给松鼠戴“智能手环”，生物学家所为哪般？

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本文作者:S.西尔维希耶
                    爱运动的你一定听过“智能手环”。把这些智能装备绑在手上，它们就能够告诉你走了多少步，消耗了多少卡路里——总让你有种自己也许瘦了那么一些的错觉。而类似的技术一落到科学家手里，他们就拿来干了一件奇怪的事：“偷窥”。
, e  o# Z1 H3 k, G- c0 b别急，他们“偷窥”的是一种啮齿动物的秘密生活。两年前，北亚利桑那大学的科里·威廉姆斯（Cory T. Williams）和同事们给一群北极黄鼠（Spermophilus parryii）寄上了类似“智能手环”的设备，记录了不同性别的北极黄鼠在不同季节的行为。相关论文[1]最近发表在了《英国皇家学会开放科学》期刊上。
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给松鼠戴“智能手环”，生物学家所为哪般？

北极黄鼠。“啥？你们想干啥？！”图片来源：Robb Hannawacker/flickr.com
7 D8 |7 b2 V" s  ^0 q- c' b北极黄鼠是一种半穴居的松鼠科动物。作为北极苔原上为数不多的会冬眠的动物之一，它们会在地下的巢穴里昏睡过整个冬天。而一年中除去冬眠的月份，它们都会经常跑上地面活动。雄鼠比雌鼠更晚冬眠，也更早苏醒。每年春天，醒来的雄鼠会在地下巢穴中吃着存粮静待性腺生长，再到地面上跟其他雄鼠大干一场确立自己的领地。这样，当雌鼠苏醒时，它们便可抓紧机会进行交配。而由于雄鼠和雌鼠分开居住，雌鼠在交配后要独自肩负着生产和育儿延续后代的使命。

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雌鼠（右）苏醒后走到地面上，雄鼠（左）需要抓紧机会求偶并交配。图片来源：BBC/youtube.com
' n4 h2 F9 ^4 e* O1 J$ A9 N. R对于北极黄鼠而言，“上地面”是一个需要慎重进行的选择。爬上地面意味着更多的觅食和交配机会，但离开了天然的掩体——巢穴——又往往意味着更大的风险。让威廉姆斯和他的同事感到好奇的是，它们如何进行这样的抉择，如何分配在地上和地下的时间。以及，不同性别的北极黄鼠，是否有不同的决策方式。
而研究这一问题的方法，就是在它们身上绑上一个“智能手环”啦。好吧，其实准确地说是“智能项圈”才对。但在野外，北极黄鼠可不会排着队来认领设备。步入苔原的研究者们，得带上笼子和胡萝卜。
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给松鼠戴“智能手环”，生物学家所为哪般？

利用笼子和胡萝卜，研究者得以诱捕北极黄鼠为它们装上“智能项圈”。图片来源：National Science Foundation
( m: M6 O2 ]# U* _" ^) @8 M8 D* `“智能项圈”上整合了用于感知光线的传感器，可以记录北极黄鼠每天经历光照的时间。当北极黄鼠在地上活动的时候，光线传感器能够接受周围的光线，因此是“有光”的状态。而当它们钻到黑暗的地下时，传感器就会切换成“无光”的状态。所以对于科学家来说，只要分析“有光”和“无光”的时间段，就能够模拟出北极黄鼠在哪活动。
( |6 ?7 l* G2 B! x* f4 l1 c7 k在2014年间，布克和他的同事测量了阿拉斯加Toolik和Atigun地区共计38只北极黄鼠的活动情况，并测量了它们在该年度活跃季（开始交配和觅食的季节）的活动情况。他们发现，北极黄鼠们每天在花在地面上时间都不一样，受到降水、温度等环境条件的强烈影响。但在活跃季的大部分时间里，雌鼠和雄鼠在地上的时间并没有太大区别——唯一的例外出现在5月下旬，那时雌鼠正值分娩期和哺乳期早期，在地面上的时间才显著少于雄鼠。综合来看，在5月至7月之间，Atigun地区的雌鼠每天平均地上活动时间为634分钟，而雄鼠是640分钟。在相对更加寒冷的Toolik，雌鼠每天平均地上活动时间为534分钟，而雄鼠则为559分钟。

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在相对更寒冷的地区，北极黄鼠的平均地上活动时间也更短。但他们每天在地面上的活动时长变化很大。“图片来源：BBC/youtube.com
6 u- a: x& M' K2 R, R3 H5 D之前关于半穴居哺乳动物的研究提示，由于哺乳期高昂的能量需求，雌性动物通常会花更多时间在地面上。为什么在北极黄鼠身上，雌鼠和雄鼠在地面上的活动时间却不是这样？为了搞清楚这个问题，在2015年，研究者在Atigun捕获了29只北极黄鼠，并在给它们的“智能项圈”上加装了三轴加速度传感器。它能够记录北极黄鼠身体在不同方向上的加速运动，从而提示它们的能量支出情况。
8 o; ~. `9 m7 b. A( K( n) e3 X将光线传感器和加速度传感器得到的数据结合起来，研究者发现了一个很有趣的事情：尽管育儿任务使得雌鼠相比雄鼠而言更少地离开巢穴，但如果它们有机会走开巢穴，它们会往往会比雄性活跃得多。在哺乳期早期，雌鼠会经常地上和地下两头奔走，而雄鼠几乎一直待在外面。研究者推测，为了自己和孩子而更努力地觅食，可能是雌鼠在地面上表现得更为活跃的原因之一。至于那些懒懒地呆在地上的雄鼠们，你们真的不是在晒太阳吗？

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“不能就是发会儿呆？”图片来源：National Science Foundation/youtube.con
0 i, V% Q! a0 T/ o8 m/ l威廉姆斯和同事的研究揭示了在北极黄鼠中性别差异是如何影响它们的能量分配策略的，也强调了除了觅食需要与躲避捕食者的考虑之外，北极黄鼠的活动决策同样受到天气变化等条件的影响。这些结果有助于人们进一步阐释这些小动物如何在严苛的极地条件下分配自己的时间与能量。
" Z& N$ S7 E+ i3 c另一方面，他们这种给松鼠一套“智能手环”的做法也会给未来的研究者提供参考——相比于定点装摄像机的传统野外调查方法来说，它更灵活，也能提供更多不同向度的信息。对于生态学研究来说，它们可能会成为很好用的工具。
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北极黄鼠活动“年历”。雄鼠（上）：闷头冬眠（a）-吃存粮（b）-出门打架争领地（c）-找对象交配（d）-吃饭睡觉（晒太阳？）（e）-养秋膘（f）-吃成一个胖子（g）-闷头冬眠（h）；雌鼠（下）：闷头冬眠（i）-找对象交配（j）-妊娠（k）-哺乳（l）-带孩子出去找吃的（m）-早早养秋膘（n）-吃成一个胖子（o）-闷头冬眠（p）。顶部：各月份。图片来源：参考文献[1]

参考文献：

Williams, Cory T., et al. "The secret life of ground squirrels: accelerometry reveals sex-dependent plasticity in above-ground activity." Royal Society Open Science 3.9 (2016): 160404.
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文章题图：Denali National Park and Preserve/commons.wikimedia.org