情感驿站


蚕茧星云周围密布的丝状结构。这是由赫歇尔太空望远镜拍摄的红外图像

  欧洲航天局赫歇尔太空望远镜近日在星际云中发现了一种如网络般的错综复杂的气态丝状结构。奇特的是,每一个丝状结构宽度大概相同。天文学家认为,这一现象表明,这种丝状结构可能是由贯穿于银河系的星际音爆形成的。

  赫歇尔太空望远镜观测发现,这种丝状结构特别巨大,在太空中绵延数十光年。此外,在丝状结构中部分区域常常可以发现新诞生的恒星。由赫歇尔太空望远镜所拍摄的一幅图片中,天鹰座区域中的一个丝状结构中,竟然包含了一个由大约100颗婴儿恒星所组成的恒星生成区。

  此前,其他一些红外卫星也曾经在恒星际云中瞥见过这种丝状结构,但是它们从来没有如此清晰过,现在赫歇尔太空望远镜的观测数据清晰到能够测量丝状结构的宽度的程度。赫歇尔太空望远镜图像显示,每一个丝状结构可能长度或密度不同,但宽度几乎是相同的。

  研究团队认为,随着爆炸的恒星产生的音爆在星际云中穿行,它们会同时损失能量,直到最后能量完全消失,但是它们也在星际云中留下了这些丝状结构或压缩物质。(彬彬)

发表在栏目: 自然

     自20世纪开始,天文学家普遍认为,宇宙不仅在膨胀,而且膨胀速度不断加快。现有被科学界广泛接受的模型认为,造成这种加速膨胀的推动力是神秘莫测的、占据宇宙能量密度73%的暗能量。但据美国物理学家组织网4月18日报道,意大利科学家最近指出,宇宙膨胀可能源于物质和反物质之间的关系,物质和反物质间重力相互排斥创造出的“反重力”才是造成宇宙加速膨胀的“幕后推手”。
 

  意大利托里诺天文台的科学家玛西莫·维拉塔用两个重要的假设开始了这项研究。首先,他假设物质与反物质的质量和能量密度都为正值。一般而言,粒子的重力仅由其质量决定,质量为正值表明该粒子的重力将会吸引其他粒子。根据维拉塔的假设,这种情况对反粒子也同样适用。于是,在重力的影响下,粒子之间和反粒子之间分别会形成引力。那么粒子和反粒子之间存在什么力呢?
 

  为了解决这个问题,维拉塔引入了第二个假设——广义相对论是CPT(电荷—宇称—时间)守恒。这意味着,统治时空中普通场内普通物质粒子的法则同样适用于其他情境。也就是把粒子(电荷C)、左与右(宇称P)、过去与未来(时间T)反转,让其成为自己的“反物质”,这些法则也适用。当你将一个粒子或者该粒子所在场的电荷、宇称和时间的相对论等式进行颠倒,在重力方面的结果是符号出现了变化,这意味着,物质和反物质之间存在所谓的反重力。
 

  维拉塔引用苹果“砸中”牛顿的头部这个奇特有趣的例子进行了说明。维拉塔说,如果一个反苹果砸在一个反地球上,这两者会相互吸引,反苹果会砸在反牛顿的头部,然而,反苹果不可能落在我们居住的地球上,因为这个地球上都是我们常见的物质。相反,因为重力符号出现的变化,反苹果会远离地球。换句话说,如果广义相对论是CPT守恒,那么,反重力将导致粒子和反粒子之间相互排斥,维拉塔表示,从更大规模上来说,物质和反物质之间强大的排斥力使宇宙不断膨胀。
 

  维拉塔认为,反物质和物质之间相隔遥远,反物质隐藏在星系团之间广袤无垠的空白处。科学家认为,这些空白处源于原生密度场内微小的负波动,而且,这些地方似乎确实存在着某种反重力,排斥所有远离它们的物质。当然,至于天文学家为何迄今仍没有在这些空白处看到任何反物质还是一个未解之谜。用维拉塔的话来说就是,“可能不止一个答案”。该研究发表在本月出版的《欧洲物理快报》上。(刘霞)

