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懶得喝水 吃東西懶得嚼……樹(shù)懶怎么還沒(méi)懶死?

2018-01-30 11:26   來(lái)源: 市南科普在線 手機(jī)看新聞 半島網(wǎng) 半島都市報(bào)

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?  布豐伯爵喬治-路易·勒克萊爾(Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon)是18世紀(jì)中期全世界最知名的博物學(xué)家,但他不怎么待見(jiàn)新大陸,曾宣稱美洲是“退化的”,是一片臟濕悲慘之地,充斥著弱小的低等物種。這其中有一種生物特為尤甚,布豐對(duì)其鄙夷至極。

  他寫(xiě)道,這些生物長(zhǎng)著“過(guò)短”又“草草收尾”的雙腿,說(shuō)它們“遲緩、愚蠢……甚至習(xí)于憂傷”,“這些樹(shù)懶,”他寫(xiě)道,“在有血有肉的動(dòng)物中最為下等。再添哪怕只是一個(gè)缺點(diǎn),它們就活不成了。

  

褐喉三趾樹(shù)懶是最廣泛分布的一種樹(shù)懶。圖片來(lái)源: Jim M. Goldstein



  布豐真是大錯(cuò)特錯(cuò),他眼中的這些缺點(diǎn)在我們今天看來(lái)都是對(duì)自然的絕妙適應(yīng),正是這些讓樹(shù)懶得以在極端嚴(yán)酷的生境中繁衍興盛至少3000萬(wàn)年。

  事實(shí)上,我們對(duì)樹(shù)懶的生理習(xí)性研究得越深就越會(huì)發(fā)現(xiàn),演化下了很大功夫,才讓這幫臭名遠(yuǎn)揚(yáng)的“懶骨頭們”活得毫不費(fèi)力。

  我們對(duì)樹(shù)懶所知甚少,原因之一是它們太難研究了。它們住在中南美洲高高的樹(shù)冠層,身材矮小又不愛(ài)動(dòng),毛上滿覆的綠藻使它們與綠葉常常融為一體,因此很難發(fā)現(xiàn)它們。

  樹(shù)懶有多慢

  為了搞清楚樹(shù)懶到底有多慢,威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的喬納森·泡利(Jonathan Pauli)和同事們?cè)?014年前往哥斯達(dá)黎加,測(cè)量了褐喉三趾樹(shù)懶和霍氏樹(shù)懶的代謝速率。

  他發(fā)現(xiàn)這兩種樹(shù)懶代謝都極慢,褐喉三趾樹(shù)懶更是打破記錄,它的野外代謝率(field metabolic rate,即在野外消耗能量的速率)是162千焦/日/千克,這意味著任何其它哺乳動(dòng)物只要沒(méi)在冬眠,能量需求都比它高,包括同樣懶得出了名的考拉(410 千焦/日/千克)和大熊貓(185 千焦/日/千克)等。

  

考拉:聽(tīng)說(shuō)有人消耗比我還低?



  樹(shù)懶的祖先,可能是食蟻獸

  把三趾樹(shù)懶和二趾樹(shù)懶放在一起觀察,你可能會(huì)認(rèn)為它們來(lái)自一個(gè)共同的樹(shù)棲祖先。但真相會(huì)讓你大吃一驚。

  

二趾樹(shù)懶(左上)和三趾樹(shù)懶(右下)。圖片來(lái)源:thrillist.com



  遺傳學(xué)顯示,這兩個(gè)現(xiàn)存的樹(shù)懶支系起源于完全不同屬的大型地懶。二趾樹(shù)懶似乎是來(lái)自巨爪地懶科(Megalonyx),這個(gè)科的成員體型差不多有灰熊那么大。而和三趾樹(shù)懶親緣關(guān)系最近的是大地懶(Megatherium),體型和大象差不多。

