动物一般在原地过冬,如喜鹊,麻雀,兔子等;
10、我知道有些动物事先储备好粮食在洞里过冬,如小蚂蚁,小松鼠等;
11、我们中国独有的珍贵的中华秋沙鸭就世世代代生活在美丽富饶的长白山.它们每年冬季飞到南方过冬,春天飞回故里.它们喜欢以现成的树洞为家。
动物冬眠是否有什么东西促成?
科学家曾做过这样的实验:从冬眠的黄鼠身上抽出血液,注入到活蹦乱跳的黄鼠的腿部静脉中,结果这只被注入血液的黄鼠便进入冬眠状态。这说明,冬眠的黄鼠血液中,可能含有某种能诱发自然冬眠的物质。进一步实验表明,诱发冬眠的物质主要存在于血清之中,而且很小,足以通过分子筛。
科学家又做了另一实验:将冬眠期和活动期的黄鼠的血清混合,注射入活动期的黄鼠中,结果黄鼠的冬眠时间推迟了。这说明活动期黄鼠的血清中可能含有一种抗诱发物,起了抵制作用。
因此,科学家初步认为,动物冬眠与苏醒是这样形成的:秋冬季节,诱发物多了,渗进动物组织内部,促进了动物的冬眠;到了春季时,抗诱发物多了,抑制了诱发物,动物就苏醒过来了。这种诱发物和抗诱发物之间的变化,决定了动物冬眠与否。
冷血动物昆虫如何度过漫长冬季?
昆虫学家进行了长期的观察和研究,终于查明了昆虫越冬的部分奥秘。冬天,为了防止汽车散热器结冰,人们要加人防冻液。昆虫竟然也会采用相似的办法,在严寒的冬季保护自己。在冬天,昆虫要保持活力,不被冻僵是至关重要的。活的组织一旦被冻结,膨胀的冰晶体势必使细胞膜受到破坏,造成致命的创伤。
当细胞里液体不足,不能保持维护生命所必需的酶活性时,即使没有被完全冻结,也会造成死亡。那么,昆虫是怎样解决这一难题的呢?它们主要是靠降低体内液体的冰点,从而提高抗寒能力,办法就是产生大量的“防冻液”。昆虫是怎样制造防冻液的呢?天暖之后又怎样将防冻液除掉呢?为什么要除掉防冻液?
这些问题直到现在仍找不到答案。值得补充的是,科学家们又发现,蛙类也会自制防冻液。在实验室中,科学家们将许多青蛙冷冻起来,5-7天后,再慢慢地使之解冻,这些青蛙解冻后依然活着。经过认真分析和研究,科学家们终于发现了青蛙能够存活的秘密。他们在这些青蛙的体液中发现了一种人们在防冻剂中常用的物质:丙三醇。与昆虫相似的是,到了春天,这些青蛙的液体中再也找不到这一物质了。
美国科学家道厄的动物冬眠实验
道厄的实验之一:一九六八年三月,从正处在冬眠的黄鼠身上抽取了三毫升血,注射到两只刚苏醒的黄鼠的腿静脉中,并且放在摄氏七度冷房内。几天后,这两只黄鼠又进入了冬眠。同年六月,又从这两只再次进入冬眠的黄鼠身上抽取血,并立即注射到另三只处于活动期黄鼠的腿静脉中,结果这三只黄鼠也进入了冬眠状态。同年七月,又从这三只黄鼠身上抽取血,并立即注射到另外五只处于活动期黄鼠的腿静脉中,它们也同样进入了冬眠状态。此外,道厄等人还从冬眠旱獭身上抽出血,注射到尚未冬眠的黄鼠静脉中,结果黄鼠也进入了冬眠状态。
道厄的实验之二;在以上实验基础上,又从活动期黄鼠身上抽取血液,注入到未处于冬眠状态的黄鼠静脉中,但这些黄鼠并未进入冬眠状态。
道厄的实验之三:一九六九年到一九七O年冬天,将二十一只实验黄鼠分为三组,各装上一只热敏电阻小温度计。三组黄鼠又分别注射了旱獭的冬眠血清、黄鼠的冬眠血清、活动期黄鼠的血清。经过几天观察,发现凡注射冬眠动物血清的实验黄鼠体温都下降了(这是冬眠的现象之一),有的则进入了真正的冬眠状态。随后,又将三组黄鼠全部放入冷房中,发现十四只接受冬眠血清的黄鼠全部进入冬液状态,而另七只注射活动期血清的黄鼠却始终处于活动状态,并未进入冬眠期。这个实验表明:冬眠诱发物质不论在冬季或在夏季,不论在冷环境中或在暖环境里。都能起着诱发动物冬眠的作用。
道厄的实验之四;一九六九年又抽取冬眠时间长短不同的动物的血,注入活动期动物的静脉中。结果是;连续冬眠两、三周动物身上的血液,比刚进入冬眠状态动物身上的血液,能更加有效地诱发未冬眠的动物进入冬眠。换句话说,冬眠时间越长的动物,其血液中所含诱发冬眠的有效物质越多。可见,这种有效物质的多少,是促使动物进入冬眠状态快慢的原因。 道厄的实验之五:为了查明诱发冬眠的物质究竟是存在于血细胞中,还是存在于血清里,又用离心机把血液分离为血细胞和血清;再将血清通过分子过滤器"筛滤",分为残留物质与滤过物质。随后,将血细胞、残留物质(未通过分子过滤器的物质)、滤过物质,分别注射到黄鼠体内。实验结果表明:血细胞、残留物质均不能促使动物冬眠,只有那种小到足以通过分子过滤器的物质,才能起到诱发动物冬眠的作用。 请问:以上的五个实验,各用的是哪一种确定因果关系的逻辑方法?
