1、哺乳動(dòng)物睡眠和生態(tài)與體質(zhì)的研究摘要：本文主要研究的是哺乳動(dòng)物的睡眠相關(guān)的數(shù)據(jù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)知識(shí)，著重運(yùn)用相關(guān)和回歸的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)哺乳動(dòng)物的腦重和壽命、睡眠時(shí)間和壽命、睡眠和危險(xiǎn)指標(biāo)、睡眠曝光和危險(xiǎn)指標(biāo)四個(gè)方面，闡述我們對(duì)動(dòng)物睡眠和自身健康、睡眠與生態(tài)的有關(guān)見解和認(rèn)識(shí)。研究表明睡眠對(duì)于哺乳動(dòng)物的身體健康起到了極大的作用；另外，對(duì)于自然界的野生動(dòng)物，睡眠的時(shí)間、地點(diǎn)和節(jié)律都有著很大的學(xué)問(wèn)，這些不僅僅關(guān)系到它們的健康，還關(guān)系到它們的生死存亡，甚至是整個(gè)生態(tài)的和諧。 關(guān)鍵詞：哺乳動(dòng)物 壽命 睡眠 慢波睡眠 睡眠曝光 危險(xiǎn)指標(biāo) 哺乳動(dòng)物的睡眠包括慢波睡眠和異相睡眠。以人為例，慢波睡眠，又稱正相睡眠或

2、慢動(dòng)眼睡眠。慢波睡眠的腦電圖特征是呈現(xiàn)同步化的慢波。慢波睡眠時(shí)的一般表現(xiàn)為：各種感覺功能減退，骨骼肌反射活動(dòng)和肌緊張減退、自主神經(jīng)功能普遍下降，但胃液分泌和發(fā)汗功能增強(qiáng)，生長(zhǎng)素分泌明顯增多，慢波睡眠有利于促進(jìn)生長(zhǎng)和恢復(fù)體力； HYPERLINK /view/1485807.htm t _blank 異相睡眠，指人處于 HYPERLINK /view/51867.htm t _blank 半睡眠狀態(tài)，尚有一些 HYPERLINK /view/51715.htm t _blank 意識(shí)，并非進(jìn)入 HYPERLINK /view/1044345.htm t _blank 深度睡眠。 HYPERLIN

3、K /view/1485807.htm t _blank 異相睡眠在一定程度上影響著生長(zhǎng)素（GH）在睡眠中的分泌情況。在覺醒狀態(tài)下GH分泌極少，進(jìn)入 HYPERLINK /view/1222036.htm t _blank 慢波睡眠狀態(tài)后明顯增多，轉(zhuǎn)入 HYPERLINK /view/1485807.htm t _blank 異相睡眠后分泌又減少。腦電圖與覺醒時(shí)的相似，呈現(xiàn)低振幅去同步化快波。雖然各種感覺機(jī)能進(jìn)一步減退、運(yùn)動(dòng)機(jī)能進(jìn)一步降低、肌肉幾乎完全松弛、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)受到很強(qiáng)的抑制，但植物性神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)增強(qiáng)，如 HYPERLINK /view/41703.htm t _blank 血壓升高、心率

4、及呼吸加速、腦血流量及耗氧量增加等。那么把范圍擴(kuò)大到所有的哺乳動(dòng)物，這兩種睡眠又起到了什么作用，給它們帶來(lái)的什么又給予它們什么威脅呢？下面我們著重從哺乳動(dòng)物的睡眠出發(fā)，研究了它與哺乳的體質(zhì)、壽命、健康以及生態(tài)存在的關(guān)系，分析了其中的原因。 動(dòng)物腦重和壽命我們對(duì)43種自然界的不同種類的哺乳動(dòng)物進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)其中腦重和總壽命兩組數(shù)據(jù)繪制了散點(diǎn)圖，并進(jìn)行了關(guān)聯(lián)和回歸分析，得到了一個(gè)在意料之中的結(jié)論：動(dòng)物腦重?cái)?shù)值越大，這種動(dòng)物的壽命越長(zhǎng)。 哺乳動(dòng)物壽命與腦重散點(diǎn)圖 圖1由散點(diǎn)圖可以看出數(shù)據(jù)具有做相關(guān)和回歸的意義，也可大致看出哺乳動(dòng)物的壽命和腦重成正比。隨后，我們繼續(xù)對(duì)這兩個(gè)變量做了關(guān)聯(lián)性分析

