树懒:大自然的宠儿,谜一样的懒汉

作者: Jason Bittel

来源: 环球科学

发布日期: 2017-12-30

树懒是进化过程中诞生的杰作,它们通过独特的饮食习惯和节能的生活方式在严峻的生态环境中生存了至少3000万年。树懒的新陈代谢率极低,消化过程缓慢,体温变化范围大,肌肉具有抗疲劳能力和力量,这些特征都是为了在极端节能的同时保持生存。研究树懒的生活方式有助于理解饮食和代谢如何推动进化适应过程,这些研究成果也适用于人类。

人们普遍认为树懒憨憨傻傻,整天只会趴在树上嚼树叶,还一度给它们扣上了“又慢又蠢”的帽子。但是现在,树懒现在翻身了。最新的研究认为,它们是进化过程中诞生的杰作,而我们有必要学学它们节省能量的方式。

乔治·路易斯·勒克莱尔(Geogre-Louis Leclerc),也就是我们熟知的德·布丰伯爵(the Comte De Buffon),是18世纪中叶全世界最著名的博物学者。

然而他并不看好当时发现的新大陆,甚至曾公开声称美洲大陆是一片“堕落”而悲惨土地,其上生活着羸弱而下等的物种。布丰这番讥讽的言论尤其针对其中一个物种。他曾这样描述:这种动物四肢极其短小,仿佛是“被截断了一样”,它们“行动迟缓、智商下线,还有一种丧不拉几的气质”。“这些树懒,”他写道,“在有血有肉的动物之中绝对是最下等的存在,一个不留神,它们可能就灭绝掉了。”

布丰实在是大错特错了。当年他曾激烈批评过的缺点,现在才被发掘出价值,它们实际上是一种进化上的精妙设计,帮助树懒在极其严峻的生态环境下生活了至少3000万年。事实上,我们越是仔细研究树懒,就越能发现,为了造就这些懒汉,大自然真是操碎了心。

我们之所以对树懒所知甚少,有一个原因是它们实在太难研究了。

树懒生活在美洲大陆中部和南部丛林中高高的树冠层上,它们体型很小,岿然不动,时间久了毛发都长出了绿藻,黯淡无光地和周围的绿叶融为一体。为了确切地测量树懒到底有多“慢”,麦迪逊大学的乔纳森·保利(Jonathan Pauli)和同事于2014年前往哥斯达黎加测量三趾树懒和霍夫曼两趾树懒的新陈代谢率。他发现两种树懒的新陈代谢率都很低,其中霍夫曼两趾树懒的新陈代谢率尤其低破纪录。

这种树懒在野外消耗的能量,只有每天每公斤体重162kJ,低于任何非冬眠状态的哺乳动物,鼎鼎大名的懒汉树袋熊(410kJ/天/kg)和大熊猫(185kJ/天/kg)都不是它的对手。

树懒为什么活得如此节能?其中一部分原因就是它们独特的饮食习惯。树懒是栖息在树上的食叶动物,它们在树上生活,以树叶为主食。这是一种非主流的生活方式,因为树叶营养含量低而且难以消化,只有0.2%的哺乳动物以这种方式生活。

其他树栖食叶动物,如吼猴,则选择了大量进食来弥补。而树懒选择了另一种适应策略:它们细嚼慢咽,始终不让肚子空着。它们的消化过程也不紧不慢,食物从被吞下肚到完全消化排出体外可能需要两天至接近两个月的时间,这也打破了食草哺乳动物最长消化时间的记录。通常情况下,哺乳动物消化食物的速度与体型大小有关,大型哺乳动物需要花更长的时间消化食物,而树懒显然是个例外。

拥有绵延曲折的消化道并不是树懒节能的唯一方式。

与其他哺乳动物相比,它们的体温变化范围更大。人类体温通常不超过38℃,而保利研究的三趾树懒随着生活环境的气温升降可以把体温降到5℃左右。“这能节省很多能量。”保利说,毕竟在环境温度不断改变的情况下维持核心体温稳定是一件相当耗费能量的事。但树懒同样需要保暖。多数温血动物的保暖方式是颤抖,但这种方式需要燃烧能量。保利说三趾树懒的取暖方式与众不同,它们会在每个早晨爬到最高的树冠顶层,以便晒到最多的阳光。

