生命中的过冷现象论文

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1、生命中的过冷现象论文.freelperature)却相当恒定，一般维持在37℃附近，冬夏和日夜的变化不超过0.5℃。但是，这些动物肢体的组织温度却不是，它经常受环境温度的影响，有时很低，甚至在冰点以下处于过冷状态。1983年在英国剑桥大学召开的第二十届国际低温生物学年会上张诚提出［4］，哺乳动物肢体组织的过冷现象是动物为适应寒冷环境而形成的抗寒能力，是进化的产物，是逐渐发展和完善的。这一概念为以后研究动物肢体的抗寒能力冻结损伤开辟了新的途径。笔者实验发现［5-7］，凡是能够长时间维持过冷亚稳定状态的肢体一般不出现冻结损伤。但是对于有些肢体，过冷状态一经瓦解随即发生冻结，不论冻结程度深浅复温后均

2、出现不同程度的损伤。所以，组织中冰晶的形成是引起冻结损伤的关键环节。动物肢体组织的过冷特性与其物理化学性质有关。理论证明［8］，过冷点(Tscp)和表面张力(σ)、摩尔质量(M)、冰点(Ti)、密度(ρ)、摩尔潜热(H)及冰胚临界半径(rk)有关，关系式为：Tscp=2σMTi/ρHrk；脂肪的M较大，Ti较低、ρ较小，因此Tscp较低。所以富含脂肪的组织不仅可阻碍热量散失而且在低温下不易冻结。动物肢体的过冷点还受外环境的影响。笔者实验发现［9］，大白鼠尾的过冷点随季节变化，四季中冬至时节过冷点最低，春分最高，夏至与秋分居中。适度的冷习服可增强大鼠的抗寒能力［10］，冬季在12℃环境温度饲养4

3、0天的大鼠，血清中T3、T4含量升高，鼠尾过冷点降低。但是，在超强寒冷环境-10℃饲养大鼠40天后，血清中T3、T3含量降低，鼠尾过冷点升高。所以，动物在难以耐受的寒冷环境中生活，反而机体的抗寒能力下降。笔者实验发现［8，9］，兔耳与大白鼠尾的过冷特性与冷却速率有关。冷却速率越慢，过冷点越低，过冷状态越容易发生。空气的密度、比热和热传导系数均较小，因此在寒冷空气中动物肢体容易保持过冷亚稳定状态，不象在液体冷媒中那样容易发生冻结。所以，在高寒地区动物肢体一般不发生冻伤。组织的过冷特性受自身和环境等多因素影响，机理十分复杂，它和冻结损伤有密切关系。3动物冬眠与机体整体的过冷现象冬眠(Hiberna

4、tion)一词的通常含义是在麻痹或昏睡的状态下越冬［11］。冷血动物的冬眠，哺乳动物和乌类的冬眠，虽然都叫冬眠，但又各不相同。冬季来临，许多地区的气温降至0℃以下，大地开始封冻。冷血动物(包括爬行、两栖、鱼类和无脊椎动物)不能调节自己的体温，体温随着环境温度下降，不能维持正常的生命活动，如果不藏起来冬眠，就有被冻死的可能。许多陆生的冷血动物钻入地下冬眠，因为地下比地上温度高，通常在0℃以上，它就不会发生冻结。即使在高寒地区，洞穴温度有时在冰点以下，冷血动物冬眠时也只是浅部组织发生冻结，深部组织和脏器是处于过冷状态［12，13］。由于冬眠时体温很低，能量消耗很少，所以可以完全不吃不喝地度过冬季。

5、如果从地下把它挖出来，就象死的一样，没有明显的感觉表现。当然它没有死，只要把它放在温暖的地方，随着体温的升高会慢慢苏醒过来。但是除非从外界提高冷血动物的体温，它的体温是不会自动提高的。所以，冷血动物的冬眠与苏醒具有被动的特征。哺乳类和鸟类的很多目中也有冬眠物种。哺乳类冬眠动物在夏季能维持相当恒定的体温。譬如刺猥(Erinaceus)体温约36℃，达乌尔黄鼠(CitellusDauricus)体温约37℃，一般变动范围不超过2℃。但在冬季冬眠时则情况大不相同，它们进入凝死的沉睡状态，体温略高于洞穴的温度，华北地区刺猥在冬眠时体温约为2～4℃。而在美国阿拉斯加州，北极圈附近冻土带的冬季气候非常恶劣

6、，难以寻觅0℃以上的冬眠环境，那里的冬眠哺乳动物经常是全身组织处于过冷状态下冬眠。譬如，北极地鼠(ArcticGroundSquirrel)可在环境温度-20℃情况下冬眠，体温(CoreTemperature)约为-6℃，低于血液冰点温度，即在过冷状态下冬眠［14］。冷血动物在冬季进入深冬眠后次年春天才醒来。而哺乳类冬眠动物在冬季冬眠时表现出一种周期性的觉醒行为，经过一段时间冬眠后就会自动觉醒。这一周期称为冬眠阵，它包含入眠过程、深眠状态、觉醒过程(出眠)三个时相。在入眠过程体温调定点下移，代谢产热抑制，体温迅速下降，譬如达乌尔黄鼠经过几个小时即从正常体温37℃降至2～4℃。在深冬眠状态体温最

7、低，此时达乌尔黄鼠体温接近0℃；在觉醒过程，体温调定点上移，通过自身产热经过几个小时体温又升高到正常体温37℃。不同物种的冬眠动物其冬眠阵不同，少则几天，多则几十天，它们都要经历过若干个冬眠阵才能度过漫长的冬季。特别值得提出的是深冬眠状态的动物可以在更低的环境温度下自动觉醒。譬如将深冬眠的刺猥放在-10℃以下的环境，它会自动觉醒，体温迅速上升到正常水平36℃。这是一种本能反应，防止在过于寒冷的情况