5、和回歸分析，結(jié)果如下： 表1哺乳動(dòng)物腦重和壽命的相關(guān)性分析模型非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)tSig.B標(biāo)準(zhǔn) 誤差1(常量)14.8842.8045.309.000動(dòng)物腦重.018.004.6024.774.000a. 因變量: 最大壽命表2哺乳動(dòng)物腦重和壽命的回歸分析模型非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)tSig.B標(biāo)準(zhǔn) 誤差試用版1(常量)15.5672.5696.060.000動(dòng)物腦重.017.003.6295.122.000a. 因變量: 總壽命 由上面兩表可得：動(dòng)物壽命和腦重關(guān)聯(lián)分析t檢驗(yàn)，概率p0.001，拒絕原假設(shè)，接受備擇假設(shè)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，哺乳動(dòng)物壽命和腦重存在正關(guān)聯(lián)性。動(dòng)物壽命和腦重回歸分析t

6、檢驗(yàn)，概率p0.001，拒絕原假設(shè)，接受備擇假設(shè)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可以認(rèn)為哺乳動(dòng)物的壽命隨著腦重的增加而增加，回歸方程為Y=0.017+15.567.鑒于我們擁有數(shù)據(jù)的哺乳動(dòng)物之間體型存在較大的差別，例如：非洲象，體重2547kg，腦重4603g；而小短尾鼩，體重0.005kg，腦重0.14g，所以我們又對(duì)各哺乳動(dòng)物的腦重占體重的比率和總壽命進(jìn)行了分析，但卻得到一個(gè)詩(shī)人較為意外的結(jié)論：哺乳動(dòng)物腦重占體重的比率越大，壽命則越短。分析如下： 哺乳動(dòng)物壽命與腦重占體重比散點(diǎn)圖 圖2由分析可知：哺乳動(dòng)物的壽命和腦重成正比，但是經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分析得知：腦重占體重比的增大卻不能得到壽命增加的結(jié)論，而且結(jié)果恰

7、恰和我們所想的相反，哺乳動(dòng)物的壽命和腦重占體重比成反比。由圖2的散點(diǎn)圖可以大致看出兩者之間存在負(fù)相關(guān)的關(guān)系，但是明顯可以看到圖中存在一個(gè)偏離的點(diǎn)，后我們根據(jù)散點(diǎn)圖的數(shù)據(jù)回溯到源數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這個(gè)偏離點(diǎn)為：男人。睡眠時(shí)間和最大壽命1.睡眠時(shí)間和壽命 對(duì)于睡眠時(shí)間和壽命的關(guān)系，大多數(shù)人可能都認(rèn)為在一定限度內(nèi)，睡得越多，壽命肯定越長(zhǎng)，但是根據(jù)我們對(duì)哺乳動(dòng)物睡眠時(shí)間和壽命相關(guān)數(shù)據(jù)的分析得知：睡眠時(shí)間越長(zhǎng)，壽命則相對(duì)較短。也許很多人都會(huì)困惑，但是只要我們把視角放在野生的環(huán)境中，其實(shí)不難發(fā)現(xiàn)，這其實(shí)并不奇怪。自然環(huán)境的法則為：“優(yōu)勝略汰，適者生存”，在野生的環(huán)境中，動(dòng)物都會(huì)面臨捕食和被捕食的挑戰(zhàn)。對(duì)于食草動(dòng)物

8、來(lái)說(shuō)，時(shí)刻面臨著被捕食的風(fēng)險(xiǎn)，所以必須減少睡眠時(shí)間來(lái)防止在睡著時(shí)被捕食；對(duì)于食肉動(dòng)物而言，時(shí)時(shí)刻刻想著填飽肚子，所以它們必須在被捕食動(dòng)物還在睡覺時(shí)出去捕獵。在哺乳動(dòng)物中 ，睡覺時(shí)間最多的是食肉動(dòng)物，而生活在草原的食草動(dòng)物睡眠時(shí)間最短，而且動(dòng)物體型越大，睡覺越少。大型食草動(dòng)物每天必須花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)食， 睡眠時(shí)間必然減少。長(zhǎng)頸鹿每天要吃60千克植物，才能攝取足夠的能量和營(yíng)養(yǎng)，否則一定會(huì) “餓得睡不著”。由于隨時(shí)處于被捕殺的地位，它們還必須時(shí)刻保持警覺，因此進(jìn)化出較短的睡眠時(shí)間。而以營(yíng)養(yǎng)豐富的腐肉、昆蟲、果實(shí)和谷物為食的負(fù)鼠，每天只需花很少的時(shí)間取食就能滿足能量需要，同時(shí)，它們選擇的睡眠地點(diǎn)又十分安

