第九章北极生物耐寒机理 北极的象征性的动物是北极熊,北极熊的耐寒能力是人类望尘莫及的。25万年前,北极熊从棕熊的一支进化并北迁,随极地气候的变冷而日益形成了一身保温效能极高的皮毛。经过长时间的研究,科学家正在推测出关系北极生物耐寒的基因。 北极熊为什么耐寒 ※可爱的北极熊 北极是地球上全年平均气温最低的地区,这里的气温有时可达到-80℃,这样的低温对于一般的哺乳动物根本就无法生存。然而,北极熊却若无其事地生活在这里。 对于北极地区可以用八个字来形容:千年冰封、万里雪飘。如果说鱼儿不会冻死,那是因为水有反常膨胀的特性原因。那么,长年赤身裸体地生活在摄氏零下几十度冰天雪地中的北极熊不为严寒所困,依然能够自由自在地生活在寒冷的北极,这究竟是什么原因呢?北极熊的耐寒能力是人类望尘莫及的。科学家们经过长期研究,终于解开了这个谜底。原来是因为北极熊除了全身充满有御寒作用的脂肪外,其外在的衣服——皮毛,更是祖先赐给它们自身的保温财富。25万年前,北极熊从棕熊的一支进化并北迁,随着极地气候的变冷而日益形成了一身保温效能极高的皮毛,北极熊的毛呈极透光的白色,中空结构,每一根毛都堪称是精密的光纤加热器,不断地为身体吸收热量,从而起到了一定的保温作用。 ※北极熊在寻食 如果说,企鹅是南极的象征,那么北极的象征自然就是北极熊了。北极熊是北极地区最大的食肉动物,正是因为这个特点使北极熊自然也就成了北极的主宰。但是,如果从生态平衡的角度来考虑的话,人们不妨会提出这样的问题:既然狼群的捕猎目标是驯鹿和麝牛等北极最大的食草动物,那么还要北极熊干什么?是的,如果仅从陆上来看,北极熊的存在的确是有点多余,这种庞然大物也在草原上迎来逝去,不仅会对本来就为数不多的驯鹿和麝牛其他动物等的生存造成巨大的威胁,而且也会与狼群争食,使狼群陷入饥饿的境地。然而,深思熟虑的造物主自有其天衣无缝的巧妙安排,它让北极熊生活的中心地区是在冰盖上。因为那里有大量海象和海豹之类在繁衍生息,除了为数极少的嗜杀鲸之外,基本上不存在什么天敌,它们那硕大肥胖的躯体又必须要有一种强大而贪食的动物去消耗。于是,北极熊便在这个茫茫无边的冰雪世界里确定了自己无可争议的统治地位,成了这个白色王国的主宰,不必再跑到陆地上去与可怜的狼群争食,北极熊正好找到了自己的用武之地。尽管如此,北极熊仍然是一种陆生动物。 北极熊全身披着厚厚的白毛,甚至耳朵和脚掌亦是如此,仅鼻头和眼睛有一点黑,整个看上去非常可爱。北极熊身体上的毛发结构极其复杂,起着极好的保温隔热作用。因此,北极熊在浮冰上可以轻松自如地行走,完全不必担心北极的严寒。北极熊的体形呈流线型,北极熊善于游泳,熊掌宽大犹如双桨,因此在北冰洋那冰冷的海水里,它可以用两条前腿奋力前划,后腿并在一起,掌握着前进的方向,起着舵的作用,一口气可以畅游到四五十公里之外,关于这一方面北极熊也算得上游泳健将了。北极熊奔跑起来,风驰电掣、快如闪电,时速可达到60公里,但并不能持续太久,只可进行短距离的冲刺。所以,在宽阔的陆地上,假若人和熊进行长跑比赛的话,北极熊必败无疑。 北极熊是狗熊里的一种,北极熊虽然生活在寒冷刺骨的北极,但是它却一点也不在乎,反而在北极生活得无忧无虑。在一望无际的冰面上能看到北极熊矫健的身影,它们那纯白的毛,与北极冰天雪地的环境浑然一体。北极熊身体表面的毛可分两层:外面一层毛直立着,比较粗糙,能把太阳照射到身上的阳光全部吸收;里面的一层,是短而细密的绒毛,毛与毛之间充满着空气,这样就可以使身体的热量不容易散发,从而保持体内正常的体温。