懒得喝水 吃东西懒得嚼……树懒怎么还没懒死?

2018-01-27 22:02:39    所在频道:  知识    来源: 果壳网

  布丰伯爵乔治-路易·勒克莱尔(Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon)是18世纪中期全世界最知名的博物学家,但他不怎么待见新大陆,曾宣称美洲是“退化的”,是一片脏湿悲惨之地,充斥着弱小的低等物种。这其中有一种生物特为尤甚,布丰对其鄙夷至极。

  他写道,这些生物长着“过短”又“草草收尾”的双腿,说它们“迟缓、愚蠢……甚至习于忧伤”,“这些树懒,”他写道,“在有血有肉的动物中最为下等。再添哪怕只是一个缺点,它们就活不成了。

  褐喉三趾树懒是最广泛分布的一种树懒。图片来源: Jim M. Goldstein

  布丰真是大错特错,他眼中的这些缺点在我们今天看来都是对自然的绝妙适应,正是这些让树懒得以在极端严酷的生境中繁衍兴盛至少3000万年。

  事实上,我们对树懒的生理习性研究得越深就越会发现,演化下了很大功夫,才让这帮臭名远扬的“懒骨头们”活得毫不费力。

  我们对树懒所知甚少,原因之一是它们太难研究了。它们住在中南美洲高高的树冠层,身材矮小又不爱动,毛上满覆的绿藻使它们与绿叶常常融为一体,因此很难发现它们。

  树懒有多慢

  为了搞清楚树懒到底有多慢,威斯康星大学麦迪逊分校的乔纳森·泡利(Jonathan Pauli)和同事们在2014年前往哥斯达黎加,测量了褐喉三趾树懒和霍氏树懒的代谢速率。

  他发现这两种树懒代谢都极慢,褐喉三趾树懒更是打破记录,它的野外代谢率(field metabolic rate,即在野外消耗能量的速率)是162千焦/日/千克,这意味着任何其它哺乳动物只要没在冬眠,能量需求都比它高,包括同样懒得出了名的考拉(410 千焦/日/千克)和大熊猫(185 千焦/日/千克)等。

  考拉:听说有人消耗比我还低?

  树懒的祖先,可能是食蚁兽

  把三趾树懒和二趾树懒放在一起观察,你可能会认为它们来自一个共同的树栖祖先。但真相会让你大吃一惊。

  二趾树懒(左上)和三趾树懒(右下)。图片来源:thrillist.com

  遗传学显示,这两个现存的树懒支系起源于完全不同属的大型地懒。二趾树懒似乎是来自巨爪地懒科(Megalonyx),这个科的成员体型差不多有灰熊那么大。而和三趾树懒亲缘关系最近的是大地懒(Megatherium),体型和大象差不多。

  这是很典型的趋同演化,但是它们怎么会都从地上转移到树上去呢?对此,柏林洪堡大學的约翰·尼亚卡图拉(John Nyakatura)是这么想的。树懒属于异关节总目(xenarthrans),同属于该目的还包含犰狳和食蚁兽,它们都拥有大而弯曲的爪子,且前肢力量强大。

  尼亚卡图拉认为,现生树懒最近的共同祖先可能从它们擅长挖掘的巨型祖先身上继承了这些特征,然后用在了树栖生活上。如果这样推测没错的话,这个共同祖先可能看起来像侏食蚁兽,这种食蚁兽能倒挂在树枝上。

  倒挂在树上的侏食蚁兽,是不是与树懒有几分相似?图片来源:arkive.org

  树懒是怎么节能的?

  树懒之所以要极度节约能量,原因部分在于饮食。它们是树栖食叶动物,也就是住在树上以叶子为食。这种生活方式很少见,所有哺乳动物种类里只有0.2%这么干过,原因很简单:树叶很难消化,而且营养少得可怜。其它树栖食叶动物比如吼猴的应对方式,是靠吞食大量树叶来果腹。

  树懒则采取了不同的策略:它们东吃点,西啃点,确保自己的胃是满的。它们也不急着消化,食物会在它们体内待上2天到2个月不等,然后才变成粪便被排出体外。在有记录的食草哺乳动物中,树懒的消化时间是最长的。这点非常奇怪,因为消化速率通常取决于体型,大型动物才会花更长的时间消化食物。

  树懒不仅靠长而弯曲的消化道保存能量,它们还允许自己的体温剧烈波动,这跟其它哺乳动物很不一样。人的体温一直是在38摄氏度的上下1度内徘徊,但泡利的研究表明,随着周围森林的寒热交替,褐喉三趾树懒能让体温上下波动将近5摄氏度。泡利说:“这省下了一笔巨大的能量开支。” 因为维持稳定的核心体温是一件非常耗能的事情。

  但树懒也得设法保暖,大部分恒温动物利用颤栗来产热,但这需要燃烧能量。泡利说,三趾树懒则另辟蹊径,它们会在每天早上爬到树冠层的更高处,从朝阳的温暖中充分汲取能量。英国斯旺西大学的树懒专家丽贝卡·克利夫(Rebecca Cliffe)说:“它们是最接近爬行动物的哺乳动物。”

  当然极端节能高手也有缺陷,“树懒无法跳跃。”克利夫说,“它们必须要用双手抓牢才能有所动作。”树懒有个标志性动作,就是倒挂在树枝上缓慢爬行,除却节省能量,这可能还有另一个好处——伪装。树懒的主要天敌之一角雕就依靠观察猎物运动来捕猎。

  树懒的肌肉有多大能耐?

