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冬眠的瓢蟲,你見過嗎? 圖源/視覺中國
冷冷冷冷冷……深冬已至!很難想象,如果沒有空調和暖氣,寒冬該如何抗過去。然而在廣袤的雪山、草原、湖泊和海洋里,動物們也在迎接著一年中最嚴酷的考驗。
它們都是如何度過寒冬的呢?

一個字:睡!

冬眠系:長眠不醒 節能王者

冬眠——眾所周知的動物過冬技能。
小學課本里的文章還記得不?“下雪啦!雪地里來了一群小畫家。小雞畫竹葉,小狗畫梅花……青蛙為什么沒參加?它在洞里睡著啦!”沒錯,睡覺的青蛙正是在冬眠。
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冬眠后從家中爬出來的蟾蜍(蟾蜍是青蛙的一種哦) 圖源/視覺中國
冬眠又叫“冬蟄”,為了應對嚴寒和食物短缺問題,大自然里的許多動物會把身體調成“節能模式”,比如降低代謝、調解體溫,以一場長達數月的大睡乃至“死睡”,把冬天這個季節給“略”過去。
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頂級睡神:蝙蝠,它們能一口氣睡上好幾個月!圖為倒掛睡覺的鼠耳蝠 圖源/圖蟲
像青蛙、蛇等變溫動物在冬季會進入蟄伏狀態,以刺猬為代表的異溫動物,還有我們熟悉的大多數熊、旱獺等恒溫動物,則有冬眠的習性。

先說說旱獺,這個名字有點“官方”,不過它的表情包你估計沒少用,就是那只驚聲尖叫的土撥鼠。
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土撥鼠是典型的冬眠動物,一年里有一半以上的時間都在熟睡,冬眠時,它們的心跳會從每分鐘80次暴跌至每分鐘4~5次。有意思的是,它進入冬眠和醒來的時間都不是很準確。

睡醒后先打一架!
一般說來,當草木枯黃、下雪以及氣溫接近0℃的時候,它就會開始冬眠。反之,雪化了,植物發芽,或者氣溫到零上了,它就會出洞活動。
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土撥鼠出洞、探頭,瞧瞧能不能看到自己影子~ 圖源/視覺中國
國外有個“土撥鼠日”,專門慶祝土撥鼠出洞。說是2月2日這天,土撥鼠會從冬眠中醒來,出洞穴瞧瞧,要是看到了自己的影子,就證明天兒還冷,立馬轉身回去睡“回籠覺”,這“回籠覺”時間不短,大概要六周。等土撥鼠出門沒有看到自己的影子,那意味著春天就快到了,可以出門活動。

1993年奇幻喜劇電影《土撥鼠之日》截圖,主人公被困在土撥鼠之日這天的時間循環中
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早期的歐洲,農民們相信土撥鼠的行為可以預測天氣。所以每到2月2日,農民們會觀察土撥鼠是否看到自己的影子,以此判斷春天的到來與否。這個習俗后傳入加拿大和美國賓夕法尼亞等州:人們會在清晨聚集,等待著名土撥鼠“菲爾”的出現。雖然土撥鼠的“預言”并沒有科學依據,但它為人們提供了一個歡樂聚會的理由。圖源/Renovablesverdes
再說我們熟悉的刺猬,它其實是一種異溫動物,由于沒辦法像恒溫動物那樣完全穩住自己的體溫,略微會受到環境的影響,所以天一冷它就會去找個坑,扒拉點枯枝樹葉當被窩,一頭栽進去就能睡一冬天。
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在樹葉堆中“熟睡”的歐洲刺猬 圖源/視覺中國
冬眠中的刺猬,體溫會降到5~10℃,此時的就是世界上體溫最低的哺乳動物之一了。冬眠中的刺猬幾乎不進食、不排泄,但它會翻身!被窩不舒服了或者受到打擾了,它就會“骨碌骨碌”翻騰幾下,調整到一個舒服的狀態,有的甚至會在迷迷糊糊中尋找新的被窩。
有時候別說動物了,連人類到冬天都會切換“起床困難模式”。我們此前還有一篇詳解的文章,感興趣的可以順道去看看,其實科學家發現,早期人類可能也有冬眠的習性......

凍成冰雕也能滿血復活?

