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沙漠植物
在澳洲的西南部,盛夏酷暑時,氣溫可高達70℃,地表幾乎不含任何水氣,植物生活在其中十分辛苦。因此有些植物在夏天休眠,冬天和春天生長;有些復甦型植物,則在秋季第一次雨季來臨時生長,使平時脫水又捲曲的葉片開展變綠、欣欣向榮。但有些多年生的小百合和毛氈苔這一類有直立根支撐的植物,雖然處在炎熱的夏日,仍然活得很好。直立根雖然只是一種小小的特化,卻能使酷熱環境下的植物,有更高的存活率。這些直立根使植株離地面約1~4公分,以減少根部直接接觸較氣溫高出4℃的地表。此外,直立根表皮還有厚而密的纖維來保護內部的構造;地下根部分則深入土層中吸收水分及營養鹽以維持生存。這樣的特化使它們即使在盛夏裡,仍有高達80~100%的存活率。這些有趣的直立根植物植株大約只有2~6公分高,葉片生長在植株頂端,成圓心狀之輪生型;在夏季仍然保持常綠,但其生長最旺盛是在冬季或潮濕有雨的時候。直立根植物的幼苗,在生長初期和其他植物類似;當直立根形成時,原來具有的根及一些老莖會死亡,而使該植物具有永久性之直立根。這類植物除了在地中海型氣候的澳洲生態系中可看到外,歐洲、美洲、智利、南非或其他乾旱地區也可發現。
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Gopherus agassizii 沙漠陸龜
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Gopherus agassizii 沙漠陸龜
沙漠陸龜
生活在非洲撒哈拉沙漠邊緣,體型最大的非洲陸龜(African spurred tortoise)在氣溫上升時,除了利用被覆身體的龜殼來隔熱外,也利用各種方式散熱降低體溫。舉例而言,牠們張口流出唾液,或排尿在自己的後肢上,或潤濕自己的眼睛,或喘氣、調節心跳次數,使周邊血管擴張等等。在行為方面,陸龜也會找尋陰涼的地方棲息。一般而言,這類陸龜身體所需的水分通常由食用之植物取得。牠們大都早睡晚起,正午氣溫高時(此時龜殼上的溫度可能較其中樞溫度高出28℃)則在隱蔽處休息。此外,在夏天因無法忍受高溫而有「夏眠」的行為;冬天太冷時,也有冬眠行為以因應四季的變化。
沙漠虎頭蜂
生活在以色列境內惡劣的奈格夫(Negev)沙漠環境,身體白色、腹面有長約1公分黑條紋的沙漠蜘蛛(Stegodyphus lineatus),將其蜘蛛網結在短小且稀少的灌木上,開口向地,躲在其中,等待獵物上門;這種網除了捕食功能以外,還有避暑的效果。沙漠地區的熱空氣從地面往上升,上升的熱空氣和高空冷空氣因對流作用而形成風。此時蜘蛛會爬出網外,將自己暴露在有風的空氣中,降低體溫。不幸的是,這類蜘蛛常是虎頭蜂(Pseudopompilus humboldti)和其幼蜂的食物。虎頭蜂先將蜘蛛麻痺後,再慢慢吞食。雌虎頭蜂也會將牠的受精卵產在這種蜘蛛的腹部上,等七天後孵化出來的幼蜂,再以被麻痺的蜘蛛為食(長達兩星期之久),直到幼蜂變成可自由飛行之成蟲為止。虎頭蜂在蜘蛛身上產卵並孵化的行為,乍看之下並不高明。但其實虎頭蜂深諳「廢物利用」之道,這點倒頗令人讚歎。被麻痺的蜘蛛在高溫下將失水致死,虎頭蜂再將死蜘蛛推回巢內入口處,可以達到隔熱的目的;而寄生在蜘蛛腹部的虎頭蜂幼體,縱使在一天中最熱的時刻(下午3時,49℃),其體溫還能保持在35℃。
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沙漠駱駝
在奈格夫沙漠乾旱地帶,駱駝以每小時5公里的速度前行,一天行走達48公里以上。所以能有這樣的本事,是因為駱駝放棄其體內恆溫系統,演變成可隨著外界溫度而調節體溫的生理狀態。在涼爽的夜晚或清晨,駱駝的中樞體溫可降至34℃;隨著白天的到來,體溫又可上升至41℃,當然其新陳代謝的速率也是隨之調整。研究發現,駱駝夏天的新陳代謝率較冬天低,這是因為失水的訊息透過神經系統作用,使甲狀腺功能降低。就是因為甲狀腺素分泌量減少,使駱駝呼吸率下降,而由呼吸道散失水分之情況及新陳代謝率亦減緩,才有在沙漠活動的能力。為了解決高熱和失水的問題,駱駝在行為上也有些修飾。牠們儘可能地降低活動率,以減少因食物代謝及肌肉運動所產生的熱能。此外,牠們也將尿液撒在自己的腿上,當尿液在腿上蒸發時,流經腿上表皮的血液也因而降低溫度。而鼻腔和口腔之間所分泌之液體,雖然很少量,但在鼻孔排出時,也有和尿液類似的功效。身高230公分,體重達450公斤以上的駱駝,由於體積龐大,所以體溫增加的速度較體積小之生物來得慢。碩大的體型投射在地面上的陰影可造成一較低溫的區域,也可以供消散體熱(成群或蹲姿之駱駝形成陰影之功效更大)。此外,駱駝會以面對太陽的方向行進,以減低身體被太陽暴曬的面積。駱駝峰是駱駝儲存脂肪的主要地方(脂肪是減緩熱傳導至深層的重要組織),也扮演保護之角色──熱能可以很快地經皮膚、腿部傳導至環境中,這和兔子耳朵或是牛喉部垂肉增加散熱之功能類似。在生理上,駱駝也有一些特殊的適應方式。例如,由鼻腔通往心臟及心臟通往腦部的血管網路,在腦下方交會形成細脈網(carotid rete)。當鼻腔靜脈攜帶較冷的血液流經此細脈網回心臟時,經由擴散作用,可降低通往腦部之動脈血液溫度,以保護腦部。哺乳動物中,除了偶蹄類如駱駝、綿羊、山羊、牛及一些肉食性動物如海獅、海豹、貓、狗等以外,人類及其他靈長類並沒有這種細脈網的構造,取而代之的是:許多微血管網分布在頭皮及臉部,以流汗及擴張或收縮微血管的方式來控制血液流通量以調節體溫。此外,偶蹄類也利用喘氣來調節體溫,而人類及靈長類雖利用排汗使整個身體體溫下降,但是所喪失的水分較偶蹄類動物來得多。不但如此,駱駝還有其他減少水分流失的方法,和其他哺乳類相似,駱駝血液中血漿的組成約占體液的1/12;一般而言,在脫水情況下時,體液可能會喪失1/4,但駱駝的血漿只比正常值下降1/10而已(但是人卻下降了1/3)。此外,駱駝還有高效能的腎臟及消化道,能有效地吸收水分,減少經由尿液及糞便流失之水分,再加上駱駝腸道內的微生物共生(這些微生物能將尿素轉變為有用的蛋白質),更減少排尿所需之水分。