发表在栏目: 科学


可能代替暗能量的泡泡宇宙假说或被排除

  利用哈勃太空望远镜,美国国家航空航天局(NASA)以迄今最精确参数重新计算了宇宙扩张率之后,排除了一种可能代替暗能量的泡泡宇宙假说。研究结果将发表在4月1日出版的《天体物理学杂志》上。

  宇宙正显出以越来越大的速率在膨胀。一种暗能量理论认为,这是因为宇宙中充满了暗能量,通过与万有引力相反的方向对星系推动造成的;而另一种替代暗能量的泡泡宇宙假说认为,这种景象可能是个幻觉,如果我们生活在一种跨越80亿光年且包含着邻近星系的巨大泡泡中,且处于离泡泡中心较近位置,就会看到星系之间的距离在加速拉开。

  泡泡爆裂

  而现在,天文学家改进了对宇宙当前膨胀速度的测量,能够证明泡泡宇宙假说是错误的。该研究由太空望远镜科学研究院(STScl)的亚当·里斯和马里兰州约翰·霍普金斯大学共同领导,超新星Ho物态方程小组(SHOES)进行的这次测量,提高了哈勃常数的精确度,使其在观察暗能量变化时更为精确。研究小组将当前宇宙的膨胀率数值的不确定性降低到了3.3%,与上次在2009年时的测量相比,误差减少了30%。

  哈勃常数是河外星系推行速度同距离的比值,可以表示宇宙膨胀率。他们算出的新值为73.8公里/秒·百万秒差距,这意味着一个星系距离地球每增加百万秒差距(3.26百万光年),它离我们而去的速度每秒就增加73.8公里。

  暗能量是现代物理学关于宇宙的最神秘问题之一。对此,爱因斯坦曾构想出一种推动力,称为宇宙常数,以抵消万有引力的作用而保持宇宙稳定。到1929年天文学家爱德温·哈勃发现了宇宙在膨胀后,他也放弃了这种观点。此后直到1998年,两个研究小组发现了暗能量的观察证据,里斯领导的研究小组就是其中之一。

  由于暗能量的令人费解,许多科学家开始构想其他的解释,其中就包括宇宙泡泡理论。该理论认为,低密度的泡泡会比围绕它的质量更大的宇宙泡泡扩张得更快。对于泡泡内部的观察者来说,就会显出好像是有一种暗能量的力量正在将整个宇宙推开。泡泡假说要求宇宙的扩张率比天文学家所计算的更慢,大约60公里/秒·秒差距到65公里/秒·秒差距。根据里斯小组报告,他们把哈勃常数值的不确定性降低到3.3%后,已经排除了所有关于更低数字的质疑。

  合作研究人员德州农工大学卢卡斯·马克利解释说:“泡泡理论的最大挑战是,它要求我们必须生活在离泡泡中心很近的地方。自从我们知道有某种神秘的东西在给宇宙加速以来,虽然只发生了约百万分之一的变化,但却向我们指出更准确的方向。”

  追踪暗能量

  里斯对暗能量一直追踪研究了13年。他发现的遥远Ia型超新星比预期的更加昏暗,这意味着它们比预期的更加遥远,从而发现了暗能量的存在。他认为,造成这一现象的唯一原因是,宇宙的扩张在过去某个时候被加速了。

  在此发现之前,天文学家们普遍认为,由于星系间万有引力的吸引作用,宇宙扩张正在逐渐慢下来。但这一结果暗示着,有某种神秘的力量正在反作用于万有引力,以越来越快的速度猛推着星系互相远离。

  里斯认为,缩小暗能量范围的最佳方式是测出更精确的哈勃常数值。用仪器测量宇宙膨胀率可不像用卷尺测量自家的门厅,在两端放下尺子就行了。研究小组首先必须确定恒星之间或近或远的准确距离,再用星系退行(由于空间扩张所表现出的后退)速度和这些距离相比,然后用这两个值算出哈勃常数。

