给圣诞老人拉雪橇的凭什么是它?
发布时间:2020-12-25
出品:科普中国
制作:科海拾贝
监制:中国科学院计算机网络信息中心

  “叮叮当,叮叮当,铃儿响叮叮……”每当这一串动听的旋律在耳畔响起,孩子们的脑海里定会闪出一幅这样的画面:天空中飘着小雪花,圣诞老人乘着满载礼物的雪橇,由一群可爱的小动物拉着……等等,是一群雪橇狗?还是一群马来着?

  

  驯鹿(图片来源:百度百科)

  实际上,传说中给圣诞老人拉雪橇的,是上图中这种长角的动物,学名叫做驯鹿。拉雪橇的驯鹿总共有九只:领头的叫鲁道夫,它发亮的红鼻子可以帮助圣诞老人在风雪天里找到烟囱,其余负责出力的八只驯鹿也各有各的名字。

  那么圣诞老人为什么选择了驯鹿作为代步工具,而不是马或其他动物呢?

为什么是驯鹿?

  不得不说,圣诞老人十分聪慧,选择了最适合自己工作的交通工具。传说中的圣诞老人来自遥远的北极,而驯鹿恰好广泛分布在环北极圈地带。部分驯鹿很早就被人类驯化,成为当地人主要的生产和交通工具,享有“山林之舟”的美誉。

  驯鹿(Rangifer tarandus),又名角鹿,属鹿科驯鹿属。成年驯鹿身长可达2米,肩高1米左右。人类智慧的先祖之所以选择驯鹿作为交通工具的驯化对象,主要是看中了驯鹿具有极地生存的法宝。

  首先,驯鹿的蹄子很适合雪地长跑。它的蹄子掌面宽阔,是鹿类中最大的。腓骨侧、胫骨侧和足底周边生长着大量的刚毛,犹如一撮撮浓密的毛刷。穿着这样一双加强版雪地靴,无论是走在雪地、沼泽还是苔藓地里,都能够通过加大与地面的接触面积来减轻单位面积的负荷重量。

  

   驯鹿脚以及腓骨侧、胫骨侧和足底的毛皮(图片来源:参考文献9)

  同时驯鹿的蹄子还可以顺应季节变化自如。在夏天苔原柔软湿润的时候,驯鹿的脚枕会变成海绵状来提供更多的摩擦力。当冬天到来,脚枕就会收缩增固,露出蹄子的边缘,这样不仅利于驯鹿在冰雪地里行走,也方便它拨开雪堆寻找食物。

  其次,驯鹿的眼睛能够捕捉紫外线。传说中鲁道夫的鼻子可以变色,而事实上在自然环境中,能够变色的是驯鹿的眼睛。伦敦大学的神经学家杰弗里·格伦在恶劣的北极环境下进行了长达12年的研究,揭开了驯鹿眼睛变色的奥秘。

  

  驯鹿的眼睛冬季呈深蓝色而夏季呈金黄色(图片来源:参考文献6

  研究人员指出驯鹿眼睛的颜色由位于视网膜后的一种叫照膜的反射层调控,位于照膜的胶原纤维的疏密程度可以改变反射光的强度和波长。

  在冬天,驯鹿眼球的压力会增大,胶原纤维紧密地聚集在一起,光线在鹿眼中更易发生散射,且以短波长为主,呈现出深蓝色。而在夏天恰恰相反,更多的光线会被视网膜反射出去,故而呈现出金黄色。

  

  冬季射入驯鹿眼中的光线更易发生散射且以短波长为主(图片来源:参考文献6

  与此同时,研究人员指出许多物体在一般可见光下容易与其他景观融为一体,例如尿液(驯鹿非常青睐人类的尿液)和皮毛,而在紫外线下却可以分辨得很清楚。驯鹿被认为是唯一能够看到紫外线的哺乳动物,在北极的漫漫冬夜里,蓝色的眼睛可以有效地放大紫外线,而在夏天的极昼中,金黄色的眼睛却可以反射紫外线以避免灼伤。

  此外,驯鹿十分抗冻。在极地,寒冷是生物面临的第一大生存挑战,驯鹿身上覆盖的皮毛虽然轻薄,但抗寒指数却高得不可思议,其最低温的临界值是零下40℃

  从切开的驯鹿被毛标本的横截面可以看出,它由内外两层皮毛组成。内层是紧密的绒毛,而表层则是由中空的长硬毛组成。内含空气的长硬毛就像多孔泡沫一样,不仅起到了良好的保温作用,而且可以增加驯鹿游泳时的浮力。

  

  驯鹿毛皮的多孔结构(图片来源:参考文献9

  每年春末夏初气温回升时,驯鹿就会离开越冬的针叶林向北迁徙。沿途脱下冬毛长出夏毛,掉落在地里的绒毛恰好成了地标,待夏末秋初它们便从冻土荒原原路返回。

  最后,驯鹿熬夜的本事无人能比。如果你认为自己凭借越野装备还可以在徒步、视力、御寒等方面和驯鹿一较高下的话,那么驯鹿的这个技能肯定会令你望尘莫及。在北极,处于极昼极夜环境下的人类探险者经常会出现睡眠紊乱的现象。而驯鹿却可以在这种极端的环境下不分昼夜地迁徙,关键在于其拥有“熬夜密码”。

  这个密码近期由中国科学家领衔的国际团队成功解开。研究人员介绍,由于驯鹿的节律通路的核心调控基因(PER2)发生了突变,导致其无法与另一个节律基因(CRY)结合,使得驯鹿几乎丧失了昼夜节律分子钟。驯鹿的睡眠时间非常随机,这样一来就能够不分昼夜地活动,进一步提升了它在极端环境下的生存能力。