至今为止人类科学领域还尚未真正揭开动物冬眠之谜,不过各种各样的动物冬眠习惯和方式也是及其有趣的~~~
② 科学家们认为动物为什么会冬眠
人工降温并不能保证所有的冬眠动物都入眠;不少冬眠动物每到冬季就会自动停止或拒绝进食,而并非是食物不足。
科学家们用黄鼠进行试验。他们从正在人工条件下冬眠的黄鼠身上抽出血液,注射到活蹦乱跳的、生活在盛夏的黄鼠静脉中,后者随即进入了冬眠状态。这表明,正在冬眠的黄鼠血液中,可能存在一种诱发冬眠的物质。
1983年,科学家从松鼠脑中抽提了一种抗代谢激素,他用这种激素注射到无冬眠习性的小鼠身上时,会明显降低它的代谢率,体温也降至10度左右,由此可见激素代谢也可能是诱导冬眠的另一途径。
最近,又有科学家从动物细胞膜上的变化,这一新角度探讨了冬眠机理。但细胞膜变化与神经传导如何联系作用,细胞膜变化是否真是冬眠的关键因素还有待研究。
总之,要解开冬眠之谜,还有待于人们不懈地努力探索。
③ 富兰克林解开蟾蜍“冬眠”百万年之谜是什么
1782年的一天,法国巴黎郊外采石场的一位工人敲开一块大石头,发现在许多敲碎的石块里有四块小石头会动。待他定睛一看,竟是四只活着的蟾蜍。
蟾蜍怎么会跑进既无缝又无洞的石头中去呢?而且这一带是干涸的石灰岩层,至少有一百多万年的历史,其中哪来这种动物?在场的人们百思不得其解。
凑巧,美国科学家富兰克林打此路过,他饶有兴趣地观看了正在爬行的小东西和它们的藏身之处,扫视了一下周围的地形地貌,又取来小铁锤在石头上敲击了几下,然后对大家说出了缘由。原来,早在一百万年前,蟾蜍在这里的泥洞里冬眠。由于地壳变化,天长日久,此地逐渐变成岩石,于是,它们便“冬眠”在这里,直到一百万年后人们劈开石头,这些一觉睡了百万年的冬眠冠军才重见天日。
④ 动物冬眠的奥秘是怎么样的
冬眠,是某些动物抵御寒冷、维持生命的特有本领。冬眠时,它们可以几个月不吃不喝,也不会饿死,最令人不可思议的是,母熊竟在冬眠期间生育,当双胎小熊从洞穴里出来时,体重竟达到5磅了。这段时期,小熊是靠吮吸沉睡中的母熊乳汁生活的。
从冬眠中苏醒的北极熊
对动物冬眠的现象,科学家进行了几个世纪的研究。他们发现,动物皮层下有白色脂肪层,可以防止体内热量散发。在冬眠动物的肩胛骨和胸骨周围还分布有褐色脂肪,好像电热毯一样,产生的热量比白脂肪快20倍,而且环境温度越低,热量产生越快。当气温下降时,冬眠动物的感觉细胞向大脑发出信息,刺激褐脂肪里的交感神经,使动物的体温刚好保持在免于冻死的水平。
人们虽然已经了解了动物的生理变化,可是,究竟是什么原因促使动物冬眠呢?黑熊在进入冬眠约1个月之前,每24小时就有20小时在吃东西,每天摄取的热量从7千卡增加到2万卡,体重增加也超过100磅。看来,这些都是受动物准备冬眠的一种或几种激素所控制的。也就是说,冬眠动物的体内有一种能诱发自然冬眠的物质。
为证实以上推测,科学家曾对黄鼠进行实验。他们把冬眠黄鼠的血液注射到活动的黄鼠的静脉中去,然后把活动的黄鼠放进7℃的冷房间。几天之后,它们就进入了冬眠。接着又用相同的方法使许多山鼠也冬眠了。这些试验表明了诱发自然冬眠物质存在的可能性。
人们又从冬眠动物的血液中分离出血清和血细胞,并分别注射到两组黄鼠体内。不久,它们也都冬眠了。再用血清过滤后得到的过滤物质和残留物质,分别给黄鼠注射,发现只有过滤物质才引起冬眠。人们从中得到启示:诱发冬眠的物质是血清中极小的物质。有趣的是,用冬眠旱獭的血清诱发黄鼠冬眠效果最好,不论是冬天或夏天,都能诱发黄鼠进入冬眠。
科学家又进行了另一些实验,将冬眠期和活动期的黄鼠的血清,过滤成过滤物质和残留物质,按照不同比例混合后,注入黄鼠体内。结果发现,它们冬眠开始的时间却推迟了。因此人们又得到启示:动物血清中可能含有一种抗诱发物,起了抵消诱发物的作用。
因此,人们得出初步结论:形成冬眠不光是决定于诱发物,还决定于诱发物和抗诱发物之间的互相作用。动物是全年在制造诱发物的,而抗诱发物只是在春季一段时间才产生。秋冬季节,诱发物多了,就促进了动物冬眠;到了春季,抗诱发物多了,抑制了诱发物,动物就从冬眠中苏醒过来。