另外,北极熊的耳朵和脚掌也都长着厚厚的毛,所以在寒冷的冬天里北极熊是不怕冷的。北极熊的性情非常凶猛,常常喜欢独来独往,从不结伴而行。它的捉食本领很高,冬天河水结冰后,它把冰破成冰窟窿,蹲在旁边,等候海豹上来。海豹一露头,它就一下子扑上去捉住吃掉。北极熊是北极的稀有动物,备受游人的喜欢。 在北极圈内,有一个丘吉尔城的城市,这个城市是以英国前首相的名字而命名的,体现了这块圣地的迷人之处。因此,它曾经招致众多的人们纷纷前来此地,不为别的,不为印证丘吉尔是否到过这里,也不为追寻丘吉尔城的荒凉与处于极地,仅仅为了亲眼目睹北极地区的主打动物——北极熊。人们要见证北极熊的憨态,北极熊的相扶携子,北极熊的凶猛顽强,北极熊对茫茫白雪的执著,北极熊对炎炎夏日的厌恶…… 北极熊身上的皮毛实在是太神奇了,穿着这样的“外套”,北极熊当然不用害怕寒冷的北极了。知识窗 科学家发现,北极冰层变薄,让北极熊无法觅食,饥饿的公熊竟然转而残杀小熊或是同类来填饱肚子。 北极熊通常捕猎海豹为食,但是在非常饥饿又没有找到海豹时,它们就会努力寻找其他替代目标,甚至一些体形较大的北极熊会以同类为捕猎目标。罗斯解释说:“这种同类间的捕食现象时有发生。然而,根据观测的数据,这种现象现在发生的频率越来越高。尤其是随着气候变暖,海冰大规模消退,这就造成了北极熊被困于食物短缺的陆地之上。食物短缺的季节越来越长,北极熊同类残杀的现象也就越来越频繁。” 科学家称,海冰以往很早就形成,北极熊可以利用海冰接近海豹,猎食后积聚过冬所需的脂肪。但现在,哈德逊湾的海冰形成比以往要晚数周,饥饿的北极熊等不及,只好先吃幼熊。 1.北极熊身上的皮毛起到什么作用? 2.北极熊为什么会成为白色王国的主宰? 3.请用自己的话概括北极熊为什么不怕冷? 北极鸭为什么称为耐寒冠军 ※北极鸭 苏东坡的《惠崇〈春江晓景〉》开头两句写到:“竹外桃花三两枝,春江水暖鸭先知。”为什么江中水暖是鸭先知道呢?原来是因为,天气逐渐变冷,只有鸭子才敢在水中游,因而开春水暖,鸭子自然是最先知道的。 终年栖息在北极地带的鸭,长着一身黑白双色的丰满羽毛,一般体重为5~6千克。它们喜爱群居,每年夏末造窝,秋初产卵,每窝4只到5只。经过约25天的孵化,小鸭破壳而出。小鸭出世两周后,就被母鸭带到水中去“锻炼”和捕食,增加营养,增强体质,准备迎接即将来临的寒冬考验。 北极鸭通常用“傻乎乎”三个字来形容,被认为是一种低能动物,除了会游泳之外,其自身的生存技能是完全不占优势的。然而,也许是环境所迫的缘故吧,北极鸭的智商似乎还是蛮高的。北极熊长期来被人们认为是耐寒动物的象征,在北极的“居民”中是否还有比它更耐寒的呢?不久前,挪威科学家对北极地区的动物作了一次耐寒的试验。结果证明,耐寒冠军的荣誉应归于北极鸭,而不是北极白熊。因为北极鸭能经受-110℃寒冷的考验,北极鸭是耐寒冠军,在-100℃时,照样能摇摇摆摆地呷呷不止,要到-110℃时才沉默下来。而大多数动物只能忍受-45℃的严寒。其次是海豹,然后才轮到白熊。白熊只能忍受-80℃的考验。北极压之所以能耐严寒,是因为它的羽毛下游一层细毛绒,像毛毯一样裹在身上,所以有助于保温和御寒。 北极鸭在雪地上睡眠时,既不俯卧,又不卧躺在雪地上,而是单脚独立,另一只脚缩着藏于腹中,累了再换一只,就这样依次轮换着。 ※栖息在水中的北极鸭 北极鸭耐寒的秘密在于它们身上长满了浓密和多油脂的羽毛,中间的小孔贮满了空气,这样的羽毛起到了隔冷的作用。