每平方厘米12.5万根毛发!但海獭不怕冷,不只靠毛发,还靠肌肉_能量_动物_热量

动物在寒冷之中生存是很困难的,但它们的身体核心温度无法维持平衡时,动物的大脑、肌肉和很多主要器官都会变得很迟钝。 爬行动物和两栖动物都是冷血动物,它们的体温会随环境温度的变化而变化,但哺乳动物有体温调节系统,可以通过新陈代谢产生能量,来维

动物在寒冷之中生存是很困难的,但它们的身体核心温度无法维持平衡时,动物的大脑、肌肉和很多主要器官都会变得很迟钝。

爬行动物和两栖动物都是冷血动物,它们的体温会随环境温度的变化而变化,但哺乳动物有体温调节系统,可以通过新陈代谢产生能量,来维持体温,这使得哺乳动物能够生活在较冷的地区。

尽管科学家们知道哺乳动物在寒冷的环境中,可以增加新陈代谢来调节体温,但目前还不清楚哪些器官或组织正在通过新城代谢来产生更多的热量。对于像海獭这样的小型水生哺乳动物来说,保暖对它们来说至关重要,它们连睡觉吃饭都待在水里,因此海獭或许会为科学家们解开这个谜题的关键研究对象。

海獭的毛发

对于水生哺乳动物来说,保持温暖尤其困难,因为水比空气更快地将热量从体内传导出去。大多数海洋哺乳动物(比如海豚和鲸鱼)都有较大的身躯和厚厚的一层脂肪来保温。

海獭是最小的海洋哺乳动物,它们没有厚厚的脂肪层。取而代之的是,它们是世界上毛发密度最高的动物,每平方厘米的皮肤上有多达12.5万根毛发(这可能让程序员羡慕不已)!然而,它们的毛发需要高度保养,需要定期梳理,海獭每天大约有10%的活动是梳理毛发,以保持皮毛中的空气隔绝层。

但科学家们认为,浓密的皮毛本身不足以使海獭保持温暖。为了产生足够的体温,它们在休息时的代谢率大约是大多数体型相似的哺乳动物的三倍。然而,这种高代谢率是有代价的。为了获得足够的能量来满足高需求,海獭每天必须吃超过其体重20%的食物。相比之下,对于70公斤的人类来说,每天只需吃相当于大约2%的体重的食物。

热量来自哪里?

当动物进食时,食物中的能量不能被细胞直接用于做功。相反,食物被分解成简单的营养素,如脂肪和糖。这些营养素随后在血液中运输并被细胞吸收。细胞内有一个称为线粒体的隔间,在那里营养物质被转化为ATP——一种细胞用于能量储存的高能分子。

将营养物质转化为ATP的过程类似于大坝将储存的水转化为电的过程。当水从大坝流出时,它通过旋转连接到发电机的叶片来发电。如果大坝漏水,一些水或储存的能量就会流失,无法用于发电。

营养物质没法完全转化为ATP,它们也会“漏水”,这就是哺乳动物通过代谢来取暖的关键所在,科学家们认为,虽然线粒体中泄漏的能量不能转化为ATP,为细胞活动提供能量,但这些泄漏的能量会转化为热量来温暖海獭的身体。

动物身体中的所有组织都使用能量并产生热量,但有些组织比其他组织更大、更活跃。肌肉占大多数哺乳动物体重的30%。运动时,肌肉消耗大量能量并产生大量热量。毫无疑问,无论是在运动中变热还是在寒冷时发抖,你都经历过这种情况。

科学家们发现海獭肌肉中的线粒体的能量非常容易泄漏,这使得海獭不用依靠体力活动或颤抖来提高肌肉中的热量。事实证明,海獭的肌肉细胞将营养物质转化为能量的效率很低下,但正是这种能量的“损失”,使它们能够在寒冷中生存。

更广泛的影响

这些研究清楚地表明,肌肉不仅仅对运动很重要。因为肌肉占身体质量的很大一部分,所以即使是肌肉新陈代谢的一小部分增加,也能显著增加动物消耗的能量。

研究结果对人类健康具有重要意义,如果科学家们发现了安全、可逆地增加休息时骨骼肌代谢的方法,医学上可能会将其作为一种工具,通过增加人们可以燃烧的卡路里量来降低肥胖率。相反,减少骨骼肌代谢(比如适当增加环境温度),可以减少支持宇航员长时间太空飞行所需的食物和资源。

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