动物冬眠的研究虽然取得了一些进展,但还有许多奥秘没有被揭示。如控制动物冬眠的激素到底是什么物质?动物内脏器官在冬眠时是怎样改变功能的……只有揭开这些奥秘,人们才能更全面地认识动物的代谢功能和生理功能,为农业、畜牧业和医学,甚至为航空航天技术提供有益的启示。
⑤ 动物冬眠有什么秘密
一些不耐寒的动物经常用冬眠度过不利季节,这已成为一种习性。每年霜降前后,气温逐渐降低,池塘中的蛙鸣消失了;令人生畏的蛇也不知盘缩到什么地方;长着肉翅膀的蝙蝠倒挂在阴暗的屋梁或洞壁上,开始它的长睡;鼹鼠、仓鼠、穴兔、刺猬等也躲入洞穴,进入一种不吃不动的休眠状态。此时动物的体温降到同气温接近,呼吸和心率极度减慢,新陈代谢降到最低限度。
然而热血动物与冷血动物的冬眠是不同的,冷血动物的温度,取决于外部的环境,它们体温的升高或降低完全是被动的。而热血动物的冬眠则能把自己的体温精确而有目的地加以控制。它们能够逐步降低体温,一直降到一定的限度,进入冬眠状态。当它们出眠时便把制造热量的器官充分调动起来,在几小时内把体温恢复到原有水平。
这种热血冬眠动物所具有的制造热量、补尝体温消耗和保持恒温的高级、复杂的生理现象引起了科学家的注意,并作了许多研究,但迄今为止,有关动物冬眠诱因和生理机制还是各有各的说法。
行为生理学家把引起动物特有行为的外界信号称为刺激。外界刺激越多,内部本能的适应能力越强。因此,他们认为动物冬眠主要是外界刺激所致。这个刺激主要来自两方面:一是环境温度的降低,二是食物不足。
上述观点遭到许多人的反对,理由是:人工降温并不能保证所有的冬眠动物都入眠;不少冬眠动物每到冬季就会自动停止或拒绝进食,而并非是食物不足。
科学家们用黄鼠进行试验。他们从正在人工条件下冬眠的黄鼠身上抽出血液,注射到活蹦乱跳的、生活在盛夏的黄鼠静脉中,后者随即进入了冬眠状态。这表明,正在冬眠的黄鼠血液中,可能存在一种诱发冬眠的物质。
一九八三年,科学家从松鼠脑中抽提了一种抗代谢激素,他用这种激素注射到无冬眠习性的小鼠身上时,会明显降低它的代谢率,体温也降至10℃左右,由此可见激素代谢也可能是诱导冬眠的另一途径。
最近,又有科学家从动物细胞膜上的变化这一新角度探讨了冬眠机理,但细胞膜变化与神经传导如何联系作用,细胞膜变化是否真是冬眠的关键因素还有待研究。
总之,要解开冬眠之谜,还有待于人们不懈地努力探索。
⑥ 动物冬眠之谜是什么
冬眠,是某些动物抵御寒冷维持生命的特有本领。冬眠时,它们可以几个月不吃不喝,也不会饿死。最令人不可思议的是,母熊竟在冬眠期间生育。当双胎小熊从洞穴中出来时,体重竟达到5磅了。
对动物冬眠的现象,科学家进行了几个世纪的研究。他们发现,动物皮下有白色脂肪层,可以防止体内热量散发。在冬眠动物的肩胛骨和脑骨周围还有褐色脂肪,它产生热量的速度比白色脂肪快20倍,而且环境温度越低,热量产生越快。当温度下降时,冬眠动物的感官向大脑发出信息,刺激褐色脂肪里的交感神经,使动物的体温刚好维持在免于冻死的水平。那么,又是什么原因促使动物冬眠呢?科学家曾对黄鼠进行实验。他们把冬眠黄鼠的血液注射到活动的黄鼠的静脉中去,然后把活动的黄鼠放在7摄氏度的冷房间。几天以后,它们就进入冬眠。同时,人们又从冬眠动物的血液中分离出血清和血细胞,并分别注射到两组黄鼠体内,不久,它们也都冬眠了。再用血清过滤后得到的过滤物质和残留物质,分别给黄鼠注射,发现只有过滤物质才能引起冬眠。人们从中得到启示,诱发冬眠的物质是血清中极小的物质。科学家们又进行了进一步实验,将冬眠期和活动期的黄鼠的血清,分别过滤后,按照不同比例将过滤物质混合,注入黄鼠体内。结果发现冬眠的开始时间推迟了。因此人们又得到启示:动物血清中可能含有一种抗诱发物,起抵消诱发物的作用。由此可以得出结论:冬眠既决定于诱发物,还决定于诱发物和抗诱发物之间的相互作用。不过,这还有许多奥秘尚未解开。
⑦ 未解之谜:动物为什么要冬眠是因为生物钟吗
如果说春天是万物复苏,百花齐放的季节,那么冬天就是许多动物争先恐后进入冬眠的季节。很多动物在冬天会进入冬眠状态,冬眠时几乎不需要摄入能量,热量散失也会降低到最小。那么你知道,为什么动物要进行冬眠吗?