  這是很典型的趨同演化,但是它們?cè)趺磿?huì)都從地上轉(zhuǎn)移到樹(shù)上去呢?對(duì)此,柏林洪堡大學(xué)的約翰·尼亞卡圖拉(John Nyakatura)是這么想的。樹(shù)懶屬于異關(guān)節(jié)總目(xenarthrans),同屬于該目的還包含犰狳和食蟻獸,它們都擁有大而彎曲的爪子,且前肢力量強(qiáng)大。

  尼亞卡圖拉認(rèn)為,現(xiàn)生樹(shù)懶最近的共同祖先可能從它們擅長(zhǎng)挖掘的巨型祖先身上繼承了這些特征,然后用在了樹(shù)棲生活上。如果這樣推測(cè)沒(méi)錯(cuò)的話,這個(gè)共同祖先可能看起來(lái)像侏食蟻獸,這種食蟻獸能倒掛在樹(shù)枝上。

  

倒掛在樹(shù)上的侏食蟻獸,是不是與樹(shù)懶有幾分相似?圖片來(lái)源:arkive.org



  樹(shù)懶是怎么節(jié)能的?

  樹(shù)懶之所以要極度節(jié)約能量,原因部分在于飲食。它們是樹(shù)棲食葉動(dòng)物,也就是住在樹(shù)上以葉子為食。這種生活方式很少見(jiàn),所有哺乳動(dòng)物種類里只有0.2%這么干過(guò),原因很簡(jiǎn)單:樹(shù)葉很難消化,而且營(yíng)養(yǎng)少得可憐。其它樹(shù)棲食葉動(dòng)物比如吼猴的應(yīng)對(duì)方式,是靠吞食大量樹(shù)葉來(lái)果腹。

  樹(shù)懶則采取了不同的策略:它們東吃點(diǎn),西啃點(diǎn),確保自己的胃是滿的。它們也不急著消化,食物會(huì)在它們體內(nèi)待上2天到2個(gè)月不等,然后才變成糞便被排出體外。在有記錄的食草哺乳動(dòng)物中,樹(shù)懶的消化時(shí)間是最長(zhǎng)的。這點(diǎn)非常奇怪,因?yàn)橄俾释ǔHQ于體型,大型動(dòng)物才會(huì)花更長(zhǎng)的時(shí)間消化食物。

  樹(shù)懶不僅靠長(zhǎng)而彎曲的消化道保存能量,它們還允許自己的體溫劇烈波動(dòng),這跟其它哺乳動(dòng)物很不一樣。人的體溫一直是在38攝氏度的上下1度內(nèi)徘徊,但泡利的研究表明,隨著周圍森林的寒熱交替,褐喉三趾樹(shù)懶能讓體溫上下波動(dòng)將近5攝氏度。泡利說(shuō):“這省下了一筆巨大的能量開(kāi)支。” 因?yàn)榫S持穩(wěn)定的核心體溫是一件非常耗能的事情。

  但樹(shù)懶也得設(shè)法保暖,大部分恒溫動(dòng)物利用顫栗來(lái)產(chǎn)熱,但這需要燃燒能量。泡利說(shuō),三趾樹(shù)懶則另辟蹊徑,它們會(huì)在每天早上爬到樹(shù)冠層的更高處,從朝陽(yáng)的溫暖中充分汲取能量。英國(guó)斯旺西大學(xué)的樹(shù)懶專家麗貝卡·克利夫(Rebecca Cliffe)說(shuō):“它們是最接近爬行動(dòng)物的哺乳動(dòng)物。”

  當(dāng)然極端節(jié)能高手也有缺陷,“樹(shù)懶無(wú)法跳躍。”克利夫說(shuō),“它們必須要用雙手抓牢才能有所動(dòng)作。”樹(shù)懶有個(gè)標(biāo)志性動(dòng)作,就是倒掛在樹(shù)枝上緩慢爬行,除卻節(jié)省能量,這可能還有另一個(gè)好處——偽裝。樹(shù)懶的主要天敵之一角雕就依靠觀察獵物運(yùn)動(dòng)來(lái)捕獵。

  樹(shù)懶的肌肉有多大能耐?