另外,它们的皮下脂肪厚,也减少了热量的散失。 北极鸭原产于冰岛,被美国引进后经过了多年的选育,已成为当今世界上最耐寒、最高产的蛋鸭。我国为改良国内蛋鸭产蛋低,不耐寒的劣势,特意从美国引进北极寒鸭。通过一年多的试养,充分验证了该鸭的优良特点和可观价值。 鸭肉肥而鲜美,可谓上等野味,而毛绒制登山服和极地御寒服装,具有较高的经济价值。北极鸭的经济价值高,鸭蛋和鸭肉是营养丰富的绿色食品,羽毛是轻工业原料,也是出口佳品,该鸭的体型、外貌、蛋壳颜色整齐一致,是蛋型较大的、世界著名的高产蛋鸭。该鸭喜欢奔跑、耐高寒,抗病力强,食量小,耐粗饲,种蛋受精率高,雏鸭成活率高,适合全国各地大规模养殖,在北方高寒地区饲养,照常高产、稳产,充分显示了它极其优越的抗寒能力。 北极鸭的饲养方法和普通鸭子的饲养方法有共同之处,公鸭体重1.7~1.8公斤,母鸭1.85公斤左右,开产日龄110~120天左右,年产量在280~300枚,四季产蛋,平均蛋重72克,青色,母鸭使用年限为2~3年。 知识窗 绒鸭的巢区十分靠近一种海鸥的巢,而这种海鸥不好相处,是绒鸭卵和幼雏的捕猎者,既然如此,为何绒鸭仍然喜欢与这种海鸥为邻居呢?原来欧绒鸭正是借助这种海鸥的力量,将其更强大的敌人如贼鸥、北极狐等赶走,使这种海鸥在保护自身巢区的同时,也使绒鸭免遭侵害。绒鸭的这种牺牲局部利益以换取更大好处的做法,确实是很聪明的。 1.苏东坡是怎样形容鸭子的耐寒机理的? 2.为什么北极鸭被称为耐寒冠军? 3.北极鸭耐寒有什么秘密? 北极驯鹿为什么被称为雪路先锋 ※北极驯鹿 北极驯鹿又名北方鹿,并非是驯养的一种鹿。驯鹿区别于世界上其他鹿种的最大特点是:雄鹿和雌鹿都长着树枝般的鹿角。驯鹿的名字是从印第安语“克萨里布”演变而来,其意思是“雪路先锋”。这个名起得非常恰当,因为它强壮而灵活的四肢及那坚硬而宽大的四蹄,使它不仅在雪地上行进自如,也能从地下1米深的坚硬雪里刨出食物。 驯鹿主要分布在北半球的欧亚大陆、北美洲北部及一些大型岛屿,在中国地区,它们主要生活在大兴安岭东北部林区。驯鹿被称为北极圈里最具灵性的动物,它们有些什么特点呢? 驯鹿大规模的迁徙是非常令人惊叹的,它们常常长途跋涉500千米~700千米,甚至上千千米,这一点完全可以与候鸟媲美。驯鹿的体型中等的,体长为100厘米~125厘米,肩高100厘米~120厘米。角干向前弯曲,各枝有分杈,雄鹿3月脱角,雌鹿稍晚,约在4月中、下旬。驯鹿头长而且直,嘴粗,唇发达,眼较大,眼眶突出,鼻孔大,颈粗短,下垂明显,无鼻镜,鼻孔生长着短绒毛,耳较短似马耳,额凹;颈长,肩稍隆起,背腰平直;尾短;主蹄大而阔,中央裂线很深,悬蹄大,掌面宽阔,是鹿类中最大的,行走时能触及地面,因此适于在雪地和崎岖不平的道路上行走。 驯鹿体背毛色夏季为灰棕、栗棕色,腹面和尾下部、四肢内侧白色,冬毛稍淡、灰褐或灰棕,髯毛和会阴毛密生,呈白色。5月开始脱毛,9月长冬毛。当仔鹿出生后10天左右就开始生长初角茸。 驯鹿的最惊人之处是顽强的耐寒能力、从厚而坚实的雪下觅食以及在雪地、泥泞的沼泽地上行走、奔跑自如的本领。驯鹿的冬毛浓密且细,毛干充满空气,所以又长又脆;而绒毛间也饱含空气,因而既柔软又卷曲,这样,驯鹿好似身着“双层皮袄”。鹿毛厚密能抵御寒风的袭击,而毛里充足的空气,使它具有良好的浮力。因此,驯鹿能轻而易举地穿江渡河。 驯鹿的主食主要是冻土带的植物,夏天的时候,它们吃青草、树叶和鲜蘑;而到了冬天,扒开积雪寻找地衣和苔藓食用。