哪些动物会进行冬眠?什么时候进入冬眠状态?
还有一种观点认为,动物之所以会进行冬眠,其实是它们体内的生物钟发挥作用的结果,这种观点认为,生物钟对于冬眠动物的控制不仅仅是何时进入冬眠状态,还会控制它们每年冬眠时体内的代谢状况,恒温动物冬眠状态时体温会变化也是它们在漫长的进化中已固定下来的一种生物节律。生物钟控制学说虽然也有一定可信度,但是缺少事实性的根据。
⑧ 动物冬眠的秘密是什么
冬眠(英语:Hibernation),也叫“冬蛰”。某些动物在冬季时生命活动处于极度降低的状态,是动物对冬季外界不良环境条件(如食物缺少、寒冷)的一 冬眠的青蛙
种适应。蝙蝠、刺猬、极地松鼠等都有冬眠习惯。冬眠是一些恒温动物(哺乳类与鸟类)在寒冷冬季时其体温可降低到接近环境温度(几乎到0℃),全身呈麻痹状态,在环境温度进一步降低或升高到一定程度,或其他刺激下,其体温可迅速恢复到正常水平。 冬眠,是变温动物避开食物匮乏的寒冷冬天的一个“法宝”。你看,冬天一到,刺猬就缩进泥洞里,蜷着身子,不食不动,它几乎不怎么呼吸,心跳也慢得出奇,每分钟只跳10~20次。如果把它浸到水里,半小时也死不了,可是当一只醒着的刺猬浸在水里2~3分钟后,就会被淹死,这是为什么呢? 冬眠时,动物的神经已经进入麻痹状态。有人曾用蜜蜂进行试验,当气温在7~9℃时,蜜蜂翅和足就停止了活动,但轻轻触动它时,它的翅和足还能微微抖动;当气温下降到4~6℃时,再触动它却没有丝毫反应,显然它已进入了深沉的麻痹状态;当气温下降到0.5℃时,它则进入更深沉的睡眠状态。由此可见,冬眠时神经的麻痹深度是与温度有密切关系。 另外,冬眠时,动物体温显着下降。据研究,黄鼠在130个昼夜的冬眠时间中,共放出70卡热量,但冬眠过后的13.7个昼夜中,就能放出579卡热量。一般来说,动物在冬眠过程中,每昼夜只能放出0.5卡热量,但在它苏醒后,兴奋的时候,每昼夜则能放出42卡热量。由此可见,冬眠动物体温下降时,机体内的新陈代谢作用变得非常缓慢,所以仅仅能维持它的生命。 动物皮下脂肪,一方面可以保持体温,更重要的是供给冬眠时体内的消耗。一般动物在冬眠前的体重,都比平时增加1~2倍,冬眠之后,体重就逐渐减轻。如冬眠163天的土拨鼠体重减轻35%;冬眠162天的蝙蝠体重可以减少33.5%。 冬眠的动物
动物在冬眠时,血细胞还会大大减少。平时,1立方毫米土拨鼠血液中,会有12180个白细胞,但冬眠时平均只有5950个,然而,让人奇怪的是,尽管体内“卫士”──白细胞大大减少,但冬眠动物却从来没有发现生病的。那么,为什么每年到一定的时候,动物就会进入冬眠呢? 哺乳动物中的单孔目、有袋目、食虫目、翼手目、啮齿目及灵长目中的个别种类,鸟类中的褐雨燕及蜂鸟等都有冬眠行为,称之为冬眠型动物。这类动物体型较小而代谢率较高,比大型的恒温动物,相对地要消耗更多的能量才能维持恒定体温。熊及臭鼬等动物在冬季呈麻痹状态,但体温不降低或降低少许,且易觉醒,有半冬眠动物之称。变温动物到冬季亦呈麻痹状态,但它们的体温是随环境温度被动地变化,在温度降低到可耐受温度以下时,不会被激醒,而是被冻死。这种行为与恒温动物的冬眠完全不同。称之为蛰眠。 冬眠型动物的年度周期可分为非冬眠季节(生殖季节)与冬眠季节。北京地区的刺猬约于3月底出眠,并立即进行生殖活动,完成生殖后便转入肥育期,一直到10月初,是非冬眠季节;10月-3月是冬眠季节。此时,动物蜷缩不动,不吃不喝,代谢率降低到最低水平。在这两个季节里,动物的生理状态迥然不同,但又互相依存。非冬眠季节后期的肥育为冬眠储存能量,在冬眠季节后期,性腺开始发育,动物出眠后便可立即进行生殖活动。冬眠型动物在非冬眠季节中,其体温是恒定的,而在冬眠季节体温是可变的。故特称为异温动物。在非冬眠季节里其体温也有2~5℃的波动,而与其亲缘相近的非冬眠型动物的体温波动仅0.5℃左右。此外,冬眠型动物对低温的耐受能力也显然地大。人的致死低体温是29~26℃,大鼠是15~13℃,而冬眠型动物则可耐受接近0℃的低体温,甚至超冷状态,如蝙蝠超冷到-9℃仍可复苏,自动产热使体温上升到正常。这是异温动物区别于恒温动物或变温动物的重要特征。
编辑本段概念辨析