  由于无法实际测量星系距离,必须找到一种“宇宙的尺度”作为相对参照物,通过比较它们的真实亮度和从地球上看来的相对亮度而推断出它们的距离。在可靠的宇宙标尺中,里斯小组同时选择了造父变星和一种称为Ia型超新星的爆发恒星,它们爆发的亮度都非常相似,足以照亮遥远的宇宙。通过将Ia型超新星显出的亮度和脉冲星造父变星相比较,天文学家能准确地测出它们的内部亮度,由此计算出Ia型超新星与宇宙中各个星系的距离。

  在过去80年里,众多天文学家一直在测量哈勃常数,里斯也是其中的一位。哈勃望远镜在帮助天文学家精确测量宇宙及其膨胀方面发挥着重要作用。它在1990年发射以前,常数的估计值也曾经历过一些变化,1999年再次将误差减小到约10%。研究小组认为,在哈勃测量乏力之前,继续使用这种方法还能把不确定性再减少一半,使暗能量的性质更加凸显,有助于天文学家对宇宙性质的估计更准确,更多了解宇宙形状、早期宇宙中的中微子或其他幽灵粒子等。此后就需要能力更强的詹姆斯·韦伯太空望远镜来发挥能力了。

发表在栏目: 自然

  日前,美国知名杂志《男士健康》对市场上的能量饮料进行调查,该杂志指出,在超级市场中,一些看似很酷的能量饮料,实质上就是“一瓶诱发肥胖症的糖水”。

  在杂志列出的“徒有其表”的能量饮料中,国人最熟识的是星巴克的瓶装星冰乐(Starbucks Coffee Frappuccino)即饮咖啡了。

  文章分析指出,一瓶13.7盎司(约合0.388千克)装的星冰乐即饮咖啡,热量高达290卡路里,脂肪含量也达到了4.5克,糖分更是高达46克。

  星冰乐是星巴克的招牌饮料之一,于1995年开始售卖。瓶装星冰乐即饮咖啡饮料,进入北京市场已有多年,售价在18元左右。

  背景链接

  《男士健康》杂志指出,能量饮料有几大“幌子”:首先取个“响亮”的名字,例如,魔鬼(Monster)、摇滚明星(Rockstar)等等。

  其次,这些能量饮料总向消费者保证这些产品将使得身体“兴奋”,将使得饮用者的能量倍增,就像个“摇滚明星”。

  文章进一步指出,这些饮料还总能引发“大辩论”,而这也是其吸引外界眼球的一大方式。很多专家大声呼吁能量饮料能使人“上瘾”,并且是“不健康”的,而这也许正中了这些厂商的计。

发表在栏目: 科学

  科学网(kexue.com)讯 2月22日消息,随着时代的进步,军事科技业迎来了新的技术革命。近日,科学家研制的世界第一种“反激光器”,它能够完全消除激光束。


科学家最新研制世界第一种“反激光器”,它能够完全消除激光束

  据国外媒体报道,反激光器能够俘获入射激光束,并迫使激光束在周围反弹直到激光能量被吸收。该装置并非用于军事领域,目前计算机专家计划利用该装置制造新一代运行速度更快的光学计算机。

  不过,该装置能够消除激光束,却并不能吸收包含在激光束中的能量,相反,它能够将激光能量转变为热量,这意味着遭受激光武器攻击的士兵使用该装置后仍会出现严重的身体烧伤。


反激光器能将激光能量转变为热量

  反激光器是由美国耶鲁大学工程学院斯通(Douglas Stone)教授研制的,他于去年首次在研究报告中提出反激光器概念。但当时他的同行都对反激光器概念当作儿戏,称这项技术促使激光技术“向后发展”。

  据科学网(kexue.com)了解,激光器能够产生相干光,也就是一束具有相同频率、振幅和波形的光子流。研究人员表示,他们已经研制出了相干光全吸收器,它是一块可捕捉和驱散预定 波长相干光的硅晶圆。也就是说,如果一个激光器生成了相干光,那么相干光全吸收器便可完全吸收这些相干光,因而也消除了可能产生热量的光能。

  另外,耶鲁大学研究小组认为,这种反激光器以特殊频率运行,当波长发生变化时使该装置“启动和关闭”。理论上,该激光器可99.999%消除激光,但由于该反激光器和硅晶圆的局限性,实际上消除99.4%的激光。