  “森林中隨便誰(shuí)都可以吃掉它們。”哥斯達(dá)黎加樹(shù)懶研究所的創(chuàng)始人之一山姆·特魯爾(Sam Trull)說(shuō)道,“所以它們要小心不能被發(fā)現(xiàn),最好的方法之一就是無(wú)聲無(wú)息,緩慢行走。”

  樹(shù)懶的成功竅門貌似在于,它們能一動(dòng)不動(dòng)地倒掛在樹(shù)枝上數(shù)小時(shí),這部分依賴于它們長(zhǎng)而彎曲的爪子。當(dāng)初它們的巨獸祖先用這爪子來(lái)挖隧道,但爪子在樹(shù)懶這倒更像是衣架掛鉤。而持久的抓握力也要?dú)w功于它們手腳上縱橫交錯(cuò)的肌腱,這讓它們即使在休息時(shí)也能攥緊拳頭。

  不過(guò)樹(shù)懶的肌肉可不止這點(diǎn)能耐,揚(yáng)斯敦州立大學(xué)的動(dòng)物學(xué)家邁克爾·布徹(Michael Butcher)說(shuō),我們通常覺(jué)得肌肉只能專精一藝,要么像奧運(yùn)會(huì)舉重選手的肌肉那樣,支持短時(shí)間大力道的動(dòng)作,要么像馬拉松運(yùn)動(dòng)員那樣長(zhǎng)時(shí)間發(fā)力。但“樹(shù)懶卻打破常規(guī)”,它們異乎尋常地既堅(jiān)韌耐久,又力大無(wú)窮。

  布徹解剖了12具樹(shù)懶尸體,希望從中看出點(diǎn)門道。結(jié)果他驚訝地發(fā)現(xiàn),它們的肌肉組織非常少,比其他樹(shù)棲哺乳動(dòng)物少了差不多10%,但這些肌肉可不同凡響。

  最神奇的是,樹(shù)懶的肌肉中似乎有一組特殊的酶,使得它們能夠忍受大量積累的乳酸,幫助它們抵抗長(zhǎng)時(shí)間掛在樹(shù)上或者超慢動(dòng)作行走的疲勞。樹(shù)懶的酶表達(dá)譜和獵豹之類快速奔跑的貓科動(dòng)物很相似。布徹說(shuō):“短跑拼的就是短時(shí)間內(nèi)的無(wú)氧運(yùn)動(dòng)能力。實(shí)在叫人百思不得其解的是,樹(shù)懶明明長(zhǎng)時(shí)間掛在樹(shù)上,卻配置了這種代謝譜。”

  更加讓人疑惑的是,無(wú)氧代謝其實(shí)并不高效,它雖然能快速產(chǎn)能,但只能釋放出一部分能量,利用率上遠(yuǎn)不如有氧代謝。不過(guò)樹(shù)懶在好幾百萬(wàn)年間一直朝著節(jié)約能量的方向演化,也許像這樣在偶爾四處溜達(dá)的時(shí)候來(lái)點(diǎn)即時(shí)能量,就是最節(jié)儉的手段了。

  演化造就的快生活與慢生活

  樹(shù)懶不是唯一走極端能量路線的動(dòng)物。

  舉個(gè)例子,極端快節(jié)奏的動(dòng)物里,就有蜂鳥(niǎo)、避日蛛和劍魚(yú)。

  蜂鳥(niǎo)、避日蛛和劍魚(yú)。

  蜂鳥(niǎo)燃燒能量的速度比其他脊椎動(dòng)物都要快。每秒鐘扇動(dòng)70次翅膀要花大力氣,所以不難想象小小的蜂鳥(niǎo)需要多么快的代謝速率。人類要達(dá)到同樣的代謝速率需要每天攝入155000卡路里,也就是吃平常飯量的77倍。