然而,它也不放过捕捉旅鼠的机会;遇到鸟巢时,也会把鸟蛋及幼雏一扫而光。在寒冷漫长的极夜里,驯鹿仿效南极企鹅的方式,紧紧挤在一起,度过寒冷的冬季,等待春天的到来。知识窗白尾鹿栖息在从加拿大南方到南美洲的森林地带,其特点是短尾巴的下部呈白色。白尾鹿受惊和逃跑的时候,尾巴会高高地翘起来,像是发出危险信号的旗帜。白尾鹿通常独居或小群活动。冬天的时候可能会聚集在一起,在雪地上行动。 北方的白尾鹿体形较大,肩高可达106厘米,体重可达180千克。少数甚至可以超过225千克。成年的白尾鹿夏天皮毛呈明亮的红褐色,冬天呈较暗淡的灰褐色,腹部发白。雄鹿有向前弯曲的鹿角,角上有一些不分叉的尖角。它们的生活区域包括林地、树木稀少的地区,都市和乡村的郊外。这些地区经常被人侵占开垦、种植果树和庄稼。白尾鹿主要食树叶、嫩枝、苔藓和大多数植物的果实和核。 由于栖息地遭破坏,加上人类的捕猎,哥伦比亚白尾鹿已名列濒危动物行列。不过,由于近年来采取了有效的保护措施,数量有所增加,可能有幸免于绝种。 1.北极驯鹿有什么特点? 2.为什么说北极驯鹿大规模的迁徙是令人惊叹的? 3.北极驯鹿主要以什么食物为主? 北极的寒冷为什么沉默了 ※冰雪融化的现象 全球气候正在逐渐变暖,但北极狐、北极熊和海豹这些世界上最耐寒的生物怎么会被冻得结冰呢?其实,这是ATMA空调关于制冷功能的一则宣传广告。强劲的制冷效果更胜北极极寒,让这些耐寒的动物们都冻得没了精神,自己封住嘴巴沉默地望着你,似乎在渴求你赶快把空调搬走。世间万物都是这样,让人捉摸不定。 德国波茨坦阿尔弗雷德·瓦格纳极地与海洋研究所地貌学家休斯·兰特乌特表示,永冻土海岸长大约24.9万英里,占地球海岸面积的1/3左右。自上一个冰河时代以来,周围数公里的海冰让很多永冻土海岸保持较为稳定的状态,但在温度不断升高的北极,冰覆盖量不断减少。兰特乌特说:“这些海岸一年中的绝大多数时间都受到海冰的保护,如果海冰覆盖量减少,遭侵蚀程度将更为严重。” 由于北极气候变暖,大量永冻土带融化,流入海洋。自2000年以来,数十名科学家便对大约6.2万英里占整个北极海岸线的50%左右北极海岸线进行研究。经过科学研究发现,北极部分地区的永久冻结带每年遭侵蚀的程度最多达到30米。拉普帖夫海、东西伯利亚和波弗特海沿岸的永冻土带遭侵蚀情况最为严重。 被侵蚀后的海岸不仅意味着陆地遭受损失,同时也会影响当地的生态系统的变化。水生环境可能因富含营养物的沿岸沉积物流入海洋发生改变。“近岸水域的氮和磷等营养物不断增多可能影响食物链的第一环,例如细菌和其他微生物,它们以这些营养物为食。食物链中体型最大的动物也最终遭受影响。”兰特乌特表示很难预测这些变化。 北极地区对全球变暖效应反应得十分敏感,由于北极的冰山上为浮冰,海水温度对其消融有非常大的影响。近年来,冰山消融显现得更为显著。美国海军研究生院和NASA以及波兰科学学会海洋科学研究院合作的一份研究报告估计,北极地区的冰山有可能在未来的2013年就会全部消失。事实上,北极冰山消融的速度比预计中还要快。根据法国国家科学研究中心,北极冰盖在2005年至2007年的融化面积相当于法国国土面积的两倍。经过美国科学家的最新估测得出,在1953年至2007年期间,北极地区冰雪每十年消失达7.8%。 知识窗 随着全球气候变暖,北极地区的冰雪融化得越来越快。冰融水流入冰川锅穴后还会起到一种润滑作用,促使冰川向大海加速移动,最终整个冰川消失于海水之中。由于气候变暖,冰融水和相对温暖的海水使得格陵兰岛上巨大的冰川开始开裂并急速地向海洋滑行。 