动物以中止生活活动的状态去越冬,称为冬眠。通常是指恒温动物季节性的非活动状态,但广义地也适用于陆生变温动物(节肢动物、陆生贝类、两栖类、爬虫类等)的越冬。变温动 冬眠的老鼠
物的体温随着冬季的到来与外界温度一起下降,以至很快变得不能进行生活活动的状态。但在这之前,则向避风和温度下降不剧烈的地方移动而进入冬眠。一般多选择阳坡的地下或石头下面等处。作为冬眠的准备,动物在体内蓄积脂肪。对于昆虫类,可依种的不同,分别选择卵、幼虫、蛹、成虫的某一个阶段越冬。 恒温动物中的冬眠动物有刺猥、松鼠、山猫、蝙蝠等小形哺乳类。它们与大形动物相比,其体表面积与体积之比大,因而放热比例也大,在冬季缺乏维持体温所需的产生能量的食物。所以冬眠就是对这些条件的一种适应。寒冷、食物和水的不足以及昼间缩短等刺激,作用于脑下垂体—内分泌系统而诱发冬眠,不过发生机制尚不甚清楚。为了准备冬眠,在体内合成大量脂肪,或者把食物贮藏在巢穴内。组织脂肪的不饱和度增高,融点下降。体温缓慢下降,形成仅比外界温度高0.5—2.0℃的状态。心搏数、呼吸数、代谢量仅成正常状态的几十分之一。血糖也下降,血清中的Mg2 增加。冬眠动物与非冬眠动物相比,以及冬眠期与非冬眠期相比,其组织的抗寒性强,特别是细胞膜的机能可在极低的温度下保持正常。在冬眠中,体温调节机能并没有完全丧失,当体温达到某一限度时,调节机能发生作用,有的开始苏醒而活动。许多种动物在冬眠期间能定期苏醒,进行排泄和食物。与进入冬眠的情况相比,而苏醒时的体温变化(上升)快。在交感神经系统的支配下,颈部和肩甲部的褐色脂肪组织活化,产生大量的热量。这种热随着血流传到身体各部。以肉为食物的熊和臭鼬冬天守在洞里,则不属于上述的真正冬眠,而是近于睡眠的状态,体温的下降只在数度以内,对外界的刺激能立即做出反应。
编辑本段分类阶段
冬眠可分为入眠、深眠和出眠3个阶段。入眠动物体温开始降低到稳定地接近环境温度的过程,大约需要一到数日。
入眠
入眠的外界刺激因素主要是温度。各种动物入眠的环境温度上限相差很大:蝙 冬眠的蛇
蝠是24~28℃、刺猬27℃左右、黄鼠20~22℃、仓鼠9~10℃。光照、食物及饮水的供应也影响入眠。入眠的内部因素主要是体重。一般认为,体重迅速增加直到较稳定地停留在较高水平,则是动物已具备入眠的内部条件。否则环境温度虽低但动物仍不入眠。待体温调定到接近环境温度后,便进入深眠。
深眠
此阶段长短不定,一般可达数月之久。这时的生理状态发生极大变化。呼吸明显减少,如刺猬的呼吸运动,从常温的每分钟6~18次,降到每分钟1~3次(28~18℃)。在此阶段有时还出现一种间歇式 (阵发性)呼吸,即在短时期较快地连续呼吸之后有一个较长的停息。与恒温动物不同,冬眠动物的间歇性呼吸属于正常的生理状态。与此同时,循环系统亦发生显着变化,心率极度减慢,冬眠蝙蝠的心率由正常的每分钟330~920次降到每分钟30次,蜂鸟由每分钟480~1200次降到每分钟48次,黄鼠由每分钟 300次降到每分钟4~7次。同时血压亦极低,仓鼠和土拨鼠的血压从常温状态的 100毫米汞柱降到50毫米汞柱,刺猬从113毫米汞柱降到35毫米汞柱。此时外周血管广泛收缩,只有最重要的胸腔器官及脑部保持着低水平的血液循环。这样就最大限度地节约能量,而保证生命活动的继续。当环境温度回升到一定高度时,深眠动物便迅速激醒,体温回升以及各系统功能恢复到正常状态(出眠)。
出眠
刺猬的出眠温度约为6~9℃(2~15℃),达乌尔黄鼠约为10℃。除这种自发性激醒外,其他外因,如电、机械、寒冷或加温、化学刺激以及注射药物或激素都可以使冬眠动物激醒。激醒初期,呼吸由节律性转变为间歇性。经过几次阵发性呼吸之后,又变成节律性呼吸,而且频率越来越快,如刺猬可达每分钟60次,待苏醒后又趋向平静,变成每分钟36~40次。心率也一样逐渐加快到超过正常水平,然后又恢复平静,这种呼吸和心率的亢进与激醒开始时的战栗产热有关。与此同时,身体前部的血管舒张,加强心、肺和脑的血液循环,待身体前部复温后,身体后部血管才开始舒张并迅速复温。由于这样的主动复温,使得整个过程只需1.5~2.5小时便可使体温上升30多度而完全苏醒。 在冬眠过程中,动物是处于活动(常温)与麻痹(低温)交替的冬眠阵状态。活动时期约为8小时至2天。有些种类动物在此期间进行排泄或进食。大多数种类动物不进食,但进行某些生理平衡的调整。冬眠动物在长达 100多天的冬眠季节内不吃不喝而仍维持生命,是由于有充足的能量储备,而代谢又降到最低水平,为活动时的1~2%。其呼吸商接近0.7,主要靠氧化脂肪来供给能量和水分。冬眠型动物在肥育期内便储存了相当于体重30~50%的脂肪,大多数集中于皮下,不仅供给能量还有保温作用。冬眠型动物的褐脂较非冬眠型多,而经过冬眠后又减少最多。曾被人认为是与冬眠有关的内分泌腺,有冬眠腺之称。现知与冬眠动物的激醒有密切关系。
