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1、冬眠動物以睡眠或蟄伏狀態熬過冬季稱為冬眠 , 但生理學家對於此種 適應狀態有更精確的定義 . 定溫動物的冬眠的定義是指體溫劇烈的下 降,而代謝,呼吸 ,心跳等顯然減退的狀態 .哺乳類中會冬眠者有三 目 ,如食蟲類,蝙蝠類,和囓齒類,尤其是撥土鼠 ,腮鼠,刺蝟,花金鼠 和各種蝙蝠類 .熊不是真正的冬眠動物 , 它們在冬季雖然有一段冬眠 的時間,但其體溫不是下降數度而已 . 熊能維持相當高速度的代謝而 不必經長期的再加溫即能睡醒 , 反之, 冬眠的腮鼠和蝙蝠進入完全的 蟄伏狀態.冬眠使動物在難找食物而需要以高速度代謝來維持體溫的冬季 中,仍能潛伏熬過 .像熊之類的大型動物的代謝速度較低 ,而能臥於
2、穴 中連續睡眠數月 , 緩慢的消費儲備的脂肪 .另一方面 ,小動物代謝之 速率甚高 ,而要維持正常的代謝速度只需數天或一星期及即可耗盡其 儲備的脂肪.然而,如果體溫能下降 , 代謝速度可比正常減少數分之 一, 所以小動物能依靠其所儲備的能量來熬過冬季 .冬眠可讓瀕危遠離滅絕？有動物學家早就警告說，世界上每天有一個生物物種消失。本世 紀內，將有 10%的現存動物物種永遠絕跡於地球。單是哺乳動物，大 約每 10 年會有一個“種類”滅絕。難道瀕危動物就永遠消逝於地球 嗎？科學家們想出種種高招妙法，採用高新技術保存瀕危動物。人工冬眠動物學家研究部門正在籌造一種獨特的“動物種子倉 庫”，在這個新穎的“倉
3、庫”裏，既聽不見獸吼鳥鳴，也看不到珍禽 異獸，取代籠子和柵欄的是一排排整齊潔凈的玻璃試管，各種珍禽異 獸就長眠在試管裏，試管被安放在冰庫裏。“安眠”於試管裏的動物“種子”，是取自動物體內的生殖細 胞、胚胎細胞。這些充滿生命力的活細胞，摻上甘油、葡萄糖等保護 物質，置於超低溫環境下冷凍起來，便可長久保存下去。能否使動物“種子”在進入人工冬眠時不被凍傷呢？動物學家 應用了液氮冷凍技術。液氮可使活的細胞組織一下子降溫到 196 C,因降溫迅速，細胞液來不 及凝結成大冰晶，只能形成極微小的 冰粒，細胞膜也就完好無損。假使再用同樣快的速度將冰融化，細胞 便可“甦醒”過來，恢復原先的活力。倫敦動物學家研究
4、所在給動物做人工授精時 ，使用了幾十種冷凍 後復溫的雄性生殖細胞，結果母獸都成功地懷了孕。美國野生生物研 究會將冷凍過 18 個月的南非大羚羊胚胎“復活”，植入母體後，順 利產下一隻 20 公斤重的羚羊幼崽。用人 工冬 眠的 高 科 技妙法，為 挽救 瀕 危動 物 展 示了 新 的 希望。將來 ， “動 物種子倉庫”可向世界各地源源不斷地輸 送大熊貓、金絲猴、白鰭豚、揚子鱷、長臂猿等種種珍奇動 物， 它們 將一代接一代地生存繁衍下去。哺乳類的冬眠地球上可控制自己體溫的動物，稱為恆溫動物。可因環境溫度改 變而調節體溫的動物，稱為變溫性動物，這些變溫動物在冬天寒冷 時，體溫隨著下降，而活動也跟著停
5、止，此時體內對能量的消耗也隨 著減少，如此在不吃食物的狀態下也能維持生命。 “冬眠”的種 類分為 3 種，第一種為蛇及蛙等兩棲爬蟲類的冬眠，其體溫與周圍環 境配合，如環境溫度下降則體溫跟著下降而進入冬眠狀態，自己無法 進行調節。第二種為松鼠等動物（表1）其體溫於平時保持恆溫性，在進行冬眠時，可將自己體溫下降到接近環境周圍之溫度，但 為了避免體液在0C以下結凍，其體溫維持在 5C之間（表2）。第三種為熊類，熊在冬眠時其體溫只下降幾度C,但能長時間不進食而呈睡眠狀態 ，在嚴緊的分類下應該是近於睡眠和冬眠 之間。冬眠的哺乳類動物與我們身體構造上一定有什麼不一樣嗎？答 案是否定的。兩者器官和組織沒有差