9、全，因此一天可以睡19個(gè)小時(shí)。食肉動(dòng)物相對(duì)來(lái)說(shuō)更可以高枕無(wú)憂。例如，獅子獵捕到一只羚羊就能攝取足夠一天消耗的能量，沒必要再找食物，剩下的時(shí)間就可以用來(lái)睡覺， 消化食物并補(bǔ)充體力，所以睡眠時(shí)間很長(zhǎng)，常在18個(gè)小時(shí)以上，而且不是 “哈欠” 連天就是，“伸懶腰”是極其明顯的愛睡懶覺的動(dòng)物。有趣的是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在人類身上也存在“吃肉多，睡得久”的現(xiàn)象。吃肉多的人，能夠一次攝取更多的能量，也需要更多的時(shí)間來(lái)消化，于是就會(huì)睡更長(zhǎng)時(shí)間?？傊?動(dòng)物睡眠時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于它對(duì)非睡眠時(shí)間（積極活動(dòng)期）的需要，這些原因共同導(dǎo)致了“睡得越多，壽命越短”結(jié)論。下面我們將給出我們實(shí)際分析的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步證明我們的結(jié)論

10、。 哺乳動(dòng)物壽命與睡眠時(shí)間散點(diǎn)圖 圖3表3睡眠時(shí)間與壽命的關(guān)聯(lián)性分析最大壽命睡眠時(shí)間Spearman 的 rho最大壽命相關(guān)系數(shù)1.000-.413*Sig.（雙側(cè)）.007N4242睡眠時(shí)間相關(guān)系數(shù)-.413*1.000Sig.（雙側(cè)）.007.N4242*. 在置信度（雙測(cè)）為 0.01 時(shí)，相關(guān)性是顯著的。表4睡眠時(shí)間與壽命的回歸分析模型非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)tSig.B標(biāo)準(zhǔn) 誤差試用版1(常量)36.8807.2995.052.000睡眠時(shí)間-1.645.628-.382-2.618.012a. 因變量: 最大壽命 睡眠時(shí)間和壽命兩組數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和回歸分析直接的證明了我們得到的結(jié)果，睡眠和

11、壽命的關(guān)聯(lián)系數(shù)為-0.413，t檢驗(yàn)所的p=0.007，小于統(tǒng)計(jì)水準(zhǔn)0.05，可以得到結(jié)論：哺乳動(dòng)物的壽命和睡眠時(shí)間成負(fù)相關(guān)?；貧w分析數(shù)據(jù)顯示，回歸系數(shù)為-1.645，回歸方程為Y=-1.645X+36.880，t檢驗(yàn)p0.001,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可以認(rèn)為哺乳動(dòng)物的壽命隨著睡眠時(shí)間的增加而縮短。2.慢波睡眠和壽命 慢波睡眠為動(dòng)物睡眠的重要組成部分，它和動(dòng)物睡眠的關(guān)系與哺乳動(dòng)物總睡眠和壽命的關(guān)系大致相同，即慢波睡眠時(shí)間越長(zhǎng)則壽命越短。 哺乳動(dòng)物壽命與慢波睡眠散點(diǎn)圖 圖4表5慢波睡眠時(shí)間與壽命的回歸分析模型非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)tSig.B標(biāo)準(zhǔn) 誤差試用版1(常量)36.5517.3824.951

12、.000慢波睡眠-1.965.775-.372-2.536.015a. 因變量: 最大壽命表6慢波睡眠時(shí)間與壽命的關(guān)聯(lián)性分析最大壽命慢波睡眠Spearman 的 rho最大壽命相關(guān)系數(shù)1.000-.401*Sig.（雙側(cè)）.008N4242慢波睡眠相關(guān)系數(shù)-.401*1.000Sig.（雙側(cè)）.008.N4242*. 在置信度（雙測(cè)）為 0.01 時(shí)，相關(guān)性是顯著的。 慢波睡眠占總睡眠比與危險(xiǎn)指數(shù)有我們統(tǒng)計(jì)分析，得到一個(gè)結(jié)論：哺乳動(dòng)物的慢波睡眠占總睡眠的比重越大，那么它的危險(xiǎn)指數(shù)也越高（危險(xiǎn)指數(shù)為動(dòng)物受到其它動(dòng)物的威脅的指標(biāo)）。下面我們給出統(tǒng)計(jì)的圖表。表7哺乳動(dòng)物慢波睡眠占總睡眠比重和危險(xiǎn)系數(shù)

