仅仅是为了美,人类才脱掉了“长毛外衣”吗?研究发现,这个看似简单的问题,其实非常复杂。
“毛皮外衣”:是穿,还是脱?
放眼地球上的哺乳动物,你会发现,绝大多数哺乳动物都穿着“长毛外衣”。这层外衣不仅能保暖、防潮、防晒、防刮擦,抵抗有害寄生虫和细菌的入侵,还具有伪装功能,有助于迷惑猎食者,甚至还能表明自己的情绪。如果一只狗将脖子和后背上的毛发竖起,这就意味着它在发警告信号,让挑衅者别靠近。“毛皮外衣”的好处是明显的,像水獭等半水生哺乳动物也不舍得脱掉它,它们浓密、防水的毛发,不但可以吸附空气,增加浮力,更易于向上游动,而且在陆地上还能保护皮肤。
不过,“毛皮外衣”也有明显的弊端,那就是影响身体的散热。我们知道,体热是在细胞代谢过程中产生的,细胞越多,产生的热量就越多,换句话说,身体体积越大,产热就越多。但是环境的温度则是不断在变化的,如果气温高于体温,则要想办法尽量把体热散掉,否则就有生命危险。为了有效散热,穿“长毛外衣”的动物们就不得不想尽办法来解决散热问题。如犬类选择喘气的方式,羚羊则把动脉血中的热量转移到已通过呼吸冷却过的小静脉血中……
尽管哺乳动物们都有自己的散热法术,但它们的散热能力还是有限的,它们只能在避免过热上做文章,于是不得不在运动方面做出让步。如大多数猫科动物选择在晚间凉爽时段活动。世界上跑得最快的陆生动物猎豹,也只是在短距离冲刺的时候才拿出这个高速度,如果连续冲刺20分钟以上,猎豹就会因身体过热而虚脱,甚至丧命。有时候猎豹之所以对于善于奔跑的猎物无可奈何,不是因为速度比不上猎物,而是因为自己不能长时间奔袭。
那么,为了有效散热,是不是可以考虑脱掉“长毛外衣”呢?对于小型动物来说,这个问题还不突出,对于大型动物来说,就不能不考虑这个问题了,因为它们的体热是小型动物的几十倍甚至几百倍。那么,在气候炎热的地方,大型动物究竟该如何是好呢?
看骆驼和大象如何破解难题
应该说,骆驼和大象,是无可争辩的大块头哺乳动物代表。有趣的是,同样是生活在炎热干旱的环境里,两种大块头动物竟然在是否脱掉“长毛外衣”的问题上,做出了不同的选择。
科学家证实,擅长在沙漠里长途跋涉的骆驼,它们不但选择穿“长毛外衣”,而且还在利用“长毛外衣”方面下了功夫。骆驼长而蓬松的驼毛,在其体表形成了一个有效的隔热屏障,这样能阻挡外界热量的侵袭;它们还会主动调节身体温度,让体温随环境温度的升高而升高,最高可达到41℃,体温波动范围能达到7℃,这一招会让骆驼感觉不到气候的炎热;更绝妙的是,它们的血液中有一种特殊的高浓缩的蛋白质,这种蛋白质具有很强的保水能力,即便在因长途跋涉导致极度失水的情况下,这种血浆蛋白仍能维持血液中的水分,保证血液循环的正常运行,从而调节温度,避免过热。此外,为了避免过热脱水,它们还有其他辅助办法来节水,如它们的鼻粘膜面积大,这就增加了呼出气体中水分的再吸收,减少了呼吸失水;浓缩的尿液和干燥的粪便,也为减少水分损失发挥了作用。
不过同是大块头动物,大象则在进化过程中脱掉了“长毛外衣”,用另外一种办法解决了散热难题。大象散热的办法首先是脱掉“长毛外衣”,但这种办法对大象散热来说,还不是最有效,因为它们的体型确实太大了。究竟还有什么办法来高效散热呢?办法是把自己的耳朵“做大”,用大耳朵帮助降温,因为耳朵不但薄,而且里面还充满了血管,血流经这里,很容易就把热量散发了。特别是耳朵扇动起来,更容易把耳朵里的血的温度快速降下来,短时间内就能让血液温度降低5℃,从而帮助把全身的温度降下来。与已经消失的穿着“长毛外衣”的猛犸象的耳朵相比,现在大象的耳朵要比猛犸象长1.5米,大象的大耳朵是进化出来的“散热器”,由此可见一斑。
人类为何要脱掉“长毛外衣”?
我们现在皮肤光滑,这要感谢我们的老祖先也像大象那样,脱掉了“长毛外衣”。但老祖先为什么没有把耳朵“做大”呢?他们究竟采取什么办法散热呢?
原来,在长期的进化过程中,老祖先进化出了一种简单实用的人体“空调器”:全身万~万个小汗腺每天能分泌大量汗液;因小汗腺靠近皮肤表面,所以能够通过皮肤表面微小的毛孔快速排放汗液,使得人类可以非常有效地释放过剩热量。当然,要想要这个“空调器”高效率地运转,人类只能选择脱掉“长毛外衣”。而那些穿着“长毛外衣”的哺乳动物们虽然也有排汗的“空调器”,但效率就没法和人类同日而语了,因为它们的主要产汗腺体位于皮肤深处,所以排出的汗液会立即在浓密的毛发上形成一层油性的、有时呈泡沫状的混合物,这种混合物就像胶水一样会让原本浓密的毛发更加聚拢,从而产生密不透风、阻止散热的反面效果,这就使得它们的“空调器”热传递效率大大降低。因此在酷热的夏天,它们一旦被迫剧烈运动,就很可能虚脱。正因为人类的“空调器”先进,所以如若在酷暑天举行人类与哺乳动物的马拉松比赛,人类可以轻松战胜老虎和马等“运动健将”。
那么,我们的老祖先为什么要用脱掉“长毛外衣”的办法来提高散热效率呢?有人说老祖先曾经是水猿,“长毛外衣”在水里就脱掉了;有人说,是寄生虫闹的,脱掉是为了彻底拆除寄生虫的“温床”;有人说老祖先在学会了用火以后,为了避免引火烧身才被迫脱掉;有人说是人类脑容量增大后各种激素分泌发生异常变化造成的;还有人说脱掉是为了美,因为裸露出光洁的皮肤能表明自己很健康,特别是表明自己身上没有寄生虫,不会传染给对方……美国科学家认为,这些说法其实都经不起推敲,合理的答案应是,起源于非洲的人类因一直跟没有树阴的沙漠和炎炎烈日打交道,同时要长途奔袭,猎杀野兽,因此必须要提高散热效率,否则就会因脱水而死。正是这种原始动力才迫使人类脱掉了“长毛外衣”。或许是为了图省事,人类才没有进化出大象那样的大耳朵,而是大胆地亮出了自己光滑的皮肤。至于防寒问题,对于会制造工具、会用火的老祖先来说,无非是再多动点脑筋,费点力气而已。
大科技