编辑本段诱发因素
冬眠的诱发因素是些外在因素,如环境温度的下降和秋季食物短缺。但一些专家 冬眠的松鼠
认为,逐渐缩短的白昼是一种冬眠信号,它会导致一些内在因素的改变,如激素水平的变化和季节性变化的生物钟的调节。生物钟看来会影响动物的行为,如脂肪贮存和为冬眠作准备。还有正待研究的关于冬眠地点高浓度二氧化碳的麻醉作用,可能也是冬眠的诱发因素。环境温度的升高和代谢产物的积聚可能都是觉醒信号。冬眠动物在觉醒时慢慢升高自己的体温。荷尔蒙会导致褐色脂肪组织的分解,为体温初步升高提供能量。当体温到达15摄氏度时,肌肉会开始颤抖,进一步暖和身体。在有着重要器官的胸部和头部温度会比起其它身体部位更快的恢复。冬眠的长短随动物而异。欧洲刺猬3到4个月。冬眠鼠可睡上6到7个月。但不能简单认为,冬眠是一个长达数月不间断的过程,相反,更常见的冬眠是间歇性的,长的休止状态,低的新陈代谢中插有短暂的觉醒状态。但动物不能经常回复到醒的状态,因为每次醒来都是要耗能的,醒的次数太多会导致脂肪贮存过早耗尽,以致在来年春天的真正觉醒时无“脂”可用。 动物的冬眠受自然条件影响最大。外界刺激越多,内部本能的适应能力越强。首先,外界温度对动物冬眠有重要影响。当周围环境温度在5℃一10℃时,最宜引起冬眠。其次,食物的缺乏是促成冬眠的因素。对于鸟类,一般只要限制食物或者是让它饥饿,它就会立即进入昏睡状态。再次,光也是引起冬眠的重要外界条件。如果光线时间减少或昏暗时,动物便很快开始冬眠。
编辑本段调节机制
由以上所述的呼吸、循环和体温的调节活动,可知中枢保持着积极活动。用放射自显影方法研究金背黄鼠的中枢活动,发现在入眠、深眠及激醒等不同的阶段,其中枢活动的核团都不一样,说明冬眠的各阶段是由不同的中枢调控的。尚未发现调控冬眠的特定中枢核团。脑电图的研究指出,冬眠时可能只有10%的神经元处于活动状态,冬眠和睡眠的脑电图颇为相似,因此可以认为冬眠可能属于慢波睡眠的体温调节扩展。控制体温调节的视前区-下丘脑前部(PO/AH)在冬眠过程中也起着调控作用。升高冬眠型 冬眠的鱼
动物 PO/AH区的温度,可引起代谢产热减少而直肠温度下降;反之,降低此区的温度则增加产热引起直肠温度上升。这种反应与非冬眠型动物是一致的。而在深冬眠的动物则无此反应,若将PO/AH的温度降到1℃以下,这个反应又恢复,并引起激醒。而当动物正在激醒,体温上升时加温PO/AH,动物又会回到深眠中去。这表明冬眠动物的体温下降,并非体温调控失败,而是主动地扩大适应能力。冬眠动物对外界临界温度变化的监测,由警戒温度感受器执行,现知黄鼠的警戒温度感受器在中枢神经内部,而冬眠睡鼠则在后腿。 人们认为冬眠过程受多种内分泌腺体所调节,但是不同的实验动物或不同的方法所得到的结果很不一致,甚至互相矛盾。故这方面的进展甚慢。报道较多的是松果腺和甲状腺与冬眠的关系,较为肯定松果腺为冬眠所需。甲状腺在冬眠时则减退,甚至在肥育期便开始减少分泌,以利脂肪的积累。5-羟色胺也参与某些动物的入眠过程。有学者曾在冬眠动物血液中发现冬眠触发物及抑制物。把触发物注射到活动动物体内,能诱使十三线黄鼠在非冬眠季节入眠,如加入抑制物则能阻止触发物作用。但这一发现还有待进一步证实。
编辑本段冬眠动物
冬眠动物简介
