我們的體內(nèi)有一個(gè)“大火爐”，它熊熊燃燒，使我們的體溫維持在37攝氏度。但是，為什么我們要消耗巨大的能量去維持37攝氏度的體溫？接下來(lái)，我們一起探尋動(dòng)物恒溫的秘密。

　　如果你從今天開始不吃飯，你可能活不過(guò)2個(gè)月。但是，鱷魚卻可以在不進(jìn)食的狀態(tài)下存活1年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。這是為什么呢？因?yàn)槟惆殉赃M(jìn)去的大部分食物都浪費(fèi)在產(chǎn)生熱量上。

　　大多數(shù)鳥類和哺乳類動(dòng)物是恒溫動(dòng)物，它們體內(nèi)的熱量主要由內(nèi)臟器官產(chǎn)生，比如肝臟和大腦。這些器官的體積往往比變溫動(dòng)物的大，而且細(xì)胞中通過(guò)消耗食物中的“碳”產(chǎn)生熱量的細(xì)胞器——線粒體是變溫動(dòng)物的5倍。它們的基礎(chǔ)代謝率高，可以持續(xù)地產(chǎn)生熱量，以維持恒定的體溫。

　　為了維持恒定的體溫，大多數(shù)的鳥類和哺乳類動(dòng)物付出了“沉重”的代價(jià)：一些鳥類和哺乳類動(dòng)物1天的進(jìn)食量是相同大小的爬行動(dòng)物1個(gè)月的進(jìn)食量，這實(shí)在是一種巨大的浪費(fèi)。當(dāng)然，恒溫能給動(dòng)物帶來(lái)很多好處。比如，在寒冷的環(huán)境下保持活力，為幼崽提供溫暖的環(huán)境，還可避免特意走到室外吸取陽(yáng)光中的熱量。

　　問題是這些好處不是只有恒溫動(dòng)物才有，變溫動(dòng)物也有。盡管變溫動(dòng)物的體溫主要依賴外界環(huán)境，基礎(chǔ)代謝率比恒溫動(dòng)物低;不過(guò)，當(dāng)身體需要熱量時(shí)，它們能及時(shí)供熱�？磥�(lái)，它們的生活方式更經(jīng)濟(jì)。

　　比如，棱皮龜就可以儲(chǔ)存游泳時(shí)機(jī)體產(chǎn)生的多余的能量，使體溫比周圍的海水高出10攝氏度左右。這樣，與其他海龜相比，它們能夠在更冷的海水中覓食。劍魚則可以在捕獵的時(shí)候選擇性地增加眼部和腦部的熱量供應(yīng)。

　　體能與恒溫

　　那么，為什么大多數(shù)的鳥類和哺乳類動(dòng)物還要浪費(fèi)熱量，維持恒溫呢？目前盛行的觀點(diǎn)是由美國(guó)加州大學(xué)的動(dòng)物學(xué)家阿爾伯特·貝內(nèi)特和美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)的動(dòng)物學(xué)家約翰·魯本在30年前提出的。他們認(rèn)為，恒溫的進(jìn)化出自體能的需要。

　　為了有足夠的體能追逐獵物或與同類競(jìng)爭(zhēng)，鳥類和哺乳類動(dòng)物需要持續(xù)地給肌肉提供大量氧氣，這就要求它們的有氧代謝能力高。貝內(nèi)特和魯本認(rèn)為，如果有氧代謝能力高的話，基礎(chǔ)代謝率會(huì)隨之升高，這樣身體也就可以維持恒溫。換句話說(shuō)，體能決定恒溫。

　　不過(guò)，很多人并不同意這一觀點(diǎn)，因?yàn)槟壳皼]有充分的證據(jù)將兩者聯(lián)系起來(lái)：有氧代謝能力的高低取決于心血管系統(tǒng)和肌肉，而基礎(chǔ)代謝率的高低則主要依靠大腦和內(nèi)臟器官。

　　很多爬行動(dòng)物，比如巨蜥，它們的有氧代謝能力很高，但是基礎(chǔ)代謝率卻很低。即使是恒溫動(dòng)物，它們也有基礎(chǔ)代謝率低的時(shí)候，比如一些哺乳類動(dòng)物和鳥類在休息或冬眠的時(shí)候。

　　此外，這一觀點(diǎn)還存在其他爭(zhēng)議。獸腳亞目的食肉恐龍，包括迅猛龍，具有很高的有氧代謝能力。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為它們最終進(jìn)化成了鳥類，但是，它們是恒溫動(dòng)物嗎？如果按照有氧代謝假說(shuō)來(lái)推理，高的有氧代謝能力帶來(lái)高的基礎(chǔ)代謝率，所以它們應(yīng)該是恒溫動(dòng)物。

　　但是，提出有氧代謝假說(shuō)的魯本堅(jiān)持認(rèn)為它們不是恒溫動(dòng)物。他認(rèn)為，盡管獸腳亞目的食肉恐龍速度迅猛、耐力持久，但它們的基礎(chǔ)代謝率可能很低，因?yàn)樗鼈兛赡苋狈Ρ羌坠�。鼻甲骨是一種長(zhǎng)在鳥類和哺乳類動(dòng)物鼻腔內(nèi)的精細(xì)軟骨，可以幫助基礎(chǔ)代謝率高的動(dòng)物減少呼吸中流失的水分。

