Ontogenetic changes in body size are weakly associated with basal metabolic rate in a maternity colony of Myotis velifer
这项研究表明,虽然在黑掌蝠(*Myotis velifer*)中体重与基础代谢率呈正相关,但代谢率的个体差异仅能被体重、年龄或繁殖状态微弱地解释,这表明其他内在及生态因素驱动了育幼群落内的能量消耗。
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从蜂鸟到人类,每一个维持恒定体温的生物都面临着一个基本的生物学挑战:如何在保持静止的同时保持温暖。为了做到这一点,即使在休息、睡眠或仅仅是坐在舒适的位置时,它们也必须消耗能量。科学家将这种最低能量成本称为基础代谢率。它是背景中怠速运转的引擎,是维持心脏跳动和肺部呼吸所需的基准燃料消耗。虽然我们知道较大的动物通常比较小的动物消耗更多的燃料,但当我们观察动物从微小的幼崽成长为成年个体时能量使用方式的变化时,情况变得复杂得多。引擎仅仅是按比例变大,还是引擎的运行方式随着动物的成熟而发生了改变?理解这一点至关重要,因为能量是生命的货币;动物如何使用能量,决定了它如何生长、如何繁殖以及如何在残酷的野外环境中生存。
在墨西哥中部的一个洞穴系统中,研究人员开始实时观察这一能量故事的展开。他们将目光聚焦于一群蝙蝠,具体来说是一种被称为黑纹鼠耳蝠(Myotis velifer)的物种,这种蝙蝠会大量聚集以抚育后代。这些洞穴提供了温暖潮湿的育儿室,母亲在这里哺乳幼崽,幼崽在此快速成长,并最终学会飞行。科学家们想要观察“体型越大,能量越多”这一简单规则在这些蝙蝠从无助的新生儿发育为独立的亚成体,并最终成长为成年个体的过程中是否依然成立。他们测量了近一百只个体蝙蝠的静息能量消耗,通过从洞壁上轻轻捕捉它们并将其置于受控环境中,记录它们在休息时消耗了多少氧气。通过将这些能量读数与动物的体重以及前臂长度(衡量其骨骼大小的可靠指标)进行对比,他们希望找到一个将生长与能量消耗联系起来的清晰模式。
结果揭示了一个两种不同生长方式同时发生的故事。随着蝙蝠的成长,它们的体重确实随着前臂长度的增加而增加,但这种关系根据年龄的不同而发生了剧烈的变化。对于最年幼的幼崽和正在发育的亚成体来说,体重的增加与构建新的骨骼和肌肉紧密相关;随着它们变得更重,它们的骨架也以一种可预测的、稳定的节奏生长。然而,一旦蝙蝠达到成年期,这种紧密的联系就断裂了。在成年蝙蝠中,体重不再与骨骼大小同步。相反,成年蝙蝠多出的重量可能代表了脂肪储备,或者是怀孕和哺乳带来的生理需求,而不是构建更大骨架的需求。这意味着,对于一只小蝙蝠来说,变重通常意味着结构上的变大,但对于一只成年蝙蝠来说,变重可能仅仅意味着储存了更多应对不时之需的能量。
当研究人员观察能量使用量,即基础代谢率时,他们发现虽然较重的蝙蝠往往消耗更多的能量,但体重对于精确预测能量消耗量而言,是一个出人意料的糟糕的预测指标。蝙蝠的体重仅能解释个体间能量使用差异中极小的一部分。此外,科学家们发现,一旦考虑了动物的大小因素,性别(无论雌雄)、年龄(幼年或成年)或雌性是否正在哺乳,都不会显著改变能量成本。在这一群体中,预期中由于生长中的幼年个体或哺乳中的母亲所导致的能量使用激增,并不是驱动变异的主导因素。
这表明,这些蝙蝠的能量账单并非由基于体型或年龄的简单公式决定的。相反,能量使用的差异似乎是由一些从外部难以察觉的复杂个体差异驱动的。有些蝙蝠可能天生在燃烧燃料方面效率更高,而另一些蝙蝠可能携带了不同数量的内部储备,或者面临着不同程度的压力。这项研究表明,在同一个种群内,尤其是这样一个充满不同生命阶段个体的种群中,能量消耗的规则是灵活且具有高度个体性的。与其说存在一种由体型决定成本的僵化关系,不如说这些蝙蝠的代谢率是一种动态的特征,受到隐藏的多样化的生理和环境因素的影响,使每只动物都能以其独特的方式管理自身的能量。
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