地球上可控制自己体温的动物,称为恒温动物。可因环境温度改变而调节体温的动物,称为变温性动物,这些变温动物在冬天寒冷时,体温随着下降,而活动也跟着停止,此时体内对能量的消耗也随着减少,如此在不吃食物的状态下也能维持生命。 “冬眠”的种类分为3种,第一种为蛇及蛙等两栖爬虫类的冬眠,其体温与周围环境配合,如环境温度下降则体温跟着下降而进入冬眠状态,己无法进行调节。 第二种为松鼠等动物其体温于平时保持恒温性,在进行冬眠时,可将自己体温下降到接近环境周围之温度,但为了避免体液在0℃以下结冻,其体温维持在5℃之间。 第三种为熊类,熊在冬眠时其体温只下降几度℃,但能长时间不进食而呈睡眠状态,在严紧的分类下应该是近于睡眠和冬眠之间。冬眠的哺乳类动物与人类身体构造上一定有什么不一样吗?答案是否定的。两者器官和组织没有差异性,只不过是冬眠的哺乳动物能够利用特殊因子来控制神经荷尔蒙系统调节器官的代谢状态,如果能找到这种控制的遗传因子,将来人类或其他动物进行冬眠也不无可能性。在我们台湾因为天气温暖,所以动物的冬眠时间应该很短暂,尤其是动物园内属于可冬眠性的动物在保温及避寒的设施下于冬天还是能活动自如的。 冬眠的哺乳动物 啮齿目 栗鼠、欧洲睡鼠、金仓鼠 翼手目 蝙蝠 食虫目 刺猬 还有青蛙 蛇 找不到有蝎子。
冬眠行为
在秋季冬眠动物机会寻找冬眠的地方:中空的树干和地穴等,并在里面铺上草、秸秆、叶子和毛等作垫。在这么一个布置好的栖身之处它们会成群的蜷缩着身子,耷拉着眼皮,以这种低耗能的形式-Torpor(拉丁语:迟钝),度过冬天。它们的体温会降至1到9℃。所有身体机能会大幅下降。呼吸很弱,心跳变慢,对外界刺激的敏感性下降。如果用红外线摄影机拍摄冬眠的蝙蝠,会看到蝙蝠的身体呈暗蓝色。例如土拨鼠在冬眠状态下,体温会从39降至7℃。心跳从原来的每分钟100下跌至2到3下。呼吸频率可以延至一小时一次。肠和肝的代谢产物会收集在肠的下部,并且在苏醒的时候被排出。动物在冬眠时会停止进食,或者是在短暂的苏醒状态中进行摄食。冬眠动物靠的是它们自身的脂肪度日,特别是肩胛骨间棕色脂肪组织(IBAT)。这种组织位于肩膀和颈部,是非常重要的能量来源,特别是在外界温度升高动物从冬眠状态中苏醒过来的时候,这个过程长达数小时。苏醒过程的后半段,动物通过身体颤抖,(屈肌和伸肌同时收缩,一种高放能动作)可将体温提升到正常水平。温度越高,动物呼吸得越快。
冬眠的长短
冬眠的长短随动物而异。欧洲刺猬3到4个月。冬眠鼠可睡上6到7个月。但不能简单认为,冬眠是一个长达数月不间断的过程,相反,更常见的冬眠是间歇性的,长的休止状态,低的新陈代谢中插有短暂的觉醒状态。但动物不能经常回复到醒的状态,因为每次醒来都是要耗能的,醒的次数太多会导致脂肪贮存过早耗尽,以致在来年春天的真正觉醒时无“脂”可用。
觉醒在春季
春季觉醒的原因一直未明。环境温度的升高和代谢产物的积聚可能都是觉醒信号。冬眠动物在觉醒时慢慢升高自己的体温。荷尔蒙会导致褐色脂肪组织的分解,为体温初步升高提供能量。当体温到达15℃时,肌肉会开始颤抖,进一步暖和身体。在有着重要器官的胸部和头部温度会比起其它身体部位更快的恢复。
冬眠对记忆的负面作用
维也纳大学在对欧黄鼠的研究中发现,长达数月的冬眠会对冬眠动物的记忆构成负面影响。相比起没有进行冬眠的动物,欧黄鼠在冬眠后无法解决它们在冬眠前已学习过的任务,如在迷宫中找到正确路线,或者是控制食物机器的杠杆。一个可能的解释是,冬眠会降低神经的活性。科学家甚至已证明,脑部的神经元连接会在冬眠中断开。
编辑本段概念辨析
冬休
棕熊在其巢穴里的冬休(德文:Winterruhe)与冬眠不一样,在冬休过程中,棕熊的体温并不如真正的冬眠动物那样大降。这种没有大规模降温的冬休也会在獾,松鼠和浣熊身上看到。这些动物在这种冬休状态中会经常醒过来,换一下睡的姿势。棕熊会在自己的窝里这样半睡半醒的度过7个月,期中不吃不喝,也不排便,只靠自己的脂肪度日。美国科学家发现,这种半睡状态是由一种名为冬眠诱导触发子 (Hibernation Inction Trigger HIT)的荷尔蒙引起的。这些物质能够使棕熊既能度过冬天,又不至于丧失其肌力。一个人会在相似的状态,如在病床上,丧失其90%的肌力。
鹿的冬天静息状态
最近发现,土生的鹿也会在冬季降体温降至15℃进入静息状态。通过将其新陈代谢率降至晚间水平,可以使得鹿度过这严寒的季节。 维也纳大学兽医研究发现,食物的丰足会影响这种对体温和新陈代谢的调节机制。蛋白质丰富的食物,这在冬季并不常见,可能会不必要地提高动物的新陈代谢率。因此,在冬天不恰当的喂饲会导致春季饥荒的发生,因为冬季时鹿的新陈代谢并没有下降,在森林里对草料的消耗过大,导致春季的草料短缺。 维也纳大学兽医学研究者相信,冬眠和冬休的界限不再清晰。很多动物都能通过相似的调节机制降低新陈代谢和体温,海豹和鲸在长时间的潜泳中也可能会运用到相同的机制。