  目前。该装置唯一的问题是并不能阻止激光武器带来的损害,斯通教授说:“激光能量将以热量形式驱散。因此,如果某人被激光武器灼伤,该反激光器并不能阻止被灼伤。美国麻省理工学院物理学家马林-索尔贾西(Marin Soljacic)在接受《连线》杂志采访时称,这是一项非常新颖、令人惊奇的装置。

  随着新一代计算机着眼于使用光学元件代替电子元件,反激光器能提供至关重要的光学转换,使计算机运行得更快。

  (科学网-kexue.com 水离子)

发表在栏目: 科学

 CP29单体结构示意图

2月6日,国际著名期刊《自然—结构与分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)在线发表了中国科学院生物物理研究所常文瑞院士课题组关于高等植物光合膜蛋白——菠菜次要捕光复合物CP29的2.8 Å分辨率晶体结构(Structural insights into energy regulation of light-harvesting complex CP29 from spinach)。该项工作是继2004年常文瑞院士课题组解析了菠菜主要捕光复合物LHCII晶体结构之后的又一重要突破,也是国际上首个高等植物次要捕光复合物的晶体结构。该研究工作在晶体结构的基础上深入分析讨论了CP29的捕光、能量传递和光保护等功能。
光系统II次要捕光复合物CP29位于主要捕光复合物LHCII与核心复合物之间的界面上,是维持PSII-LHCII超大复合物所必需的。CP29除了承担捕获太阳能并将能量高效传递到反应中心外,还在LHCII与反应中心之间的能量传递中起到桥梁作用。此外,CP29还参与强高光照条件下植物自身的光保护机制(如以热的形式将过多的激发能耗散掉,即非光化学淬灭NPQ)。由于CP29在光系统II中的含量较低并且结合多种色素分子,存在见光不稳定性,因而获得足够量并且稳定、均一可用于晶体生长的蛋白样品十分不易。而高等植物光合膜蛋白结晶是国际公认的难题,即便获得晶体也往往因为衍射能力很差而无法用于结构解析,因此,多年来一直没有CP29的晶体结构信息。
经过5年多的潜心研究和不懈努力,常文瑞院士课题组最终取得了突破,解析了来源于高等植物菠菜的CP29晶体结构。晶体结构显示,CP29脱辅基蛋白具有三段跨膜螺旋和两段位于类囊体腔侧的两亲性螺旋,每个单体结合有13个叶绿素 (Chl)分子及3个类胡萝卜素分子。CP29的晶体结构与以前广泛应用的预测模型存在很大差异:在晶体结构中,有5个叶绿素是新发现的,其中还包括一个主要捕光复合物LHCII中也不存在的全新的叶绿素a615,并且预测模型中认为的4个叶绿素混合占有位点也通过晶体结构被明确的指认为Chl a或Chl b。晶体结构中发现了一个非常特殊的叶绿素对具有三明治式结构特征,这种特殊的叶绿素配位方式在光合膜蛋白中尚属首例。另外,晶体结构中还发现了两个重要色素簇a615/a611/a612/Lut和Vio(Zea)/a603/a609,它们位于CP29分子表面并且分布在两侧,可能是能量传递途径的进出口和潜在的能量淬灭中心。根据晶体结构,CP29中完整精确的色素网络得以构建。
该项研究工作为深入研究高等植物次要捕光复合物的高效捕光,能量传递,尤其是光保护等能量调节机制提供了结构基础。
该项研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会和中国科学院的资助。(来源:中科院生物物理所) 更多阅读 《自然—结构与分子生物学》发表论文摘要(英文)
发表在栏目: 科学
自宇宙深处的爆发:2004年12月,地球受到一次伽马射线辐射轰击。爆发源是一颗磁星SGR 1806-20。其在小于一秒的瞬间发出的能量相当于太阳在50万年内发出的总能量,强烈的射线使地球上层大气电离并发光
自宇宙深处的爆发:2004年12月,地球受到一次伽马射线辐射轰击。爆发源是一颗磁星SGR 1806-20。其在小于一秒的瞬间发出的能量相当于太阳在50万年内发出的总能量,强烈的射线使地球上层大气电离并发光
闪光:这是一幅示意图,描绘了磁星SGR 1806-20爆发产生的伽马射线在空间快速扩展的情形
闪光:这是一幅示意图,描绘了磁星SGR 1806-20爆发产生的伽马射线在空间快速扩展的情形
转瞬即逝:这是伽马射线暴轰击地球大气瞬间的示意图
转瞬即逝:这是伽马射线暴轰击地球大气瞬间的示意图

