为什么陆地动物能喝咸水的能力如此罕见?

为什么大多数陆地动物不能喝咸水:盐平衡的生理机制,以及哪些物种能耐受咸水。

直接答案

在陆地上,喝咸水之所以罕见,是因为排出多余盐分所消耗的水,比喝进去的水还多。陆地动物吞下海水后,必须把盐浓缩在尿液中排出;而对大多数物种来说,尿液无法浓缩到足以让身体“收支平衡”的程度。只有肾脏能力特别强的动物,或者能忍受身体机能缓慢下降的动物,才能利用咸水[1][4]。

5篇文献引用

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问题出在水收支,而不是爱不爱咸味

咸水是个陷阱,因为身体必须耗水来排盐。哺乳动物主要通过肾脏清除多余的盐,把盐浓缩进尿液。如果尿液浓缩程度有上限,那么喝下很咸的水就会迫使动物在尿液中失去比喝进去更多的水。结果是净失水,所以口渴的陆地动物喝了海水,可能反而比喝之前更糟[4]。

这就是这种能力罕见的原因:它取决于肾脏的性能,而不是愿不愿意喝。一篇关于兔子饮用咸水的综述把兔子的反应描述为:试图摄入足够的水来满足自身需要,饮水量会随盐度变化而改变[4]。换句话说,水越咸,动物喝得越多;但只有肾脏能承受盐负荷时,多喝才有用。

有些陆地动物能用咸水,但有限度

这种能力并非到处都没有。在刺鼠中,有研究报道一个物种能喝海水或浓度高达0.9 N的氯化钠溶液,而且两个物种利用咸水的能力存在差异[1]。这一比较很有用,因为它表明该性状在亲缘关系很近的动物之间也有差异,而不是所有陆地哺乳动物都一概没有。

在家畜中,限度只是程度问题。奶山羊可以摄入浓度高达每升9500毫克的咸水,而不影响采食量;但浓度更高时,采食量会下降[2]。这个数字之所以重要,是因为它标出了一个实用阈值:低于它,动物还能正常吃喝;高于它,盐就开始抑制食欲,而这是水收支开始吃紧的早期信号。

就连耐盐动物也要在健康和生产上付出代价

对农场动物来说,咸水的代价体现在奶和生长上,而不是立刻死亡。一项奶山羊研究考察了增加咸水摄入如何影响奶的产量和成分[2]。一篇兔子综述考察了饮用咸水下的生产、繁殖和生理性状[4]。还有一篇关于干旱和半干旱地区反刍动物的系统综述,考察了咸水如何影响生理、代谢和生产性能,以及影响动物能否适应的因素[5]。

这些发现符合同一个解释:动物或许能靠咸水活下来,但盐负荷会占用本应用于生长、繁殖和产奶的水与能量收支。这就是为什么即使有咸水可用,这种能力仍然罕见。现有证据并未确立这种罕见性的进化原因;它记录的是生理和生产上的代价,正是这些代价使咸水对大多数陆地动物来说不是日常的好饮品[2][4][5]。

沿海水源是特例,不是通用方案

一项研究考察了波罗的海海水作为牛饮用水源的情况,观察其对健康和生产的影响,并评估了水质[3]。这是一个狭窄的沿海情形,并不能证明陆地动物普遍能喝咸水。它符合更宏观的图景:凡是用咸水的地方,它都是一种经过管理或边缘性的水源,其安全性取决于水到底有多咸。

本文引用的文献

1

两种刺鼠(Acomys)的体温与水的关系

两种刺鼠利用咸水的能力不同,据报道其中一个物种能喝海水或浓度高达0.9 N的氯化钠溶液。

2

增加咸水摄入对奶山羊产奶量和奶成分的影响

奶山羊可以摄入浓度高达每升9500毫克的咸水而不影响采食量,但浓度更高时采食量会下降。

3

波罗的海海水作为牛饮用水源

一项研究调查了波罗的海海水作为牛饮用水源的情况,考察其对健康和生产的影响,并评估了水质。

4

饮用咸水对兔子生产、繁殖和生理性状的影响:综述

一篇关于兔子的综述发现,饮水量会随盐度变化而改变,因为动物试图摄入足够的水来满足自身需要。

5

咸水对干旱和半干旱地区反刍动物生理、代谢和生产性能的影响:系统综述

一篇系统综述考察了饮用咸水如何影响干旱和半干旱地区反刍动物的生理、代谢和生产性能,以及影响其适应性的因素。