上文那只“在洞里睡著了”的青蛙,是我們再熟悉不過的“冬眠黨”,但蛙類的冬眠和土撥鼠、刺猬一類的還真不太一樣,它們的身體內部會發生一些神奇的變化,以避免在冬眠的過程中“噶掉”。
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冬天,木蛙會把自己冰凍起來,到春天再“解凍” 圖源/JANET M. STOREY
以生活在北極地區的木蛙為代表,作為一種變溫動物(俗稱冷血動物),它的體溫大受環境影響!冬天一來,它就會像刺猬一樣鉆進落葉堆或泥土里,開始冬眠。和刺猬不一樣的是,它維持體溫的能力“太差”了,要是體溫隨著環境溫度變,到了零下一、二十度,它能不能活下來還是未知。所以,在被外界環境“凍死”之前,它會先主動把自己凍起來。
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處于類冬眠狀態中的木蛙 圖源/Fish and Wildlife Service
木蛙的“冷凍過程”由表及里,表層皮膚先凝結出一層冰晶,然后漸漸向里走,直到體內三分之二的液體結成冰。這時候,蛙就成了一個冰坨坨,沒有呼吸,沒有心跳,也檢測不到任何腦活動。這難道不是已經“噶掉”了嗎?
NONONO!它還能復活!因為它身體內部還有沒凍起來的部分。
早在木蛙表皮結冰的時候,它的大腦就發信號給肝臟,把體內的糖原轉化為葡萄糖,葡萄糖和蛙蛙體內的尿素,共同構成一種“生物防凍液”。
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冷凍期間,木蛙會將葡萄糖、尿素這些小分子抗凍劑(如圖中的棕色小圓球)送入細胞內部,從而使水的凝固點降低,讓細胞內一直保持著液態。 圖源/PubMed
這“防凍液”原理主要有三點:一是增加細胞液的濃度,降低細胞內部結冰的可能性;二是保護細胞膜,就算產生冰晶,也不至于把細胞膜系統戳破,從而保護體內重要的器官不受損;第三就是控制細胞內外的滲透差。
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冰凍前的木蛙(左上),與冰凍后的木蛙(左下)。極端情況下,木蛙最低能耐受-18°C的嚴寒,就算冷凍了7個月,氣溫升高后它依然能“化凍復活”!圖源/環球科學
簡單來說,就是木蛙的血液被凍住了,但是真正結冰的是以水分為主的血漿部分,紅細胞內部不結冰,關鍵器官沒受傷。
如此,春天一來,天一暖和,木蛙就能“化凍復活”!

換裝系:顏值&保暖雙buff

不冬眠的動物會怎么過冬呢?
像人類一樣,動物也會有自己的“過冬穿搭”,通過換上更厚、更密的冬毛或冬羽,并增加皮下脂肪,來減少熱量散失。其中有些顏值還會“爆炸式”變化,北極狐、雪兔、雷鳥等恒溫動物就是其中代表。

澄清一下:是狐不是狗哈~
北極狐是犬科動物中毛色季節性變化最顯著的物種之一。冬季時全身披掛純白色的厚密絨毛以適應冰雪環境,夏季則換上一身短而致密的棕灰或青灰色毛,能與北極苔原的巖石和植被融為一體。
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夏天的北極狐 VS 冬天的北極狐 圖源/網絡
顏值飆升對不對?不要小瞧它這身皮,拉升顏值只是抗寒保命的附贈功能。
冬天的北極狐,不僅毛的顏色會變白,數量還會變多,每平方厘米的皮膚大約能有20,000根毛發,比夏毛要密3倍。除了數量上的暴漲,毛發本身的構造也有巧思,其空心的結構可以鎖住空氣,形成高效隔熱層,最大限度抵御冷空氣。而且白色還能與冰雪融為一體,不易被天敵發現。
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北極狐冬天時完全就是個糯米團子~ 圖源/網絡
北極狐的換毛是一種季節性生理過程。在它們眼球后面有一個名為“松果體”腺體,它能感知外界環境的光線變化,來調節狐貍體內褪黑激素的分泌。當秋天日照時間縮短時,松果體就會增加褪黑激素的分泌,從而關閉黑色素合成開關,啟動白色冬毛的生長。春季日照延長則觸發相反過程。????

抱團系:取暖聯盟

無論“冬眠”還是“假死”,一到冬天很多動物就“消停”了。不過有種動物卻反其道而行之,它就是蜜蜂。這種以“勤快”著稱的小東西,一到冬天更是忙瘋了。
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冬日蜂箱 圖源/網絡
當氣溫跌破10℃時,所有蜜蜂就會抱在一起,結成一個直徑20~30厘米的蜂團。控制蜜蜂翅膀扇動的肌肉,會以等長收縮的模式,交替收緊和放松,由此制造熱量,維持溫度。蜂王呢,就處在蜂群的絕對C位,也就是最溫暖、最舒適的地方。
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被包裹在最里面的一般是蜂王和雄峰,最外層的則是又冷又累的工蜂 圖源/網絡
不過,處在最外層的蜜蜂也不會太冷就是了,它們會努力收縮放松翅膀肌肉,讓溫度維持在10攝氏度以上。一直動就會一直有消耗,所以氣溫下降前的那個夏天,它們會瘋狂采花產蜜,用來保證過冬的存糧。