  这一事件发生在2004年12月27日,它来自一类中子星:磁星。这种中子星具有超强的磁场,这次爆发的这颗位于银河系的另一端。发生爆发的磁 星编号为SGR 1806-20,它也被称为“软伽马射线复现源”,通常这类天体辐射集中在低能伽马射线波段,但当其磁场发生重置时,便会发生强烈能量爆发。它距离地球达 5万光年,但它巨大的威力使人们在地球上甚至用肉眼都能看见。
 

  美国宇航局表示,这一事件能量极高,其产生的射线轰击地球高层大气,造成大气分子电离发光。强烈的射线对数千颗在地球轨道运行的卫星造成影响, 并使地球外层大气发生电离并发光。根据美国宇航局的说法,这一爆发在伽马射线波段的亮度甚至超过满月,是有史以来在太阳系之外记录到的“最明亮的东西。” 当然肉眼是无法感觉到这种亮度的,因为肉眼无法看见伽马射线,并且地球大气对于伽马射线具有强烈的拦截作用。
 

  “不管是对于天文学家还是中子星,这种事件可能一生都只会发生一次,”大卫·帕尔默(David Palmer)博士说。他来自美国洛斯阿拉莫斯国家实验室。 “在过去的35年间,我们仅仅记录到另外两起这样的类似案例,而这一次爆发的能量是另外两次的100倍。”
 

  由于它距离遥远,此次爆发不会对地球构成大的威胁,但如果它离我们再近一些,它将是致命的。即便它们只是离我们十几光年远,磁星也将造成严重的问题。而据天文学家们估计,我们的银河系中存在大量这种天体,只是能级可能稍低一些。
 

  2008年3月19日曾发生过一次爆发方向几乎正对地球的事件,爆发源是GRB 080319B。 不过,“相比2004年12月27日的那次,两外两次爆发简直就是小儿科,”布里亚·冈瑟勒(Bryan Gaensler)博士说。他来自马萨诸塞州哈佛-史密松天体物理中心。“如果它距离我们10光年以内,它将严重损害地球的大气层。 然而幸运的是,所有我们已发现的磁星都位于相当遥远的地方。”(晨风)

发表在栏目: 科学
自宇宙深处的爆发:2004年12月,地球受到一次伽马射线辐射轰击。爆发源是一颗磁星SGR 1806-20。其在小于一秒的瞬间发出的能量相当于太阳在50万年内发出的总能量,强烈的射线使地球上层大气电离并发光
自宇宙深处的爆发:2004年12月,地球受到一次伽马射线辐射轰击。爆发源是一颗磁星SGR 1806-20。其在小于一秒的瞬间发出的能量相当于太阳在50万年内发出的总能量,强烈的射线使地球上层大气电离并发光
闪光:这是一幅示意图,描绘了磁星SGR 1806-20爆发产生的伽马射线在空间快速扩展的情形
闪光:这是一幅示意图,描绘了磁星SGR 1806-20爆发产生的伽马射线在空间快速扩展的情形
转瞬即逝:这是伽马射线暴轰击地球大气瞬间的示意图
转瞬即逝:这是伽马射线暴轰击地球大气瞬间的示意图

  这一事件发生在2004年12月27日,它来自一类中子星:磁星。这种中子星具有超强的磁场,这次爆发的这颗位于银河系的另一端。发生爆发的磁 星编号为SGR 1806-20,它也被称为“软伽马射线复现源”,通常这类天体辐射集中在低能伽马射线波段,但当其磁场发生重置时,便会发生强烈能量爆发。它距离地球达 5万光年,但它巨大的威力使人们在地球上甚至用肉眼都能看见。
 