变温动物的僵冷状态
与冬眠形成对比的还有僵冷状态,这可在很多在一些特定气候区域生活的变温动物中可见–蜗牛,一些昆虫,大部分的爬行动物(蛇,龟,蜥蜴)和两栖动物(蟾蜍,蛙。蝾螈会有3到4个月,慢缺肢蜥和龙纹蝰蛇有4到5个月,雨蛙和沙蜥蜴则有5到6个月的僵冷状态期。
夏眠和干眠
还有夏眠,在热带生活的鳄鱼和蛇(如死亡蝮蛇)会在旱季躲在泥潭等地点过夏。在温带生活的勃艮第蜗牛会在缺水的状态下进行夏眠或曰干眠。还有一些蛙和蟾蜍例如饰纹角花蟾(Ceratophrys ornata)或者是非洲的牛蛙(Pyxicephalus adspersus)也会夏眠。夏眠的生理作用是,在炎热又缺少食物的季节里节省能量;一如冬眠,这些动物会在夏眠中降低新陈代谢。在上面提到的两栖动物甚至会将肠的容量减少40%。这样,食物摄取量可以减少60%。当食物不再短缺的时候,肠又会回复到原大小
⑨ 科学家们对动物冬眠做了哪些探索
科学家们用黄鼠进行试验。他们从正在人工条件下冬眠的黄鼠身上抽出血液,注射到活蹦乱跳的、生活在盛夏的黄鼠静脉中,后者随即进入了冬眠状态。这表明,正在冬眠的黄鼠血液中,可能存在一种诱发冬眠的物质。
1983年,科学家从松鼠脑中提取了一种抗代谢激素,他用这种激素注射到无冬眠习性的小鼠身上时,会明显降低它的代谢率,体温也降至10度左右,由此可见激素代谢也可能是诱导冬眠的另一途径。
最近,又有科学家从动物细胞膜上的变化,这一新角度探讨了冬眠机理。但细胞膜变化与神经传导如何联系、作用,细胞膜变化是否真是冬眠的关键因素还有待研究。总之,要解开冬眠之谜,还有待于人们努力探索。
松鼠
⑩ 阅读下面有关揭开动物冬眠之谜的材料,分析回答相关问题:动物冬眠是对冬季恶劣环境的一种适应,美国科学
(1)动物皮下脂肪,一方面可以保持体温,更重要的是供给冬眠时体内的消耗.因此冬眠结束时,黄鼠体重明显下降的原因是体内储存物质(脂肪)减少.
(2)从实验一和实验二可以看出,给活动期动物注射冬眠动物血液后,活动期动物进入冬眠状态,说明处于冬眠状态动物身上的血液中,具有一种诱发动物冬眠的物质,该物质能使活动期动物进入冬眠状态.从实验一、二、三可以看出,1968年3月、同年6月气温25℃、同年7月气温28℃,给活动期动物注射冬眠动物血液后,活动期动物都进入冬眠状态,这说明冬眠血液引起动物进入冬眠状态与季节和温度无关.
(3)本实验的目的是探究诱发冬眠的物质究竟是存于血细胞中,还是存在于血清里.实验设计要遵循对照原则和单一变量原则,该实验的自变量是注射的溶液不同(血细胞或血清),因变量是活动期动物是否进入冬眠状态.根据实验所给的材料用具可设计以下实验步骤:
①用离心机将冬眠动物的血液分离成血细胞和血清;
②取黄鼠若干只平分为二组并编号,分别向其腿静脉注射等量的血细胞和血清;
③一段时间后,观察两组黄鼠的活动情况.
预期结果及结论:若注射血细胞的一组黄鼠狼进入冬眠状态,注射血清的一组黄鼠仍处于活动状态,说明诱发冬眠的物质存在于血细胞中;若注射血细胞的一组黄鼠仍处于活动状态,注射血清的一组黄鼠进入冬眠状态,说明诱发冬眠的物质存在于血清里;若两组黄鼠都进入冬眠状态,说明诱发冬眠的物质既存在于血细胞中,也存在于血清里.
故答案为:
(1)储存物质(脂肪)
(2)处于冬眠状态动物身上的血液中,具有一种诱发动物冬眠的物质,该物质能使活动期动物进入冬眠状态冬眠血液引起动物进入冬眠状态与季节和温度无关.
(3)①用离心机将冬眠动物的血液分离成血细胞和血清
②取黄鼠若干只平分为二组并编号,分别向其腿静脉注射等量的血细胞和血清
③一段时间后,观察两组黄鼠的活动情况.
预期结果及结论:若注射血细胞的一组黄鼠狼进入冬眠状态,注射血清的一组黄鼠仍处于活动状态,说明诱发冬眠的物质存在于血细胞中;若注射血细胞的一组黄鼠仍处于活动状态,注射血清的一组黄鼠进入冬眠状态,说明诱发冬眠的物质存在于血清里;若两组黄鼠都进入冬眠状态,说明诱发冬眠的物质既存在于血细胞中,也存在于血清里