  

   迁徙中的驯鹿群 (图片来源:百度百科)

  每年暮春或初秋时节,装备精良的驯鹿大军就开始了浩浩汤汤的迁徙。它们爬过高山、踏过雪地、蹚过沼泽、游过大河,一路上昼夜不分风雨无阻,为了种族的生存和繁衍奋勇向前。

  位于北美洲的某些驯鹿群,每年的迁徙距离可达5000km,覆盖面积约100m2 被认为是目前迁徙距离最长的哺乳动物。而北欧的一些习惯短距离迁徙的种群,每天最高能行走55km。可见,驯鹿是哺乳动物界名副其实的迁徙冠军。

人类的驯鹿情结

  自新石器时代起,人类就与驯鹿产生了紧密的联系。分布在北极圈附近的狩猎民族,逐渐形成了以驯鹿为精神依托的文化。我国内蒙古自治区的鄂温克民族乡,就是驯鹿文化在东北亚抵达的最南端。

  

  我国驯鹿分布区变迁(图片来源:参考文献11

  泛北极圈地带的驯鹿文化是人类在不适合其生存的北极高寒地区,所创造的一种基于人与自然高度依存关系的智慧生存方式。至今,全球还有20多个民族在饲养驯鹿,总数达25万头左右。

  

  驯鹿是重要的交通工具(图片来源:dp.pconline.com.cn

  首先,驯鹿是北极圈民族的重要生活物资来源。鹿乳能提供高热量与营养,而鹿皮、鹿角、鹿骨也能为人所用。其次,驯鹿被作为重要的交通工具,通古斯人就曾在历史上发展起繁荣的驯鹿运输业。此外,驯鹿还是驯鹿文化民族的重要自然崇拜。

  

  驯鹿部分兽皮的仿生学研究(图片来源:参考文献7

  然而21世纪以来,驯鹿文化呈现出逐渐衰退的趋势。研究表明,驯鹿文化的衰退与北半球冻土快速从南向北消融以及人类工业化逐渐向北推进的节奏保持一致。当我们在大地的史书上追寻驯鹿的足迹时,会发现它准确地呈现出泛北极圈地理气候的剧烈变化,同时见证了现代化进程对北极圈民族带来的深刻影响。

驯鹿赠与人类的智慧

  在历史中,驯鹿作为人类最忠实的朋友之一,付出了无数的汗水和鲜血。而在今天,驯鹿又拉着满载“礼物”的雪橇而来,其中的每一件都能使人类获益无穷,比如说它的鹿角。

  加拿大卡尔加里大学的分子生物学家比尔纳斯吉(Jeff Biernaskie)致力于研究驯鹿角神奇的再生能力,他介绍说,驯鹿角上的伤口可以在一个月内彻底痊愈,并且不会留下任何伤疤。新长出的皮肤在颜色和毛囊分布上完全正常,这在哺乳动物中十分罕见。比尔纳斯吉同时兼任当地消防员烧伤治疗协会主席,他希望有一天能够在鹿角中发现治疗人类烧伤和创伤的新方法。

  驯鹿角还具有惊人的生长速度,新鹿角的生长速度最快可达到每天2cm。令科学家好奇的是,如此快的细胞增殖速度却没有引发肿瘤。研究发现鹿角组织的生长要同时满足两个条件:第一打通独特的癌症相关信号通路,第二让肿瘤抑制基因得到高度表达。研究人员指出,了解鹿角细胞增殖的机制有助于我们揭开人类细胞癌变的奥秘。

  

  鹿角快速再生与降低癌症风险之间的平衡(图片来源:参考文献9

  仔鹿在出生10天左右就能够长出茸角,最终雄鹿角可长至幅宽135cm。在北极缺乏阳光的极端环境下,驯鹿是如何保证骨头不缺钙的呢?由中国科学家领衔的国际团队近日的研究结果表明,在驯鹿体内与维生素D(有助于钙的吸收和利用)代谢相关的两个关键酶的活性远高于其他动物,保证了它们在低光照环境下维持高效的新陈代谢,促进鹿角的生长。

  

  鹿角再生周期和剖面图(图片来源:参考文献9

  驯鹿赠与人类如此多的财富,而它们想要的仅仅是一个可以生存繁衍的家园。

  驯鹿本身具有强大的生存能力,它们不仅要抵抗极地高寒地区极端的气候,而且要面对饥肠辘辘的天敌。其中灰狼是成年驯鹿最大的天敌,据统计平均2-3天狼群(由7-9只狼组成)就会捕杀一只驯鹿。除此之外还有金雕、棕熊、狼獾、北极熊、吸血虫……但即便如此,在过去的几千年驯鹿群却依旧保持着旺盛的生命力。

  然而近代以来,由于自然资源的过度开发、栖息地被侵占以及气候变化导致植物生长与驯鹿迁徙不同步,全球驯鹿种群的数量正在下降。加拿大人口遗传学家格伦(Glenn Yannic)从基因层次上预测了北美驯鹿在未来50年的命运。

  

  深色代表的适宜驯鹿生存的区域面积将急剧萎缩(图片来源:参考文献10

  2万年前的末次盛冰期,冰川吞没了当时适宜驯鹿的栖息地,同时塑造了驯鹿的基因,这也许会使驯鹿无法适应未来的气候变化。根据研究人员建立的模型,随着温室效应的加剧,2080年北美驯鹿可能会失去89%的适宜栖息地。研究者称他对驯鹿物种的未来感到悲观。

  而我们也应该行动起来,自觉爱护野生动物,不能让驯鹿从我们眼中消失,成为圣诞夜的遥远传说。

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