  美国宇航局表示,这一事件能量极高,其产生的射线轰击地球高层大气,造成大气分子电离发光。强烈的射线对数千颗在地球轨道运行的卫星造成影响, 并使地球外层大气发生电离并发光。根据美国宇航局的说法,这一爆发在伽马射线波段的亮度甚至超过满月,是有史以来在太阳系之外记录到的“最明亮的东西。” 当然肉眼是无法感觉到这种亮度的,因为肉眼无法看见伽马射线,并且地球大气对于伽马射线具有强烈的拦截作用。
 

  “不管是对于天文学家还是中子星,这种事件可能一生都只会发生一次,”大卫·帕尔默(David Palmer)博士说。他来自美国洛斯阿拉莫斯国家实验室。 “在过去的35年间,我们仅仅记录到另外两起这样的类似案例,而这一次爆发的能量是另外两次的100倍。”
 

  由于它距离遥远,此次爆发不会对地球构成大的威胁,但如果它离我们再近一些,它将是致命的。即便它们只是离我们十几光年远,磁星也将造成严重的问题。而据天文学家们估计,我们的银河系中存在大量这种天体,只是能级可能稍低一些。
 

  2008年3月19日曾发生过一次爆发方向几乎正对地球的事件,爆发源是GRB 080319B。 不过,“相比2004年12月27日的那次,两外两次爆发简直就是小儿科,”布里亚·冈瑟勒(Bryan Gaensler)博士说。他来自马萨诸塞州哈佛-史密松天体物理中心。“如果它距离我们10光年以内,它将严重损害地球的大气层。 然而幸运的是,所有我们已发现的磁星都位于相当遥远的地方。”(晨风)

发表在栏目: 科学

 CP29单体结构示意图

2月6日,国际著名期刊《自然—结构与分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)在线发表了中国科学院生物物理研究所常文瑞院士课题组关于高等植物光合膜蛋白——菠菜次要捕光复合物CP29的2.8 Å分辨率晶体结构(Structural insights into energy regulation of light-harvesting complex CP29 from spinach)。该项工作是继2004年常文瑞院士课题组解析了菠菜主要捕光复合物LHCII晶体结构之后的又一重要突破,也是国际上首个高等植物次要捕光复合物的晶体结构。该研究工作在晶体结构的基础上深入分析讨论了CP29的捕光、能量传递和光保护等功能。
光系统II次要捕光复合物CP29位于主要捕光复合物LHCII与核心复合物之间的界面上,是维持PSII-LHCII超大复合物所必需的。CP29除了承担捕获太阳能并将能量高效传递到反应中心外,还在LHCII与反应中心之间的能量传递中起到桥梁作用。此外,CP29还参与强高光照条件下植物自身的光保护机制(如以热的形式将过多的激发能耗散掉,即非光化学淬灭NPQ)。由于CP29在光系统II中的含量较低并且结合多种色素分子,存在见光不稳定性,因而获得足够量并且稳定、均一可用于晶体生长的蛋白样品十分不易。而高等植物光合膜蛋白结晶是国际公认的难题,即便获得晶体也往往因为衍射能力很差而无法用于结构解析,因此,多年来一直没有CP29的晶体结构信息。
经过5年多的潜心研究和不懈努力,常文瑞院士课题组最终取得了突破,解析了来源于高等植物菠菜的CP29晶体结构。晶体结构显示,CP29脱辅基蛋白具有三段跨膜螺旋和两段位于类囊体腔侧的两亲性螺旋,每个单体结合有13个叶绿素 (Chl)分子及3个类胡萝卜素分子。CP29的晶体结构与以前广泛应用的预测模型存在很大差异:在晶体结构中,有5个叶绿素是新发现的,其中还包括一个主要捕光复合物LHCII中也不存在的全新的叶绿素a615,并且预测模型中认为的4个叶绿素混合占有位点也通过晶体结构被明确的指认为Chl a或Chl b。晶体结构中发现了一个非常特殊的叶绿素对具有三明治式结构特征,这种特殊的叶绿素配位方式在光合膜蛋白中尚属首例。另外,晶体结构中还发现了两个重要色素簇a615/a611/a612/Lut和Vio(Zea)/a603/a609,它们位于CP29分子表面并且分布在两侧,可能是能量传递途径的进出口和潜在的能量淬灭中心。根据晶体结构,CP29中完整精确的色素网络得以构建。
该项研究工作为深入研究高等植物次要捕光复合物的高效捕光,能量传递,尤其是光保护等能量调节机制提供了结构基础。
该项研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会和中国科学院的资助。(来源:中科院生物物理所) 更多阅读 《自然—结构与分子生物学》发表论文摘要(英文)
发表在栏目: 科学