6、異性，只不過是冬眠的哺乳動物 能夠利用特殊因子來控制神經荷爾蒙系統調節器官的代謝狀態 ，如果 能找到這種控制的遺傳因子 ，將來人類或其他動物進行冬眠也不無可 能性。在我們台灣因為天氣溫暖，所以動物的冬眠時間應該很短暫， 尤其是動物園內屬於可冬眠性的動物在保溫及避寒的設施下於冬天 還是能活動自如的。冬眠的哺乳動物囓齒目：栗鼠、歐洲睡鼠、金倉鼠翼手目：蝙蝠食蟲目：刺蝟台灣黑熊：大陸北方的亞洲黑熊，在冰天雪地的冬季會進入洞穴冬 眠，然而台灣氣候較溫暖，只有在高海拔地區冬天才降雪，此時台灣 黑熊只會向中海拔地區移動，並不冬眠，如果遇到特別冷的寒流，只 好在大樹洞或岩洞中躲避，待轉暖之後再繼續活動。 貓
7、熊：熊貓很像熊，因此以前認為他和熊一樣也要冬眠，但現在 根據自然生態調查的結果，好像並不需要冬眠。除了交配期找尋 配偶外，熊貓都是過著孤獨的生活。通常隨著氣候的轉變，在山 地的高處與低處之間進行季節性的遷移。蝴蝶：蝴蝶為內生翅群昆蟲，其生活史中分卵、幼蟲、蛹和成蟲 四個時期，進行完全變態。 蝴蝶生活史中每一時期各負責不同任 務，幼蟲的外表和習性與成蟲完全不同，幼蟲負責攝食，儲存足夠 的養分以供給發育，所以幼蟲幾乎是不停的吃，期體重可增加 300 倍。蛹雖為不食不動時期，但實際上在蛹的體內發生很大的變化， 其體內翅芽翻轉至體外，發育為成蟲的翅，至發育完成才羽化為成 蟲。自然界中蝴蝶的每一時期都有
8、部份死亡，有些遭受捕食性天敵 捕食或寄生性天敵寄生，有的因其他疾病或遭遇不良環境而死亡。 若沒有遭受到任何天敵的迫害，一對熱帶蝴蝶一季可產生300 萬隻蝴蝶，但在平衡的生態系中，一對蝴蝶平均約可產生二隻成熟的蝴蝶後代。蝴蝶各時期的長短因種類、溫度和氣候而改變，熱帶種類 有的卵期約 3天，幼蟲期約 8 天，蛹期約 7天，共 18天完成羽化 溫帶地區生長較迅速之種類約需 8 週，有的蝴蝶約需一年時期才完 成生活史，其中某一時期在冬季低溫時還需要冬眠。熱帶地區有些 蝴蝶需要夏眠以渡過夏季的不良環境。變溫動物如何過冬對恆溫動物而言， 禦寒是以厚長的皮毛留在當地渡過嚴冬，或 是向南遷移到較溫暖的地方 ;
9、 而那些變溫 (ectothermal) 或冷血動物 如蜘蛛、昆蟲、青蛙或烏龜等，則是以 冬眠 的方式，將生理代謝降 低到近似無生命的狀態， 來渡過這段天寒地凍的日子。但她們冬眠 的場所如池底、土穴或樹縫中的溫度，常會降 至零度以下，此時的 溫度總稱之為 冰溫。這些生物如何能避免細胞質及細胞間質的 液 體在冰溫時結冰，是個有趣的問題。當溫度降至冰點以 下，會對生物體造成物理性及生理上的傷 害。物理上的傷害主要 是由結冰造成 : 當冰晶在細胞間逐漸變大時， 會改變細胞間質溶液的性質，並且因為冰 晶的膨脹而阻斷細胞與細 胞間物質的交換，進而引發生理上的傷害。冰溫對生物 生理上造成 的傷害，可能因為
10、冰晶在細胞外形成時，會使細胞外水分子的濃度減 低，因此造成細胞內水分子的濃度大於細胞外水分子的濃度，使得水 分子向細胞外滲透，造成細胞內滲透壓的劇烈變化，導致細胞體積萎 縮與pH值的改 變，使細胞膜的通透性異於常態，阻塞了離子進出細 胞的通道，導致細胞死亡。變溫動物為了在冰溫時仍能生存，有兩種適應上的選擇。一種 是 忍耐冰凍 ，當細胞間存有冰晶時，動物仍然可以 生存，這就 稱為忍耐冰凍 。當生物選擇以忍耐冰凍來適應冰溫時，牠必須能 夠克 服以下的問題 : 一、冰晶必須只存在於細胞外，而且愈小愈好， 因為細胞內如果結冰， 會使細胞質的濃度改變，再加上低溫會改變 蛋白質的活性，影響生理代謝，細胞可
