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叉角羚的非凡本领

探索叉角羚的耐力奔跑、惊人的氧气摄入量以及它们如何凭借卓越的耐力逃避捕食者。

作者:Rachel Nowak
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据称,叉角羚的最高速度可达每小时 60 英里,仅次于猎豹。但猎豹只是短跑选手,而叉角羚则是卓越的长跑选手。在怀俄明州高寒草原上奔跑的叉角羚群体,可以以每小时 40 英里的速度持续奔跑半小时或更长时间。如果叉角羚参加马拉松比赛,它们将在 40 分钟内完赛。而人类马拉松选手最好成绩也需要两个小时零八分钟。叉角羚是如何做到的?

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北亚利桑那大学比较生理学家 Stan Lindstedt 将两只叉角羚放在跑步机上,并为它们戴上连接气体分析仪的面罩。为了测量动物的峰值耗氧量,Lindstedt 让它们以每小时 22 英里的速度(大约是卡尔·刘易斯在平地上跑的速度)攀爬 11% 的斜坡。Lindstedt 说:“我们发现叉角羚具有非凡的氧气处理能力。每只叉角羚每分钟消耗六到十升氧气,这大约是同等体型哺乳动物(例如一只 70 磅的山羊)的五倍,也是卡尔·刘易斯缩小到叉角羚体型后消耗的四倍以上。(叉角羚肩高约三英尺。)”

那么,下一个问题是,叉角羚是如何能够燃烧大量的氧气的。鸟类也能做到这一点,这得益于一种巧妙的解剖学结构:它们拥有单向肺,有独立的进气口和出气口,这使得它们能够持续吸入空气,而无需停下来呼气。Lindstedt 与瑞士伯尔尼大学解剖学家 Hans Hoppeler 合作,以确定叉角羚是否也依靠某种结构上的新颖性来实现其高超的运动表现。

事实并非如此。相反,研究人员发现,叉角羚只是在各方面都“好那么一点点”。与山羊相比,它拥有更大的肺来吸收氧气,更多的血液血红蛋白来将氧气从肺部输送到肌肉,以及更大、更精瘦的肌肉,其中含有更高浓度的线粒体——线粒体是细胞器,负责燃烧氧气为肌肉收缩提供能量。换句话说,叉角羚并没有什么技巧。它只是完善了所有哺乳动物都拥有的相同装备。

但是,如果这一切就足以成为冠军,为什么其他动物没有进化出类似的能力呢?答案是,必然存在一个代价——叉角羚从其卓越的耐力中获得的益处必然伴随着某种代价。

这个益处很明显。直到落基山脉的狼群数量开始减少,狼一直是叉角羚的主要捕食者。与猫科动物(如猎豹)不同,猫科动物会埋伏等待猎物,并试图通过短距离的快速冲刺将其捕获,而狼则是追逐型捕食者。一旦狼群开始追逐某物,它们会一直追下去。为了避免被消灭,叉角羚被迫达到了耐力奔跑的顶峰,甚至超越了顽固的狼。

然而,叉角羚卓越耐力的代价却不那么清楚。起初,Lindstedt 和他的同事们认为,叉角羚就像耗油量大的赛车一样,即使在闲置时也会消耗大量能量,这会迫使它们摄入大量食物。如果是这样,那么对于任何不被狼群威胁的动物来说,寻找食物的负担可能会超过像叉角羚那样奔跑所带来的好处。

但实际上,Lindstedt 说:“当我们计算我们两只叉角羚的草料消耗量时,我们发现它们的食量实际上比同等体型的山羊要少。他说,叉角羚的静息代谢率没有什么特别之处。”

也许一个更好的理论是,成为一名耐力跑者的缺点是对食物短缺的极端脆弱性。就像人类马拉松选手一样,叉角羚的脂肪储备有限。Lindstedt 说,它们确实在食物短缺时显得非常痛苦。在 1984 年严酷的冬天,成千上万只叉角羚的尸体堆积在怀俄明州牧场围栏外。这些动物在试图够到另一边的草时死亡了。

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