图1 冷驯化对雄性小毛足鼠光照相和黑暗相体温的影响(星号表示组间差异显著,垂直破折号线表示冷驯化开始的时间)

图2 冷驯化组中1只代表性雄性小毛足鼠转轮活动的复式活动度图(图的顶部是每天的时钟时间,图的左边和右边分别是实验日期和每天的转轮平均数;每一行中的黑色区域表示动物在当天的这一时间段内活动强度高于平均值,空白区域则表示活动强度低于当天的平均值;红色箭头示第15天为冷驯化开始时间)
小毛足鼠(Phodopus roborovskii)在我国主要栖息于北方沙漠地区,如内蒙古浑善达克沙地。小毛足鼠体重很小,一般在13-18克。小体型的动物由于体表面积与体积之比较大,热量散失快,因此维持体温的能量代价也较高,面临低温胁迫时尤甚。小毛足鼠主要以植物种子为食,是沙地生态系统的重要成员。为了解其低温条件下热生理学和能量学等适应性特征,中国科学院动物研究所动物生理生态学研究组的研究人员使用无线遥测技术监测了低温驯化条件下小毛足鼠的体核温度和活动性,用开放式代谢仪测定了动物产热能力的变化,使用运动检测系统来记录动物的每日活动强度和时间分配,并对能量摄入等指标进行了测定。
研究发现,1)小毛足鼠的体温和活动性表现出很强的似昼夜节律,夜间体温和活动性显著高于白天,为典型的夜行性动物。冷驯化期间小毛足鼠的平均体核温度下降0.21摄氏度,体温下降主要发生在黑暗相(活动相),而光照相(休息相)的体温维持稳定在35.9摄氏度,表明小毛足鼠在光照相的体温可能是其恒温维持的最低水平。休息相时维持较低的体温,可使动物在保证正常生理功能的同时节约总体能量支出,具有适应意义。尽管小毛足鼠体重很小,但在低温和充足食物的实验条件下没有监测到在小体型动物中(或同一属动物黑线毛足鼠中)存在的异温现象(如日蛰伏)。2)冷驯化条件下小毛足鼠的产热能力显著提高。3)冷驯化期间,小毛足鼠的食物摄入、消化道的总长度和重量也显著增加,消化率和能量摄入相应提高,体重维持相对稳定。4)小毛足鼠在冷驯化期间保持较高的运动水平,且每日高强度运动开始的时间也没有改变。这说明动物在低温条件下依然保持活跃的活动状态,这些发现与小毛足鼠夜间觅食的习性相一致。
总之,小毛足鼠在面对低温时,尽管体温调节的代价很高,但在能量供应充足的条件下,会采取积极的策略:如增加能量摄入和消化能力、提高产热能力等,从而维持稳定的体温和体重,同时动物每天活动的强度和开始的时间不变,也没有表现出小体型动物中常见的异温性特点。然而,当小毛足鼠在23摄氏度的环境温度下进行24小时食物限制时,动物可表现出低于30摄氏度的低体温,这种低体温现象的发现在该物种中尚属首次,其意义尚在进一步研究中。
该项研究工作已在《比较生理学期刊B》(Journal of Comparative Physiology B )上发表。(来源:中科院动物研究所)
发表在栏目: 科学
第 3 页,共 4 页