13、相關(guān)性分析慢波睡眠比危險(xiǎn)指數(shù)Spearman 的 rho慢波睡眠比相關(guān)系數(shù)1.000.313*Sig.（雙側(cè)）.043N4242危險(xiǎn)指數(shù)相關(guān)系數(shù).313*1.000Sig.（雙側(cè)）.043.N4242 由上表可知，對(duì)于哺乳動(dòng)物慢波睡眠占總睡眠比重和危險(xiǎn)系數(shù)相關(guān)性分析的結(jié)果的置信度小于0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明哺乳動(dòng)物的慢波睡眠占總睡眠的比重越高，它的危險(xiǎn)指標(biāo)也越高。這個(gè)結(jié)論其實(shí)很好解釋。慢波睡眠是哺乳動(dòng)物睡眠特別重要的部分，哺乳動(dòng)物在這個(gè)階段時(shí)，各種感覺功能減退，骨骼肌反射活動(dòng)和肌緊張減退、自主神經(jīng)功能普遍下降，所以這個(gè)階段的睡眠比動(dòng)物在異相睡眠時(shí)要危險(xiǎn)的多。所以，并不是所有的動(dòng)物睡眠都

14、很深,很多食草哺乳動(dòng)物的睡眠是很淺的( 如大象、野牛和野兔等)它們對(duì)哪怕是很小的危險(xiǎn) 都很警覺并能作出迅速而強(qiáng)烈的反應(yīng)。對(duì)大象的觀察表明，它們?cè)谒咧衼?lái)自同伴的較大擾動(dòng)毫無(wú)反應(yīng)但對(duì)它們所不熟悉的輕微聲響卻極為敏感。這說(shuō)明，睡眠中的動(dòng)物仍然保留著對(duì)環(huán)境刺激的辨別能力而且對(duì)刺激的反應(yīng)比蘇醒時(shí)有更大的選擇性。 睡眠曝光指數(shù)和危險(xiǎn)指數(shù)從圖5和表8可以看出，哺乳動(dòng)物的睡眠曝光指數(shù)越大，危險(xiǎn)指標(biāo)也越大。也就是當(dāng)某種動(dòng)物選擇的睡眠地點(diǎn)的曝光度相對(duì)較大時(shí)，它所面臨的威脅也就越大，在睡眠時(shí)被獵殺的概率也就上升了。 哺乳動(dòng)物危險(xiǎn)指標(biāo)與睡眠曝光指數(shù)散點(diǎn)圖 圖5表8 哺乳動(dòng)物危險(xiǎn)指標(biāo)與睡眠曝光指數(shù)相關(guān)性分析 睡眠曝光

15、指數(shù)危險(xiǎn)指數(shù)Spearman 的 rho睡眠曝光指數(shù)相關(guān)系數(shù)1.000.724*Sig.（雙側(cè)）.000N4242危險(xiǎn)指數(shù)相關(guān)系數(shù).724*1.000Sig.（雙側(cè)）.000.N4242 在置信度（雙測(cè)）為 0.01 時(shí)，相關(guān)性是顯著的 所以，各種動(dòng)物所選擇的睡眠地點(diǎn)是很不相同的，但同一種動(dòng)物大都選擇似的地點(diǎn)睡覺,而且很多個(gè)體天天都在同一個(gè)地方睡覺。動(dòng)物的睡眠地點(diǎn)一般是經(jīng)過(guò)仔細(xì)選擇的,以減少被捕食的危險(xiǎn)，而且不致暴露在嚴(yán)酷的環(huán)境條件下如極冷或極熱。因此,動(dòng)物常常在地下的洞穴里和高高的樹上睡覺而一些兇猛的動(dòng)物，例如獅子常常睡在毫無(wú)隱蔽的地方。哺乳動(dòng)物的睡眠經(jīng)過(guò)了成千上萬(wàn)年的進(jìn)化，睡眠的組成、睡眠的時(shí)間和睡眠地點(diǎn)的選擇都有著它的道理