昆虫和最小的动物如何在南极洲生存

昆虫和最小的动物如何在南极洲生存

来看头条扯动物世界，在南极洲冰冷的深处，微小的生物掌握了生存技巧，这或许能揭开抵抗极端寒冷的秘密，对科学和医学产生深远的影响。一些与环境最激烈的斗争是由这些最小的生物发起的。

天气寒冷时，我们这些温血动物（吸热动物）会穿上外套。其他吸热动物体型较大、体态丰腴或毛发浓密，以此抵御寒冷。

然而，产生 自身体温 需要大量能量。昆虫不需要这样做。它们新陈代谢和生长所需的热量来自环境。这也是它们在世界各地如此丰富的部分原因。 与哺乳动物等温血动物相比，它们生长所需的能量更少，并且非常善于利用这一优势。

对于生活在寒冷地区的昆虫来说，无法自行产生体温是一个问题。它们受环境温度的支配，只有在足够温暖的情况下才能生长、发育和觅食。 通常，最佳温度 在 20°C 左右。

然而，有些昆虫在气温降至冰点以下时仍能生存。通常，当气温 降至0°C以下时 ，动物细胞会受损，甚至死亡。这种细胞损伤正是导致冻伤的原因。

许多昆虫采用两种简单的策略之一：耐冻或避冻。

例如，它们会产生甘油等冷冻保护剂，降低其凝固点。这使得动物能够经历过冷而不会冻结。有些动物会产生抗冻蛋白， 阻止冰晶 在其组织中形成。

螨虫在南极很常见，有 数百种。有些甚至生活在 企鹅的鼻腔里。企鹅的鼻子不仅为以企鹅死皮细胞为食的螨虫提供了食物来源，还提供了温暖的环境。

然而，一些不依赖宿主的南极螨虫（如 Halozetes belgicae）会避开冰冻， 利用防冻化合物 将其身体的冰点降低到 0°C 以下。

南极洲最小的陆地动物之一是跳虫，它们与原始昆虫有亲缘关系，但 缺乏 现代昆虫的 一些特征。例如，它们的口器位于体内，而昆虫的口器位于体外。一种名为Gomphiocephalus hodgsoni的跳虫，体温可达到零下38摄氏度，甚至会结冰。这种小型物种体长仅为1-2毫米，但对南极土壤生态系统至关重要，它们 作为 有机物的分解者发挥着重要作用。

然而，南极洲唯一一种真正的昆虫是比利时蠓（Belgica Antarctica）。它一生中经历了多次零下低温，并拥有一些独特的策略来应对恶劣的南极气候。该物种需要两年才能成年——这在昆虫的生命周期中是相当长的一段时间。有些昆虫，例如蚜虫， 一年可以繁殖多代。

南极比利时海马 能够耐受冰晶的形成， 方法是尽量减少冰晶对组织的损害。它还能通过半透性外膜排出体内水分，从而去除可能形成冰晶的分子。

线虫或许是南极乃至地球上所有地方最主要的动物之一。这是一种类似蠕虫的小型动物，生活在土壤中和土壤表面。 有些物种，例如大叶线虫（Panagrolaimus davidi） ，能够耐受体细胞的冷冻。它们还能通过脱水（隐生）进入一种名为“休眠期”的休眠状态，从而阻止细胞中形成冰晶。

另一种利用这种方法应对南极寒冷气候的动物是缓步动物（又称水熊虫）。冷冻可以延长这种动物的寿命。事实上，一种名为 “南极尖吻蝽”（Acutuncus antarcticus）的缓步动物 曾在零下20摄氏度的温度下被冷冻 ，30年后解冻，却没有任何不良反应。

无脊椎动物在地球上的所有生命中占了很大比例。 还有许多物种尚未被发现，这或许能帮助我们揭开更多在极端环境中生存的秘密，并探索这些秘密将如何造福人类。

抗冻和避冻策略可以增进我们对医学和器官移植冷冻保存的认识，改善食品储存，增强气候适应能力，并推动 生物技术和材料科学的创新。研究这些微生物生命形式如何耐受极端条件，可以揭示地球生命进化的秘密，甚至为冷冻保存的未来提供参考。

（作者：亚历克斯·迪特里希，诺丁汉特伦特大学动物学高级讲师）