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吃飽睡睡飽吃,是一種超爽的生活形態嗎?(Podcast 已上線)

閱讀時間約 4 分鐘
蜂鳥採蜜的優美姿態
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蜂鳥,最小的鳥類,造型美麗色彩鮮豔,蜂鳥每秒拍動70次的翅膀採花蜜,自由自在的在飛行中前進後退,是以動物為主角的攝影作品中的常客,體重最小僅1.8公克的蜂鳥,急速俯衝時時速可高達100公里,是很能激發觀者「大自然真是奧妙」感性的生物。
蜂鳥每天的生活就是「吃飽了睡、睡飽了吃」,有沒有超羨慕?大錯特錯,這種生活簡直就是地獄啊!由於蜂鳥的代謝率高達人類的77倍,每天得吃下自身體重數倍的食物,因此進食幾乎無法中斷,才能補充維持生命所需的能量。醒著的時候只能死命的吃,一停下來就可能會馬上餓死,這不是地獄是什麼?
問題來了,就算吃個不停,還是有得要睡覺休息的時候,那不就是「一睡著立刻餓死」的人間、不、「鳥間慘劇」!更糟糕的是,蜂鳥的主要棲地之一是在美洲的安地斯山脈,海拔將近四千公尺的寒冷地帶,身體與環境的溫差更大,能量散失更快,那不就是死得更快?
重點來了,美國新墨西哥大學生物系的Blair Wolf教授在2015年遠征秘魯,登上安地斯山,在海拔3800公尺處抓了涵蓋六個物種的26隻蜂鳥,體重最輕的是「銅尾彗星」(bronze-tailed comet,這名字也太酷了吧),4.8公克,最大的是「巨人蜂鳥」(giant hummingbird),24公克。抓到後進行「睡前餵食」,然後將蜂鳥們送進「個人套房」中,讓牠們睡著,然後以熱電偶(thermocouple)以膠帶貼在蜂鳥身上進行體溫監測。
結果十分驚人!正常活動中的蜂鳥,體溫跟人類差不多,是攝氏36度上下,在酷寒中睡覺的蜂鳥,體溫可以一口氣下降30度,體溫最低的達到3.3度!超驚人的體溫調節幅度!每分鐘體溫可以下降 0.5~0.7度。此時的蜂鳥進入一種近乎假死的麻木狀態(torpor),外觀看起來根本像死掉一樣,對外界刺激完全沒有反應,真是名符其實的「睡死了」。等到天一亮,體溫會以每分鐘1.5度的速度快速回升,20分鐘後又是一尾活龍,又開始了「為了活下去吃個不停」的循環…
晚上把體溫降到這麼低,是因為將體內的各種生化活動降到最低,以減少能量的損耗,此外,也減少因為與環境的溫度差而產生的散熱速率。但即使已經把體內活動降低到這種極端的程度,睡一個晚上還是造成了最多9%的體重流失!
除此之外,由於把各種生理機能降到最低,當然成為掠食者餌食的機率也就大增了。
看到這裡,應該沒有人會羨慕蜂鳥「吃飽睡、睡飽吃」的生活了吧!
這個研究結果,發表於2020年9月9日上線的英國皇家學會「Biology Letters」期刊網路版。
接下來是比較物理的部分,為什麼蜂鳥需要這麼高的代謝速率呢?因為越小的生物,「面積體積比」越大,想像一個邊長為1 公分的正立方體,體積是1立方公分,表面積是6平方公分(六個邊長為1公分的正方形),所以面積體積比是6(單位是公分的負一次方),如果把邊長變為0.5公分,則體積變成0.125立方公分,而表面積是1.5平方公分,面積體積比變成12,增大了兩倍;同理,如果邊長變成0.1公分,則面積體積比會變成60…
如果姑且不考慮複雜的生理現象,內部經由代謝產生的熱能跟體質量成正比,也就是跟體積成正比,這些熱會從表面散發出去,所以散熱速率跟表面積成正比,小型生物由於面積體積比較大,散熱較快,因此必須加速代謝,否則能量耗散的速度太快,還來不及拿來用就從表面散光了。相反的,大型生物面積體積比小,散熱很慢,所以代謝速率也慢,生物時鐘就變慢了。地球上最大的生物是海裡的藍鯨,陸地上為何沒有這麼大的生物呢?因為第一會被自己的體重壓垮,因為骨骼承受重量的能力與截面積成正比,而體重與體積成正比;第二會被自己體內代謝產生的熱能給熱死,因為大型生物面積體積比較小,散熱比較慢。
所以不需要知道很多複雜的生物學知識,用最基本的物理概念就能解釋很多事情了,物理學真是太讚了!(反正我最後一定要凹到這句,大家應該習慣了吧…)
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