如何给半吨的野生动物量体温

如何给半吨的野生动物量体温 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[1]。对于棱皮龟的研究往往局限于实验室里，不过最近一组来自美国和加拿大的科学家在野外开展了棱皮龟体温的测量工作，他们的结果发表在了今天的《实验生物学杂志》(Journal of Experimental Biology)上[2]。 在海面附近活动的棱皮龟。图片:arkive.org 本文第一作者、共同通讯作者，现就任巴纳德学院(Barnard College)生物学院实验室副主任的詹姆斯?卡塞伊(James P. Casey)接受了果壳网的采访，关于这项研究与之前研究的不同之处，卡塞伊表示:“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，例如博斯特罗姆(Brain L. Bostrom)在2007年与2010年发表的两篇中的那样[3][4]，这些实验都是在实验室条件下针对棱皮龟幼体进行的。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。 “我们会利用商业渔船上的网来捕获在海面附近活动的海龟——这种网看上去和捕蝴蝶用的捕虫网很像，只是要大很多，直径超过1米。在网住棱皮龟后，我们会将棱皮龟转移到渔船后部附加的开放平台上，这个平台平时是位于水下的，但是将海龟转移到它上方之后，我们就会利用液压装置缓缓升起这个平台，使得平台与平台上的海龟升出水面。之后，我们就会观察海龟的健康状况，如果它表现得很健康，可以进行下一步实验的话，我们就会测量它各方面的数据，并把它记录在案。 这套技术是由这项研究的共同作者，加拿大海龟网络(Canadian Sea Turtle Network)的迈克尔?詹姆斯博士(Dr. Michael C. James)和他的同事们所创立的，此前他们在大西洋棱皮龟潜水与迁徙模式的研究中用到了这项技术[5]。” 舟鰤(Naucrates ductor)与棱皮龟共游。图片:arkive.org 接下来，研究人员要做的就是把63×24毫米，重30克的药丸状胃内体温计(stomach temperature pills, STP)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(Dr. Amanda S. Williard)在研究美属维尔京群岛圣克洛伊岛的棱皮龟筑巢种群[6]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。” 为了让温度计能够在海龟胃内呆更长的时间，研究人员利用一种缓释性物质加大了‘药丸’的一端。当然这种物质会随着时间而逐渐降解，就像缓释胶囊的外壳一样，当它消耗到一定程度之后，药丸就可以顺利地排出体外。卡塞伊表示，根据在加勒比海的研究，“药丸会在海 龟食道里呆20天以上，而且不会影响海龟筑巢后的行为和迁徙模式。” “虽然在实验过程中，药丸记录到的温度可能会受到进食以及一些其他的特定因素的影响， 但是根据时间平均之后还是可以很好地反应棱皮龟的核心体温的，”卡塞伊表示。 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摄氏度之间，与环境保持的温差在10.7?2.4到12.1?1.7摄氏度之间。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摄氏 度的温差，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。 无齿鲹(Gnathanodon speciosus)幼鱼与棱皮龟共游。图片:arkive.org “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[7][8]。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。”(编辑:Ent) 参考文献 Greer AE et al (1973). Anatomical evidence for a countercurrent heat exchanger in the leatherback turtle (Dermochelys coriacea). Nature 244:181-181. doi:10.1038/244181a0 Casey JP et al (2014). Behavioral and metabolic contributions to thermoregulation in freely swimming leatherback turtles at high latitudes. J. Exp. Biol. 217:2331-2337. doi:10.1242/jeb.100347 Bostrom BL and Jones DR (2007). Exercise warms adult leatherback turtles. Comp. Physiol. Biochem. A 147:323–331. doi:10.1016/j.cbpa.2006.10.032 Bostrom BL et al (2010). Behaviour and Physiology: The Thermal Strategy of Leatherback Turtles. PLoS ONE 5(11):e13925. doi:10.1371/journal.pone.0013925 James MC et al (2005). Behaviour of leatherback sea turtles, Dermochelys coriacea, during the migratory cycle. Proc. R. Soc. B 272(1572):1547-1555. doi:10.1098/rspb.2005.3110 Casey JP et al (2010). Diel foraging behavior of gravid leatherback sea turtles in deep waters of the Caribbean Sea. J. Exp. Biol. 213:3961-3971. doi:10.1242/?jeb.048611 Palatino FV et al (1990). Metabolism of leatherback turtles, gigantothermy, and thermoregulation of dinosaurs. Nature 344(6269):858-860. doi:10.1038/344858a0 Wallace BP and Jones TT (2008). What makes marine turtles go: A review of metabolic rates and their consequences. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 356(1-2):8-24. doi:10.1016/j.jembe.2007.12.023