動物過冬各出奇招 鼠兔如何克服寒冷？

青藏高原的冬天非常嚴(yán)酷，高寒低氧，食物還很缺乏，如此嚴(yán)酷的環(huán)境對動物的生存是嚴(yán)酷的生理學(xué)挑戰(zhàn)。

為了過冬，動物們可謂是各出奇招。

有些物種如燕子等，會在冬季來臨前飛向溫暖的南方悠閑過冬;有些物種如旱獺、黃鼠、刺猬、蝙蝠、蜂鳥等，會采取冬眠(或蟄眠)的方式度過嚴(yán)冬。

而有些物種則通過提高生理抵抗能力或行為調(diào)節(jié)度過嚴(yán)冬，如提高自身產(chǎn)生熱量的能力，建筑保暖的巢，貯存足夠的食物等。

還有的動物會減少巢外活動時間，降低體重等，甚至通過聚群來抱團取暖的方式，減少自身的總能量需求。

但是，也有一些小型恒溫哺乳動物，既不冬眠，也不囤食物，比如青藏高原上的高原鼠兔。它們的體溫相對較高，甚至一年四季都在地面活動。

鼠兔是如何克服寒冷，順利過冬的呢?這一直是科學(xué)家很感興趣的問題。

最近，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、動物研究所和西北高原生物研究所組成的研究團隊經(jīng)過13年的合作研究，初步揭示了高原鼠兔成功越冬的奧秘之一——吃牦牛的糞便。

吃多點保暖過冬?不需要!

高原鼠兔是一種既像小鼠又像兔子的小家伙，屬于兔形目鼠兔科鼠兔屬，體重約150克左右(體重范圍是110克-210克)，小巧玲瓏，性情溫順，比家兔敏捷不少。高原鼠兔分布在青藏高原3000米-5100米的地區(qū)，作為植食性動物，它是嚴(yán)格的“素食主義者”。

研究發(fā)現(xiàn)，高原鼠兔的生存代價很高。它沒有冬眠的習(xí)慣,一年四季都在地面活動、尋找食物，和其他小動物相比，高原鼠兔的體溫比較高、代謝水平也較高。

最開始，科學(xué)家猜測，在異常寒冷的冬天，鼠兔需要更多的能量來維持生存和高而恒定的體溫，因而需要的食物量也會增加。

研究人員采用雙標(biāo)記水的穩(wěn)定性同位素方法，在野外測定了自由活動的高原鼠兔在冬季和夏季的每日能量消耗。

測定結(jié)果讓科學(xué)家們十分意外。平均來看，冬季的環(huán)境溫度要比夏季要低25oC，但高原鼠兔在冬季的能量消耗不但沒有增加，反而比夏季降低了30%左右，也就是說，冬天的鼠兔只取食了夏季食量的三分之二那么多，就成功維持了恒定的體溫。

在愈發(fā)寒冷的冬季，鼠兔的能量消耗反而變低了，這是為什么呢?

為了弄清這個謎團，研究團隊在鼠兔的腹腔內(nèi)埋置了體溫記錄裝置、活動自動記錄設(shè)備，以此來長時間監(jiān)測小鼠兔們的體溫與活動性變化;同時，在野外對它們的地面活動進行錄像。

結(jié)果科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，鼠兔不僅會在冬天降低自己體溫，還會減少活動。通過測定還發(fā)現(xiàn)，冬季鼠兔的代謝水平也降低了。

這樣就得出了結(jié)論：在冬季，高原鼠兔總能量消耗的下降，主要是通過降低代謝水平、降低體溫和減少地面的活動量來實現(xiàn)的。

可是，在觀察鼠兔地面活動的過程中，研究人員偶然發(fā)現(xiàn)，鼠兔的食物好像……有些奇怪?

你沒看錯，這幅“屎”詩級畫面，記錄著可愛的鼠兔取食耗牛粑粑的瞬間。

蹭飯王的終極境界：吃對手的粑粑!

盡管有些驚訝，科研人員還是對鼠兔這位不一般“干飯人”的進食行為展開了研究。

“干飯人 干飯魂 鼠兔真是人上人”……可平時吃草的高原鼠兔為什么要吃牦牛的糞便，這有什么作用?

是因為喜歡牦牛的氣味兒?還是單純的愛吃“翔”?(啊這個可能不太合理……)

其實，從越冬的生存目的來分析，我們就明白了。因為，如果鼠兔能夠取食牦牛的糞便，冬天就有了額外的能量來源。

為了證實這個想法，團隊在野外用攝像機持續(xù)拍攝了鼠兔的地面活動和取食行為，多次發(fā)現(xiàn)鼠兔在啃食牦牛的糞便。

此外，他們采用了分子生物學(xué)的技術(shù)，分析了鼠兔的胃內(nèi)容物，發(fā)現(xiàn)鼠兔的胃內(nèi)容物中有牦牛的DNA，這樣就證實了鼠兔取食牦牛糞便的事實。

通過進一步分析鼠兔和牦牛的腸道微生物的組成，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在冬季取食了牦牛糞便的高原鼠兔，它們的腸道微生物組成變得與牦牛的微生物組成很相似了。這說明高原鼠兔取食牦牛的糞便，不僅可以作為能量的補充，還能夠影響其腸道微生物組成，從而進一步改變其營養(yǎng)和代謝等生理學(xué)功能。

除此之外啊，研究團隊們還發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：冬季，在牦牛密度高的地區(qū)，高原鼠兔的數(shù)量會更多，并且它們跑到寒冷地面上活動的頻率會更少。

實際上，牦牛和鼠兔都是取食牧草的物種，在食物資源上是存在競爭關(guān)系的。如果一方吃得多了，必然會影響到另一方的食物資源，如此說來，同一區(qū)域的牦牛數(shù)量多，鼠兔數(shù)量應(yīng)該越少才是。

而本應(yīng)搶奪草類的兩位競爭者——牦牛和鼠兔，居然能打破這個“反比例”關(guān)系，變成了牦牛數(shù)量多，鼠兔數(shù)量也多的狀況，這就是因為鼠兔“奇葩”的飲食結(jié)構(gòu)了。

如果牦牛們能說話，它們也許會發(fā)出這樣的牢騷：“鼠兔不講武德，居然吃我這個對手的粑粑!

因此，通過鼠兔在冬季取食牦牛糞便作為能量補充的事實，就可以很好地解釋，為何家養(yǎng)牦牛密度高的地區(qū)，鼠兔數(shù)量也多的奇怪現(xiàn)象了。

正是由于鼠兔們?nèi)∈酬笈＜S便的行為，才使得其種群在牦牛密度高的地方也能夠繁盛起來，兩個物種之間，有競爭也有合作。

這個發(fā)現(xiàn)，為理解青藏高原動物種間的互惠共生關(guān)系、生物多樣性的維持、以及生態(tài)系統(tǒng)的功能等重要生態(tài)學(xué)問題，都提供了新的視角。作為一名研究者，不禁想問：神奇的大自然，神奇的萬物，你還有多少驚喜等待我們發(fā)現(xiàn)?

出品：科普中國

制作：王德華(山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院)

監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心

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