抱團取暖的新解法

自然界中很多動物都是群體生活的，有些群體是動物隨意聚集而成的，還有一些是具有複雜關係的社會性群體，蟲魚鳥獸都有。昆蟲世界中的蜜蜂和螞蟻都是以大家庭生活的，這個大家庭個體間親緣關係密切，生活分工有序，每個個體在協作中受益。海洋里的鮭魚，天空中的大雁，也是群體生活的，一起出行，一起獵食，一起遷徙。還有草原上的牛羊，非洲大草原上的獅子和大象，森林中的猴群，海洋中的鯨魚，洞穴里的蝙蝠，等等，都是我們熟悉的群體生活的動物。

鳥類中最著名的群居生活的例子是南極的帝企鵝，如果沒有集體生活，它們在嚴寒的冬季是不能完成生兒育女的繁殖過程的。哺乳動物中，生活在南非的狐獴（灰沼狸），其群居生活也是很有名的，灰沼狸的家庭也是分工明確，管理嚴格。個體一旦離開了群體就很難生存下去。

狐獴（灰沼狸），圖片來源於網路

動物選擇群體生活，一定是有好處的，當個體在群體中的好處超過其獨自生活的好處，且抵消了群體生活帶來的損失，動物就會選擇群體生活。科學家發現集體生活確實有很多好處，如群體生活的動物覓食成功率高，這個也好理解，群體成員多，耳目多，更容易發現食物。群體生活可以共同防禦天敵，會增加安全感，道理跟容易發現食物一樣，由於群體大，耳目多，容易發現天敵，同時集體生活可以降低自己被捕食的幾率。群體生活，可以共同保衛資源，共同抵制競爭和入侵。複雜的群體生活，需要一定的秩序，需要社會分工。分工明確的動物群體更有生活優勢和競爭優勢。

事情都是兩方面的，既然有有利的一面，也就有不利的方面。如動物群體大，資源緊張的時候，為了食物、隱蔽場所、配偶等，個體間會容易產生爭鬥，內部衝突的機會也會增加。群體大了，還會增加疾病和寄生蟲傳播擴散的機會。另外群體大，集體活動也容易暴露目標，容易被天敵發現。

帝企鵝，圖片來源於網路

動物選擇群體生活的目的有很多，在寒冷環境和寒冷的季節，對於鳥類和哺乳動物這些恆溫動物，聚在一起可以抱團取暖，節約能量，共同渡過嚴冬。據統計，動物聚群的能量消耗可以減少8%到53%。

生活在南極的帝企鵝，在嚴冬季節繁殖。在繁殖場地由於不能獲得食物，雌雄企鵝在配對期間需要耐受45天的飢餓。然後雄性企鵝單獨承擔孵化寶寶的責任，它還需要繼續耐受65天的飢餓。所以帝企鵝能否繁殖成功，很大程度上取決於雄性企鵝的身體狀況。

企鵝的聚群行為可以大大減少企鵝的熱量散失，並維持一個相對較高和較穩定的體溫，這對孵化過程是非常重要的。帝企鵝的孵化過程是很壯觀的，成千上萬隻雄性企鵝聚在一起。聚群的效果是很明顯的，它們緊緊聚群的時候使得環境溫度可以達到37.5℃，接近動物的體溫。

布氏田鼠，圖片來源於王德華研究組

不過，抱團生活，就一定能「取到暖」么？最近，中科院動物所王德華研究組對內蒙古草原上生活的一種名字叫「布氏田鼠」（學名是Lasiopodomys brandtii）的草食性嚙齒動物的聚群行為進行了研究，有一些新的有趣的發現。

我們知道，小型恆溫動物（如鳥類和哺乳動物），由於個體小，其身體的表面積相對於體積而言，相對較大，也就是說體表面積與體積的比值比較大。體表面積大，散熱面積也就大，這樣動物在寒冷的環境中，身體的熱量散失就多，熱量散失的速度就加快，這對於動物維持穩定的體溫是非常不利的。在這個時候聚群行為就是取暖的一個很有效的方式。