随着气候变暖,许多冰盖开始融化,冰融水形成了一条条溪流。这些溪流最终又会流入冰川锅穴之中。冰川锅穴就是冰川中近于直立的井穴或洞穴,是由冰面因融化等原因坍落而形成。人们站在这样的冰面上,可以听到巨大的水流声,可以明显感受到危险的存在。如果落入冰川锅穴之中,你将会永远被埋于冰层之下。 1.关于北极气候变暖,哪些地方的破坏性较为严重? 2.海岸遭侵蚀意味着什么? 3.北极地区对全球变暖有什么反应? 北靴兔为什么被称为“雪鞋兔” ※雪靴兔 白靴兔是一种野兔,人们又叫它雪鞋兔。由于它们的后脚很大而且颜色是白色的,故被命名为“白靴”。白靴兔的“大脚”可以阻止它们在行走时或跳跃时沉入雪中,而脚底下也有毛可以保温。 白靴兔夏天的时候常常吃植物,像草、蕨类及叶子;到了冬天,它们就会吃树枝、树皮及芽等,也会像北极兔般从陷阱中偷取肉来吃。它们也会吃同类的尸体,及在缺乏植物蛋白质等情况下吃大家鼠等啮齿目。白靴兔主要在夜间活动,而它是一种不冬眠的动物。 北靴兔的体型比家里的兔子稍微大点,身体极其肥胖,耳朵和后肢比较小,当然,“兔子尾巴长不了”是所有兔子的共同特征。北靴兔的肉味极其鲜美,毛皮珍贵,因此也成了人们猎取的对象,其数量本来就不多,再加上人们肆无忌惮地捕捉,所以现在就变得更少了。到北极苔原考察的人员,见到它的次数也非常有限。 白靴兔的毛在夏天时是锈褐色的,到了冬天时就会转变为白色,这种颜色的转变是一种伪装,而且白色还能起到一种光学反射作用,使天敌难以发现。它们的两侧全年也是白色的,耳朵边有黑色的绒毛,耳朵比其他野兔较短。 ※雪地里的白靴兔 北靴兔并不仅仅分布于北极,在美洲北部和北欧也有很多,只不过名称不一,有的地方叫山兔或蓝兔,也有的地方,例如北美洲,则叫雪鞋兔。蓬松的绒毛在其身体周围捕捉到一些空气,就像中空的墙壁一样,形成一层绝缘层,有效地防止了热量的散失,这对度过北极的严冬是至关重要的。此外,北靴兔还有一种绝招,即幼子一产下来就能看东西,这也是为生存所必须。而家兔的幼子产下后总是眼睛紧闭,只有等到过了12天之后眼睛才会慢慢地睁开。 北极兔的耳朵,根据不同的位置与姿势,也能传达出不同的信息,并借着这些聪明的方法达到与同伴之间沟通的目的。北极兔彼此之间除了用肢体语言来表示沟通之外,也可以依靠着它们灵巧的鼻子,来闻嗅身边是否有危险的信息,它们也会留下特殊的嗅觉记号,以提供同伴之间辨认信息。北靴兔属于群居动物,通常一个北靴兔的群体圈可有20只到300只不等,而每只北靴兔寻找食物的步行搜寻范围约在群体生活圈往外延伸,且搜寻区域可达一平方公里以内。因此,拥有优良准确的沟通技巧也是北靴兔必备的生存条件之一。知识窗兔子的视力范围很广,不过兔子的视力真是不太好。对于颜色方面,兔子是色盲,只能够分辨有限的颜色,而他们看到的影像是模糊的。兔子远视能力比较好,不过对于近距离的东西,他们是看不到或看不清楚。兔子主要是看到平面的影像,因此对距离的感觉也不太好。兔子在暗光的情况下看东西最为清楚,而非在黑暗的环境中。虽然现在有很多有关兔子视力的问题仍然是个谜。例如:当兔子把头移向一边为了看清楚某件东西时,他的另一只眼睛应该会看见完全不同的东西,两者怎样协调?这些有关兔子的视觉问题也有待研究。 1.白靴兔又叫什么? 2.白靴兔与其他的兔子有什么不同之处? 3.白靴兔是怎样度过寒冷的北极的?

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