　　營(yíng)養(yǎng)與恒溫

　　如果體能和恒溫之間沒有必然聯(lián)系的話，那么，為什么要進(jìn)化為恒溫呢？讓我們到荷蘭生態(tài)研究所馬賽爾·克拉森和巴特·諾里特的研究室看看。他們研究的是化學(xué)計(jì)量學(xué)，也就是動(dòng)物如何攝取它們所需的營(yíng)養(yǎng)。

　　人們一直對(duì)食草動(dòng)物存有疑問：它們?nèi)绾螖z取足夠的氮以制造體內(nèi)所需的蛋白質(zhì)、DNA和RNA。從理論上講，如果只吃樹葉，它們只能攝取過(guò)多的碳，而不是足夠的氮。事實(shí)上，盡管一些爬行動(dòng)物是食草動(dòng)物，但是它們并不是純粹的“素食主義者”。加州大學(xué)的羅伯特·埃斯皮諾說(shuō)：“大多數(shù)食草的蜥蜴有時(shí)會(huì)以蟲或小型脊椎動(dòng)物為食，這樣它們就不會(huì)缺氮�！�

　　2008年，克拉森和諾里特發(fā)現(xiàn)，氮的攝取問題可以解釋為什么鳥類和哺乳類動(dòng)物進(jìn)化成恒溫動(dòng)物�！叭绻�吃1桶樹葉只能滿足你每天所需氮總量的五分之一，”克拉森說(shuō)，“那么，你需要吃5桶樹葉。但是，你該如何處置體內(nèi)多余的碳呢？那就是燒掉它。”

　　借助線粒體，消耗體內(nèi)多余的碳；與此同時(shí)，產(chǎn)生熱量，讓身體維持恒溫。換句話說(shuō)，身體在得到足夠氮的時(shí)候有了意外的收獲——恒溫。“這個(gè)觀點(diǎn)極具創(chuàng)意。”美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)專家吉姆·阿瑟說(shuō)。

　　氮平衡影響著當(dāng)代動(dòng)物的行為，但常常被忽略�？死�森的觀點(diǎn)同時(shí)證明了氮平衡在動(dòng)物進(jìn)化歷程中影響深遠(yuǎn)。但是，阿瑟認(rèn)為，氮平衡是否在恒溫動(dòng)物早期的演化中扮演重要角色，這只能從化石中尋找答案。

　　那么，化石告訴我們什么呢？哺乳動(dòng)物的祖先二齒獸和犬齒獸具有很高的有氧代謝率，大概在三疊紀(jì)，也就是大約2億年前，進(jìn)化成恒溫動(dòng)物。有化石表明，犬齒獸已經(jīng)具有皮毛和鼻甲骨。但是，有些犬齒獸是食草動(dòng)物，有些則是食肉動(dòng)物，我們還不清楚究竟是食草動(dòng)物還是食肉動(dòng)物率先進(jìn)化成恒溫動(dòng)物。

　　目前公認(rèn)的最早轉(zhuǎn)變?yōu)槭巢輨?dòng)物的是獸腳亞目恐龍中的鑄鐮龍。遺憾的是，現(xiàn)存的鑄鐮龍的化石還無(wú)法提供有效的證據(jù)�！澳壳�，我們還不知道鑄鐮龍的基礎(chǔ)代謝率�！泵绹�(guó)猶他州鹽湖城自然歷史博物館的斯科特·辛普森是鑄鐮龍的發(fā)現(xiàn)者之一。他說(shuō)，“鑄鐮龍的頭骨只有幾個(gè)化石碎片，我們無(wú)法測(cè)量它的鼻甲骨，我們甚至還無(wú)法確定它是否具有鼻甲骨�！�

　　對(duì)此，克拉森承認(rèn)自己的觀點(diǎn)還有待進(jìn)一步證實(shí)。假如是食草動(dòng)物率先進(jìn)化成恒溫動(dòng)物，它們的進(jìn)化動(dòng)力是清除體內(nèi)多余的碳。那么，食肉動(dòng)物的進(jìn)化動(dòng)力又是什么呢？這是氮平衡假說(shuō)難以解釋的問題�？死�森也表示，“目前，我們還無(wú)法確定，獲取足夠的氮是恒溫系統(tǒng)進(jìn)化的最初動(dòng)力。當(dāng)然，我們也不能否定恒溫系統(tǒng)的進(jìn)化可以支持高效的捕食生活。”

　　恒溫還是變溫

　　現(xiàn)在看來(lái)，簡(jiǎn)單地將動(dòng)物歸為恒溫動(dòng)物或變溫動(dòng)物不太準(zhǔn)確，因?yàn)閯?dòng)物調(diào)控體溫的途徑多種多樣。這里有一些例子：

　　● 裸鼴鼠無(wú)法控制體溫，但是因?yàn)樗鼈兩�活在地下，而地下的溫度變化不大，所以可以維持30攝氏度的恒定體溫。

　　● 一些昆蟲，比如蟬，通過(guò)排汗降低體溫；印度巨蟒和其他一些蛇類，在孵卵時(shí)顫抖，以此升高體溫。

　　● 大多數(shù)蝙蝠和一些鳥類在休息時(shí)的體溫與環(huán)境溫度一致。如果環(huán)境變冷，它們的體溫會(huì)隨之升高。

　　● 蹄兔無(wú)法維持恒定的體溫，通常借用爬行動(dòng)物的取暖方式，比如曬太陽(yáng)來(lái)暖和自己。