田鼠的體溫與我們人類的差不多，一般在37℃左右。我們把田鼠放在23℃（涼爽）和4℃（寒冷）環境中飼養，分為兩組，一組獨居的，沒有機會聚群，一組群居的，能夠聚群。實驗結果與我們的預測比較符合，寒冷條件下動物會聚群，聚群後攝食量減少了29%，代謝率降低了36-37%，保溫性能提高了39%。

不過，也有與我們預期不一致的結果。一般聚群後動物的體溫（身體內部的溫度）升高，但我們的實驗中布氏田鼠的體溫卻下降了0.25℃到0.5℃，並且聚群後動物的活動性也增加了。我們用紅外相機測定了田鼠的身體表面溫度，聚群後動物的體表溫度明顯升高了。

抱團生活後動物的體溫降低的現象，這還是第一次觀察到。

我們在研究中用了體內移植溫度感測器的技術監測了動物身體內部溫度的變化，可以觀察到體溫的細微變化。一種可能的解釋是，聚群導致動物產生熱量的能力降低，聚群後動物的警惕性等也會比較放鬆，動物可能通過一系列複雜的生理過程主動把體溫降到了一個新的平衡點上。這樣田鼠在面臨寒冷環境的時候，不需要額外增加能量攝入和產熱能力，就能夠抵禦嚴寒環境。

圖片來源於網路

腸道微生物是近年來很熱的一個領域。越來越多的研究也發現，腸道微生物對動物（包括人類）生理功能的影響和健康也越來越重要。環境溫度變化、行為變化，都會對動物和人類的腸道微生物產生影響。

我們在田鼠的研究中發現，低溫（如4℃）和聚群行為都會引起布氏田鼠盲腸中微生物數量的變化（豐富度）和微生物種類的變化（多樣性）。令人驚奇的變化是，動物聚群以後，盲腸中與田鼠的炎性黏膜疾病相關的那些病原微生物的種類降低了，能夠產生乙酸、丙酸和丁酸的微生物種類和數量增加了。而乙酸、丙酸和丁酸是短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸對於保護腸道和維持身體的健康狀態是有利的。

也就是說，動物的聚群行為使得動物腸道內有害的微生物減少了，有益的微生物增加了。腸道微生物種類和數量的這種變化，更加有利於動物的健康。

我們將寒冷環境中單獨飼養的布氏田鼠盲腸的菌群，移植到涼爽環境中單獨飼養的田鼠的體內後，動物的能量攝入水平和產生熱量的能力都提高了，說明移植的微生物改變了動物的生理功能。有意思的是，如果移植寒冷環境中聚群的田鼠盲腸的菌群，對動物的能量攝入和產熱能力沒有影響。

所以，布氏田鼠在寒冷的環境中，腸道內微生物的種類組成和結構會發生改變。腸道微生物在生活過程中會產生一些代謝物質，這樣就又會引起動物的能量攝入和體溫調節的變化。聚群後，會使得田鼠的體溫降低，能量消耗量降低。

布氏田鼠，圖片來源於王德華研究組

可以想像，在內蒙古大草原上，在食物短缺的嚴冬里，布氏田鼠通過聚群行為，節省了能量消耗，減少了熱量散失，增加了保溫能力，從而提高了生存能力，保證了來年的繁殖過程。這些重要的生理功能的變化，腸道微生物在其中起了重要的作用。

動物的聚群行為還有很多奧秘沒有解開。聚群的生態學和生理學效果與聚群的大小、環境溫度、緊密程度等都有很大的關係。聚群行為有的緊密，有的鬆散。魚類、兩棲爬行動物等是變溫動物，它們的聚群與鳥類和哺乳動物等恆溫動物的聚群在機理上和效果上，可能有所不同。所以，要徹底揭開動物聚群行為的機理和奧秘，還需要我們做很多大量的工作。

聚群的麻雀，圖片來源於網路

來源：中國科學院動物研究所

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