  大部分蛛形綱動(dòng)物都是坐等獵物上門,用天羅地網(wǎng)或伏擊戰(zhàn)術(shù)攻其不備,捕獲獵物。但避日蛛不是這樣的:它們一直跑、不停地跑,直到發(fā)現(xiàn)獵物才停下,它什么都吃,為的是滿足它們極高的能量需求。

  劍魚(yú)能夠風(fēng)馳電掣般在水里穿行,因?yàn)樗鼈冇幸活w和身體不相稱的大心臟,血液里含有濃度奇高的血紅蛋白來(lái)攜帶氧氣。它們的腦袋里還有一個(gè)腺體可以分泌潤(rùn)滑液,似乎可以用來(lái)減小阻力。

  而像樹(shù)懶這樣過(guò)著慢生活的,還有象龜、梅蘇麥桿趾虎和格陵蘭鯊。

  象龜、梅蘇麥桿趾虎和格陵蘭鯊。

  象龜這些龐然大物生活在久旱和饑荒頻發(fā)的島嶼上,能不吃不喝熬過(guò)數(shù)月。不過(guò)很可惜,這些超能力后來(lái)卻幫了倒忙,歐洲海員發(fā)現(xiàn)他們可以把象龜屯在甲板下面作為活生生的“肉罐頭”后,象龜?shù)臄?shù)目驟減。

  梅蘇麥桿趾虎消耗的能量差不多只有其他沙漠壁虎的1/4。它們不僅吃得少、動(dòng)得少,還能用身上特殊的鱗片吸收陽(yáng)光中的熱量。它們甚至能霧中汲取水分滿足七成的日常水需求。

  壽命超過(guò)400年的格陵蘭鯊選擇慢生活到底。它們游動(dòng)速度很慢,生長(zhǎng)速度是每年長(zhǎng)1厘米,雌性格陵蘭鯊可能要到156歲才性成熟。

  盡管有了上述新知,我們對(duì)樹(shù)懶依然知之甚少。比如,我們不知道它們?yōu)槭裁匆獜臉?shù)上爬到地面排便,更不知道它們?yōu)槭裁匆鸭S便埋起來(lái)。克利夫說(shuō),這看上去可不太節(jié)能。也許這是一種交流方式。而泡利甚至推測(cè),樹(shù)懶毛發(fā)里的綠藻以及附近某些把樹(shù)懶當(dāng)作移動(dòng)住宅的蛾子,也許構(gòu)成了某種養(yǎng)分循環(huán),而樹(shù)懶的這種奇特行為也許與此有關(guān)。

  不過(guò)有一點(diǎn)很明確:我們對(duì)這些神奇生物的閑適生活了解得越多,我們便越理解飲食和代謝如何驅(qū)動(dòng)演化適應(yīng)。這也適用于人類自身。

  2016年,紐約市立大學(xué)的赫爾曼·龐澤(Herman Pontzer)和同事們比較了人類和黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和紅毛猩猩的能量消耗速率,結(jié)果發(fā)現(xiàn)我們?nèi)紵防锉绕渌`長(zhǎng)目動(dòng)物快了27%。研究人員推測(cè)這種大幅提升不僅使得我們的腦力增強(qiáng),也促使我們生育更快,壽命更長(zhǎng)。這些改變可能源于我們多元化的飲食,以及更多高熱量食物比如肉類。我們也開(kāi)始變得更胖,這原本可能是應(yīng)對(duì)食物短缺的措施。

  年關(guān)將至,上述的最后一條可能有點(diǎn)正中痛處。總之,千萬(wàn)不要向樹(shù)懶學(xué)習(xí),畢竟它們花了幾百萬(wàn)年才獲得了這樣的身體,過(guò)上這樣的生活方式。你只是許個(gè)新年愿望,然后頂多堅(jiān)持上6周左右的時(shí)間,不太可能復(fù)制它們的成功。

   [編輯: 張珍珍]

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