“(这就像是)作为哺乳动物,它们却以爬行动物的方式生活。”英国斯旺西大学的丽贝卡·克里夫(Rebecca Cliffe)说。

以这种极端节能的方式生活当然也有弊端。“树懒不会跳,”克里夫说,“它们行走时必须有至少两只爪子着地才能迈出下一步。”除了节约能量以外,树懒特有的慢动作倒挂式步伐还有另一种好处:伪装。比如树懒的主要捕食者之一角雕,就是依靠视觉追踪猎物的。“森林里随便什么东西都能吃掉树懒。

”哥斯达黎加树懒研究所的山姆·特鲁尔说,“所以它们要小心翼翼,以免被发现,而最好的方式之一就是非常缓慢、安静地行动。”数小时保持完全静止地倒挂在树上似乎是个不错的方法。树懒之所以拥有这种绝技,在某种程度上要归功于它们又长又弯的爪子。这种爪子原本是它们体型巨大的祖先用来挖掘隧道的,但现在却被它们用来当晾衣架。树懒爪子上的肌腱结构提供了牢固的抓地力,也使足趾得以在休息时也保持抓握状态。

但它们的肌肉力量似乎扮演了更关键的角色。我们通常认为肌肉只擅长执行好一种功能,俄亥俄州扬斯敦州立大学的动物学家迈克尔·布彻(Michael Butcher)说。举例来说,一名奥林匹克举重运动员拥有能胜任短距离爆发力运动的肌肉,而一名马拉松运动员的肌肉更擅长需要耐力的长时间运动。“但树懒打破了这种规律,”他说。它们的肌肉既有不可思议的抗疲劳能力,也有惊人的力量。

为了搞清楚它们是如何做到的,布彻解剖了十多只树懒。他没有想到的是,树懒的肌肉组织其实非常少——肌肉含量占体重的比例比其他树栖生物低了大约10%。但这些肌肉看起来非同寻常。最显著的区别是,树懒的肌肉似乎含有一套特有的、使肌肉组织可以耐受大量乳酸的酶,这可能有助于它们在闲逛或慢动作运动时抵抗疲劳。布彻最新的一项还未发表的研究成果表明,树獭所拥有的酶谱,和猎豹等跑得快的猫科动物十分类似。

“短跑需要短时间的无氧代谢,”布彻说,“而常年悬挂的树懒与经常短跑的猫科动物的新陈代谢状况相似,这实在是令人费解。”

考虑到无氧代谢其实更低效,事情就变得复杂了。因为,尽管无氧代谢能快速供能,但它提供的能量与有氧代谢相比只是很少的一部分。而对于一个已经花费了数百万年来保持节俭的动物来说,偶尔一点点的即时能量似乎是为他们偶尔的散步提供动力的最不浪费的方式了。

尽管现在有了这些全新的见解,关于树懒我们要研究的问题还有很多。我们还不知道树懒为什么要从树冠一路爬到地面大便,并且埋掉自己的排泄物。这一行为看起来并不朴素节俭。克里夫认为,也许这是一种交流方式。保利认为它甚至可能与一种营养循环有关,在树懒毛发上生长的绿藻和一些蛾类很可能参与了这种营养循环。

不过,至少有一件事是清楚的:我们对这些神奇动物以及它们从容的生活方式了解得越多,就越容易理解饮食和代谢是如何推动进化适应过程的,这些研究成果也适用于我们人类。在2016年,纽约市立大学的赫尔曼·庞兹尔(Herman Pontzer)及其同事将人类的能量消耗方式与黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和猩猩进行比较,发现我们消耗能量的速度比其他灵长类动物快了27%。

研究人员认为,这种戏剧性的变化不仅为我们提供了更高的智力,还提供了更快的繁衍速度与更长的寿命。这些变化可能发生在我们的祖先开始尝试多样化饮食并摄入更多高热量食物(比如肉类)的时候。我们也开始变得更胖,以应对可能出现的食物短缺。不过,你可别想着趁假期去学树懒的生活方式。树懒花了上百万年才发展出了它们适应的生活方式和生理特征,你总不能指望在短短的几天里就重现它。

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