  “森林中随便谁都可以吃掉它们。”哥斯达黎加树懒研究所的创始人之一山姆·特鲁尔(Sam Trull)说道,“所以它们要小心不能被发现,最好的方法之一就是无声无息,缓慢行走。”

  树懒的成功窍门貌似在于,它们能一动不动地倒挂在树枝上数小时,这部分依赖于它们长而弯曲的爪子。当初它们的巨兽祖先用这爪子来挖隧道,但爪子在树懒这倒更像是衣架挂钩。而持久的抓握力也要归功于它们手脚上纵横交错的肌腱,这让它们即使在休息时也能攥紧拳头。

  不过树懒的肌肉可不止这点能耐,扬斯敦州立大学的动物学家迈克尔·布彻(Michael Butcher)说,我们通常觉得肌肉只能专精一艺,要么像奥运会举重选手的肌肉那样,支持短时间大力道的动作,要么像马拉松运动员那样长时间发力。但“树懒却打破常规”,它们异乎寻常地既坚韧耐久,又力大无穷。

  布彻解剖了12具树懒尸体,希望从中看出点门道。结果他惊讶地发现,它们的肌肉组织非常少,比其他树栖哺乳动物少了差不多10%,但这些肌肉可不同凡响。

  最神奇的是,树懒的肌肉中似乎有一组特殊的酶,使得它们能够忍受大量积累的乳酸,帮助它们抵抗长时间挂在树上或者超慢动作行走的疲劳。树懒的酶表达谱和猎豹之类快速奔跑的猫科动物很相似。布彻说:“短跑拼的就是短时间内的无氧运动能力。实在叫人百思不得其解的是,树懒明明长时间挂在树上,却配置了这种代谢谱。”

  更加让人疑惑的是,无氧代谢其实并不高效,它虽然能快速产能,但只能释放出一部分能量,利用率上远不如有氧代谢。不过树懒在好几百万年间一直朝着节约能量的方向演化,也许像这样在偶尔四处溜达的时候来点即时能量,就是最节俭的手段了。

  演化造就的快生活与慢生活

  树懒不是唯一走极端能量路线的动物。

  举个例子,极端快节奏的动物里,就有蜂鸟、避日蛛和剑鱼。

  蜂鸟、避日蛛和剑鱼。

  蜂鸟燃烧能量的速度比其他脊椎动物都要快。每秒钟扇动70次翅膀要花大力气,所以不难想象小小的蜂鸟需要多么快的代谢速率。人类要达到同样的代谢速率需要每天摄入155000卡路里,也就是吃平常饭量的77倍。

  大部分蛛形纲动物都是坐等猎物上门,用天罗地网或伏击战术攻其不备,捕获猎物。但避日蛛不是这样的:它们一直跑、不停地跑,直到发现猎物才停下,它什么都吃,为的是满足它们极高的能量需求。

  剑鱼能够风驰电掣般在水里穿行,因为它们有一颗和身体不相称的大心脏,血液里含有浓度奇高的血红蛋白来携带氧气。它们的脑袋里还有一个腺体可以分泌润滑液,似乎可以用来减小阻力。

  而像树懒这样过着慢生活的,还有象龟、梅苏麦杆趾虎和格陵兰鲨。

  象龟、梅苏麦杆趾虎和格陵兰鲨。

  象龟这些庞然大物生活在久旱和饥荒频发的岛屿上,能不吃不喝熬过数月。不过很可惜,这些超能力后来却帮了倒忙,欧洲海员发现他们可以把象龟屯在甲板下面作为活生生的“肉罐头”后,象龟的数目骤减。

  梅苏麦杆趾虎消耗的能量差不多只有其他沙漠壁虎的1/4。它们不仅吃得少、动得少,还能用身上特殊的鳞片吸收阳光中的热量。它们甚至能雾中汲取水分满足七成的日常水需求。

  寿命超过400年的格陵兰鲨选择慢生活到底。它们游动速度很慢,生长速度是每年长1厘米,雌性格陵兰鲨可能要到156岁才性成熟。

  尽管有了上述新知,我们对树懒依然知之甚少。比如,我们不知道它们为什么要从树上爬到地面排便,更不知道它们为什么要把粪便埋起来。克利夫说,这看上去可不太节能。也许这是一种交流方式。而泡利甚至推测,树懒毛发里的绿藻以及附近某些把树懒当作移动住宅的蛾子,也许构成了某种养分循环,而树懒的这种奇特行为也许与此有关。

  不过有一点很明确:我们对这些神奇生物的闲适生活了解得越多,我们便越理解饮食和代谢如何驱动演化适应。这也适用于人类自身。

  2016年,纽约市立大学的赫尔曼·庞泽(Herman Pontzer)和同事们比较了人类和黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和红毛猩猩的能量消耗速率,结果发现我们燃烧卡路里比其他灵长目动物快了27%。研究人员推测这种大幅提升不仅使得我们的脑力增强,也促使我们生育更快,寿命更长。这些改变可能源于我们多元化的饮食,以及更多高热量食物比如肉类。我们也开始变得更胖,这原本可能是应对食物短缺的措施。

  年关将至,上述的最后一条可能有点正中痛处。总之,千万不要向树懒学习,毕竟它们花了几百万年才获得了这样的身体,过上这样的生活方式。你只是许个新年愿望,然后顶多坚持上6周左右的时间,不太可能复制它们的成功。

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