11、能 會立即死亡 ;二、細胞間質液體結冰的速率愈慢愈好 ; 三、細胞必須避免脫水和萎縮 ; 四、細胞冰晶核蛋白 ，以控制細胞外冰晶的形成，並利 或 thermal hysteresis 此外，動物體內必須具有 低分子 來維持細胞的體積和細胞膜的結必須維持代謝上的恆定。動物為了能成功克服以上問題，以忍耐冰 凍 方式生存，則體內必須具有特殊的 (ice-nucleating protein ; INP) 用 抗凍蛋白 (antifreezing protein proetin;THP) 來控制冰晶的擴大 量的 抗凍劑 (cryoprotectants)構，及保持未結冰的水分不結 冰，同時再減低代謝速
12、率或是以無氧 呼吸方式，來維持生命。另一種適應方式是 避免冰凍 。此種適應和忍耐冰凍最大 的不 同是，體液如果出現結冰現象，則會危及生存，所以如何避免 體內出現冰晶，是此類 動物必須克服的。欲解決這問題，動物體內 必須具備抑制冰晶核的形成和避免體溫降 至凝固點以下的能力，牠 們在低溫時必須能清除體內的冰晶核，並且以體內的抗凍蛋 白抑制 冰晶核的形成，及累積高濃度的抗凍劑以維持體溫在凝固點以上，才 能避免結 冰 (Rickardset,l987) 。無論變溫動物選 擇那一種適應方式來渡過冰溫的環境 ，在她們 體內都發現有冰晶核蛋白、抗凍蛋白和 抗凍劑，只是它們在兩種不 同適應方式的動物體內的組成
13、和所扮演的角色，各有不同 。二月二號是地鼠節 作者：賈福相在美國的賓州，每到這一天，農夫們就注意那些剛睡醒 的地鼠，它們從冰凍了的穴中慌慌地爬出來，四個多月的冬 眠已經把地表的世界忘記了。如果有太陽，如果看到自己的 影子，就嚇破了膽，又匆匆回到穴底，再睡七週。於是，農 夫們就相信春天遲遲不來，仍會有寒風，仍會下雪，將是一 個漫漫長冬。地鼠們如果在這一天沒有看到自己的影子，它 們就欣然回到洞中，再兩週就會出來，春天要來了。這是個迷信，是聰明的農人們年復一年積下來的經驗， 非常靠不住，但故事很有詩意，氣象台對天氣的預測到今天 也不見得更科學。冬眠是沉睡，熊、刺蝟、蝙蝠都冬眠。地鼠可冬眠七至 八個月
14、，冬眠的機制到今天仍是撲朔迷離。冬眠之前，地鼠的體重可增加百分之五十，大部分是脂 肪。冬眠的時候不食不飲，體溫由三十七度降到一度，心跳 由每分鐘四百次降到五次。但並不是一直沉睡，牠們每兩週 要醒一次。每次醒來就把臥床整理一下，排便一次，然後再 睡。這樣睡睡醒醒，一個冬天就過去了。體溫由腦荷爾蒙調節。許多生理的適應是由低溫引起 的，但是為什麼有些動物每年冬季來時就會冬眠，而其他的 動物就不能？我們還是惘然莫知。就像是我們每天要睡覺， 就像花開花落一樣，這是必須的，是一種循環，生理的時鐘。冬眠研究的重要是很明顯的。如果人也可以冬眠，或者 只是長睡數週，不吃不飲的，就會解決很多醫藥和健康的問若干年前
15、在師大讀生物的時候，我 的指導教授就要我研 究冬眠。他說：你如果能我到一種冬眠素.就像殺蟲劑一 樣，由飛機撒到敵人頭上，然後就去繳他們的械，不費一槍 一彈，不流一滴血，就使敵人投降。我沒有聽話，而比我晚十年的王君，受了同一個指導教 授的鼓舞，成了世界有名的冬眠專家。他雖然還沒有找到冬 眠素，卻發明了一種可以增加體溫的藥，申請到專利，製成 巧克力點心。吃了後，可促進脂肪代謝，不但可以增加工作 能力，還能減肥。特別是冬天在室外工作的運動員、工人、 軍人、獵人更為受益。很多北方的國家已紛紛要求許可設廠 生產這種點心了。王君研究地鼠冬眠二十年，成果造福了人類。又是二月二號，電視報告，地鼠看到了自己的影子。春 天還很遠。什麼是春天？地鼠不知道，我們也不知道。春風、春花、春雨是春的形，是春的色。季候鳥的細歌 是春的聲，融雪中落葉的腐化是春的信息。立春到夏至也只 是一段抽象的時間。什麼是春天呢？風雪茫茫裏，一個會心的巧笑，一個撫髮的姿勢，也自 有春天。艷陽的三月裏，支離飄零的寂寞也常伴著冰寒的傷 痛。地鼠是為了大地的荒寒才冬眠嗎？是不是為了遺忘？ 為了等待傷口的復原？
动物以睡眠或蛰伏状态熬过冬季称为冬眠
