动物所研究发现北方沙漠地区小毛足鼠低温适应特点

2010-12-23 10:32 来源: 中国科学院
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  小毛足鼠(Phodopus roborovskii)在我国主要栖息于北方沙漠地区,如内蒙古浑善达克沙地。小毛足鼠体重很小,一般在13-18克。小体型的动物由于体表面积与体积之比较大,热量散失快,因此维持体温的能量代价也较高,面临低温胁迫时尤甚。小毛足鼠主要以植物种子为食,是沙地生态系统的重要成员。为了解其低温条件下热生理学和能量学等适应性特征,中国科学院动物研究所动物生理生态学研究组的研究人员使用无线遥测技术监测了低温驯化条件下小毛足鼠的体核温度和活动性,用开放式代谢仪测定了动物产热能力的变化,使用运动检测系统来记录动物的每日活动强度和时间分配,并对能量摄入等指标进行了测定。

  研究发现,1)小毛足鼠的体温和活动性表现出很强的似昼夜节律,夜间体温和活动性显著高于白天,为典型的夜行性动物。冷驯化期间小毛足鼠的平均体核温度下降0.21摄氏度,体温下降主要发生在黑暗相(活动相),而光照相(休息相)的体温维持稳定在35.9摄氏度,表明小毛足鼠在光照相的体温可能是其恒温维持的最低水平。休息相时维持较低的体温,可使动物在保证正常生理功能的同时节约总体能量支出,具有适应意义。尽管小毛足鼠体重很小,但在低温和充足食物的实验条件下没有监测到在小体型动物中(或同一属动物黑线毛足鼠中)存在的异温现象(如日蛰伏)。2)冷驯化条件下小毛足鼠的产热能力显著提高。3)冷驯化期间,小毛足鼠的食物摄入、消化道的总长度和重量也显著增加,消化率和能量摄入相应提高,体重维持相对稳定。4)小毛足鼠在冷驯化期间保持较高的运动水平,且每日高强度运动开始的时间也没有改变。这说明动物在低温条件下依然保持活跃的活动状态,这些发现与小毛足鼠夜间觅食的习性相一致。

  总之,小毛足鼠在面对低温时,尽管体温调节的代价很高,但在能量供应充足的条件下,会采取积极的策略:如增加能量摄入和消化能力、提高产热能力等,从而维持稳定的体温和体重,同时动物每天活动的强度和开始的时间不变,也没有表现出小体型动物中常见的异温性特点。然而,当小毛足鼠在23摄氏度的环境温度下进行24小时食物限制时,动物可表现出低于30摄氏度的低体温,这种低体温现象的发现在该物种中尚属首次,其意义尚在进一步研究中。

  该项研究工作已在Journal of Comparative Physiology B 上发表(Chi Qing-Sheng and Wang De-Hua. 2010. Thermal physiology and energetics in male desert hamsters (Phodopus roborovskii) during cold acclimation. J Comp Physiol B. DOI 10.1007/s00360-010-0506-6)。

  

图1 冷驯化对雄性小毛足鼠光照相和黑暗相体温的影响(星号表示组间差异显著,垂直破折号线表示冷驯化开始的时间)

  

图2 冷驯化组中1只代表性雄性小毛足鼠转轮活动的复式活动度图(图的顶部是每天的时钟时间,图的左边和右边分别是实验日期和每天的转轮平均数;每一行中的黑色区域表示动物在当天的这一时间段内活动强度高于平均值,空白区域则表示活动强度低于当天的平均值;红色箭头示第15天为冷驯化开始时间)