囤糧系:多多益善沒毛病

這種提前“囤糧”的策略,很多不冬眠的動物都會采用。
松鼠,就是典型的囤糧派。其實它們的囤積行為遍布四季,春夏秋冬,只要找到果子他們就會囤,而且囤得相當有水平。
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正在囤食的松鼠 圖源/網絡
一般來說,如果遇到不完美的或者有寄生蟲的果子,它就會當場吃掉,沒錯,有蟲也吃。而完好無損、不受污染的果子,它們就會給藏起來。為什么先吃壞的呢?難道是一只眼睛不好使的松鼠?那倒不是,因為有蟲的果子存不住,而且松鼠還挺愛吃小蟲子的,也算是增加蛋白質的攝入了。
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多倫多的一個樹兜里,被塞了很多北美黑胡桃,很大概率是當地的灰松鼠干的,為了貓冬存糧~ 圖源/蔚藍sonata
不過松鼠的糧倉有點多,它喜歡到處找地方分散囤糧。原因很簡單,多一個糧倉多一條活路,一個糧倉被搶,還有很多備用的,不怕被餓死。不過,糧倉太多也有弊端,松鼠有時候記不住藏哪了。
囤糧這方面,能與松鼠的糧倉一較高低的,還有河貍。
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國家一級保護動物,著名大自然工程師——河貍!圖源/騰訊公益
它不以數量取勝,而從寬敞程度上碾壓。河貍是一種會筑巢的動物,主要以樹皮、樹枝、水草和其他水生植物為主。所以天氣冷下來之前,河貍就會大量囤糧,來扛過寒冬。

河貍出門“拿外賣”實景圖:叼樹枝回家享用~
河貍的糧倉建得相當有水平。它們會先把粗一點的樹枝插入河底,然后橫七豎八、交叉著往上堆砌粗細不一的樹枝,這樣就構建成了一個儲藏空間基底。后面再把收集到的食物堆在上面,由此形成一個長長的食物堆。水有多深,它們的食物就能堆多高;河面有多廣,食物就能堆有多寬。
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河貍的家側面圖:最底層是各種石頭堆疊成根基,其次是木頭、樹枝和樹葉。為了營造一個安全、舒適的環境,它們會將巢穴安置在河上,并且將巢穴的出入口安放在水中。 圖源/網絡
河貍在中國主要分布在新疆東北部的青河、布爾根河和烏倫古河等水體,這些地方的冬天特別冷,河水一旦封凍,這段水域就成了一個越冬的大冰箱。
所以冬季來臨時,河貍們就會躲在自己的巢穴里“貓冬”,透過冰層的呼吸孔換氣,餓了就啃食儲存的樹枝樹皮,活得安穩又自在。

跑路系:空間換時間的旅行家

當“就地過冬”成本過高時,一些動物就會選擇遷徙,通過周期性地在繁殖地和越冬地之間長途移動,來度過寒冬。
中國大部分燕科鳥類都是候鳥,它們會跟著食物走。簡單來說,就是哪里有吃的,就往哪里飛。
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頤和園古建筑斗拱邊的北京雨燕 圖源/視覺中國
北京雨燕,別看以城市的名字命名,但它是野生候鳥。每年7月底、8月初,秋天還沒過完,他們就開始從北京往外飛了。
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北京雨燕其實是普通雨燕的一樣亞種,分布在亞歐大陸的大部分地區。圖中紅色是普通雨燕繁殖地,藍色是越冬地。圖源/網絡
不過,神奇的是,它們并不是一路南下,而是往西北飛到蒙古國,再從蒙古國飛回中國新疆北部。到8月中旬,它才進入非洲。之后就一路南下,直到到達最終的目的地,南非。這場遷徙全程14733公里距離,耗時111天。無論從距離,還是從速度,北京雨燕的飛行能力也都是數一數二的。
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北京雨燕的飛行路徑 圖源/北京科技中心
北京雨燕的遷徙過程也不是嗷嗷趕路,它們也得吃喝。整個越冬遷徙的過程中,它們大約會停留2~6次,主要停在剛果盆地周邊、紅海西南岸,以及里海南岸。為啥停在這些地方呢?就一點,有吃的。
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北京雨燕以空中飛舞的小昆蟲為食,在沿途飛行中,蒙古國和非洲大草原會孕育大量蚊蟲,它們可以一邊飛行,一邊捕食。 圖源/Ran Schols
如果過冬分段位,你覺得哪個小動物更有本事呢?
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動物們的過冬方式看似五花八門,其實都遵循著同一個原則,用盡可能少的能量,熬過食物匱乏、天寒地凍的日子。無論是冬眠、遷徙,還是囤糧、換毛、聚眾取暖,都是進化寫就的最優生存策略,也是動物們在億萬年的進化中,為自己量身定制的“最優解”。
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這兩只是冬眠中的北極地松鼠,也是目前哺乳動物最低體溫的紀錄保持者!北極地松鼠:“別看了,我們沒噶。” 圖源/Joel Sartore
參考資料:
上海自然博物館《停止內卷的終極辦法:冬眠!?》
國家自然博物館《冬季年年過,睡睡各不同》
中國氣象局《揭秘昆蟲越冬術》
武漢自然博物館《武漢下雪了,北極動物也穿上了毛衣》
中科院物理所《瘋狂囤貨把自己吃成大胖球!盤點那些愛“囤囤囤糧”的小動物們》
中國國家地理圖書《河貍:你瞅啥?瞅你咋地?》
數字北京科學中心《北京中軸線上的雨燕,真的永遠不能落地嗎?》
來源:中國國家地理探索
編輯:楊樂多
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