如何走近并研究海洋巨兽——棱皮龟的体温

作者: 老猫

来源: 果壳网

发布日期: 2018-01-10

科学家们在野外测量了棱皮龟的体温,发现这些巨大的海龟是温血动物,能够维持与环境的高温差,这使得它们能在寒冷水域生存和捕猎。研究还揭示了棱皮龟体温调节的复杂性,包括内脏产热、行为调节和形态学特征的共同作用。

棱皮龟(Dermochelys coriacea)又叫革龟,是世界上最大的海龟。有记录的最大棱皮龟,体长超过3米,背甲长度2.2米,体重接近1吨。除了它巨大的体型,具有七道纵棱的革质背甲外,最令人感兴趣的是它的体温——是的,这种海中巨无霸是温血动物。在海中畅游的棱皮龟。图片:Doug Perrine

对于棱皮龟的研究往往局限于实验室里,但一组来自美国和加拿大的科学家付出巨大辛苦,在野外开展了棱皮龟体温的测量工作,他们的结果发表在《实验生物学杂志》上。文章的第一作者、共同通讯作者,现就任巴纳德学院生物学院实验室副主任的詹姆斯·卡塞伊在接受果壳网采访时表示:“之前的研究大都集中在冷水中肌肉活动对于体温的调节作用,而我们做的,是在北方高纬度觅食地第一次记录了野生成年棱皮龟的体温。”

测量棱皮龟的体温远比一般人想象得要复杂危险得多,卡塞伊说:“想要安全地研究这些巨大而有力的动物,不仅需要密切的团队合作,近乎完美的天气条件也是必不可少的,只有在风速很低、海面平静的时候才能作业。四到五名船员一组进行野外工作,每组都配备了有经验的专业渔工。”

研究人员接下来要做的,就是把63×24毫米、重30克的药丸状胃内体温计送入海龟的体内。卡塞伊表示:“将这些药丸送入海龟体内其实相对来说很容易,整个过程只需要20秒。我和阿曼达·威利亚德博士在研究美属维尔京群岛圣克洛伊岛的棱皮龟筑巢种群的时候也用过相同的方法。这个步骤只需要两个人通力合作就可以完成:一个人利用尼龙织带张开海龟的嘴,另一个人用润滑过的喂食器将‘药丸’送入海龟的食管就可以了。”

卡塞伊和他的同事测量了7只不同的棱皮龟,这些海龟个体的体温保持在25.4±1.7到27.3±0.3℃之间,与环境保持的温差在10.7±2.4到12.1±1.7℃之间。维持体温对于维持动物的生存以及身体的活动性来说有着重要的意义,正因为棱皮龟可以维持这10℃的温差,它们才得以能够在加拿大北部的寒冷水域生存,并广泛地进开展行捕猎活动。

此外,研究人员还发现棱皮龟的体温在白天下降,而在晚上回升——然而根据海龟夜间活动的习惯,肌肉活动显然不足以加热海龟的身体,这说明棱皮龟需要在消化食物时放出热量。研究中还发现,棱皮龟在海面活动的时间越长,它的体温也就越高。

“棱皮龟是温血动物,我们的实验结果为这一论断提供了新的数据支持,”卡塞伊在接受果壳网采访时表示,“其中最重要的突破是,我们发现棱皮龟的内脏可以产生热量。此外,我们也发现这些海龟的行为——例如停留在温暖的海面——对于维持它们的体温也有着显著的作用,尤其是当它们季节性地在高纬度觅食地活动,追寻丰富的猎物的时候。”

在被问及温血动物演化史方面的问题时,卡塞伊表示:“在鸟类与哺乳动物中,内温性是分别独立演化出现的。关于恐龙是否是恒温动物的争论,以及对异温性的鱼类、爬行类和昆虫的研究,表明在不同的生物体内采用的体温策略具有很大的灵活性与多样性。”

“棱皮龟与鸟类、哺乳类的一个重要区别是它的代谢率显著低于后两者。为了维持维持一个稳定的、相对较高的体温,棱皮龟需要依赖行为模式(控制在海面停留的时间)、生理学(代谢产热与血流调节)与形态学(身体巨大)的共同作用。”

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