悦乐活|《大象为什么不长毛:方舟子破解科学谜题》

2010.08.30

编辑:Cui chong

导读:本书精选的96个人们容易忽视或被误导的谜题,是方舟子近两年来在《中国青年报》等报刊上发表的科普美文的合集,内容涉及奇妙的生命现象、有趣的科学发现、鲜为人知的科学史故事和与现实生活密切相关的科学问题,兼具知识性、趣味性、思想性和实用性。

书        名:《大象为什么不长毛——方舟子破解科学谜题》
作        者: 方舟子
定        价: 28.00
出 版 社: 海豚出版社
出版时间: 2010年09月
作者简介:方舟子,美国密歇根州立大学生物化学博士。1994年创办世界上第一份中文网络文学刊物《新语丝》。1998年起主要从事写作和网站建设。
2000年创办中文网上第一个学术打假网站“立此存照”,揭露了多起科学界、教育界、新闻界等领域的腐败现象。先后在中央电视台“面对面”、“新闻会客厅”、“人物”、“中国周刊”等节目和上海电视台“七分之一”、福建电视台“新闻启示录”、辽宁电视台“今晚博客”、北京电视台“魅力科学”、东方卫视“非常道”等节目分别做过专访。美国《科学》在2001年8月10日和2006年12月1日曾两次专文介绍。目前担任《中国青年报》、《经济观察报》、《大众健康》、《健康管理》的专栏作者。著有多部著作。
内容简介:本书精选的96个人们容易忽视或被误导的谜题,是方舟子近两年来在《中国青年报》等报刊上发表的科普美文的合集,内容涉及奇妙的生命现象、有趣的科学发现、鲜为人知的科学史故事和与现实生活密切相关的科学问题,兼具知识性、趣味性、思想性和实用性。对这些谜题,方舟子一一详细剖析,有根有据的娓娓道出这些谜题背后的科学真相。同时,引导读者思考,增添阅读的快感,炼就一双火眼金睛。
悦己抢先读:可能是由于在电视、电影、画册上已司空见惯,很少有人意识到,大象是最独特的动物之一。独特到什么程度呢?动物学家把多达5400种的哺乳动物根据其亲缘关系的远近很吝啬地划分为29个目,而大象就占了一个目——长鼻目。长鼻目仅仅含有三个现存物种,即亚洲象、非洲丛林象和非洲森林象,再也没有别的现存物种能与大象划入同一个目。而我们人类所属的灵长目含有350个物种,我们的近亲可比大象多多了。
大象的独特首先表现在它的庞大。它是现存最大的陆地动物,能长到高达4米,重达7吨,是排在第二位的犀牛的两倍。它的形状也很独特,最引人注目的当然是那长长的鼻子,以及巨大的耳朵。大象还有一个特征比较少有人注意到,那就是身上的毛发极其稀疏。身披毛发是哺乳动物的特征之一,99%以上的陆地哺乳动物都有皮毛,大象是罕见的例外。
有一个科学爱好者注意到了这一点。我收到他写的题为《大象的体毛为何非常稀疏》的小论文,大意是说始祖象的体型变大进化成大象后,身上毛囊的密度自然会大大降低,大象的体毛当然会变得稀疏了。这个解释是经不起推敲的。体型大并不意味着毛发就变稀疏。实际上,已在1万年前灭绝的猛犸象就长着浓密的长毛。如果有必要,现存的大象也可以身披毛发。
猛犸象生活在寒带,需要毛发御寒,而现存大象都生活在热带,没有这个必要。所以大象不长毛的一个因素,是气候。但是,和大象生活在同一个地方的许多哺乳动物,例如斑马、长颈鹿、狮子,都有毛发,为什么大象的体毛却严重退化呢?
哺乳动物是恒温动物,必须把体温维持在一个特定的温度才能保证正常的生理活动,比如大象的体温必须维持在大约36摄氏度,过高或过低都有生命危险。体热是在细胞代谢过程中产生的,它们的总量差不多是固定的,但是环境的温度则是不断在变化的。如果气温低于体温,那么就要防止体热散失,这是毛发的主要功能。而如果气温高于体温,则要想办法尽量把体热散掉。
大象生活在地球最炎热的地带,如何散热要比如何保温更重要。既然体热来源于细胞代谢过程,那么细胞越多,产生的热量就越多,也就是说,身体体积越大,产热越多。体热的散发主要是通过皮肤进行的,身体表面积越大,散热越快。但是,动物体型变大时,体积和身体表面积却不是按相同的比例增长的:体积按立方增大,而表面积按平方增大,体积的倍数增长要比表面积快得多。假如你吹一个气球,让其半径增大1倍,这时候气球的体积是原来的8倍,而表面积仅仅是原来的4倍。
由于体积和表面积不成比例的增长,考虑到大象体型的庞大,散热就成了一个极其严重的问题。大象的体积大约是狮子的30倍,即产生的体热大约是狮子的30倍,但是大象皮肤总面积大约只是狮子的10倍,还有20倍的热量需要设法散掉。因此大象不能像狮子那样保留妨碍散热的体毛。与此类似,体型排第二的犀牛、排第三的河马,也是没有体毛的。
大象的体积大约是犀牛的2倍,但是表面积仅仅是犀牛的大约1.5倍。把体毛去掉对犀牛是够了,对大象还不够,还必须有其他的办法来帮助散热。什么办法呢?长一对巨大的耳朵。大象的耳朵不仅大,而且薄,里面充满了血管,血流经这里,很容易就把热量散发了。特别是扇动起来,更容易把耳朵里的血的温度快速将下来,能让血温降低5摄氏度,冷却的血在体内循环,帮助把全身的温度降下来。
现存的三种大象,亚洲象体型最小,生活的地区比较靠北方,又是生活在森林中,气温较低;非洲丛林象体型最大,生活在阳光暴晒的热带大草原,气温最高;非洲森林象的体型和所在的环境气温都介于二者之间。这三种象的耳朵,以非洲丛林象最大,非洲森林象其次,亚洲象最小,刚好与大象耳朵的主要功能是散热的说法相符。
猛犸象的体型要比现存大象大,但是由于生活在冰天雪地的寒带,它面临的主要问题是如何保温,因此不仅要身披长毛,而且耳朵也没有必要很大。的确,猛犸象和现存大象相比,什么都大,就是耳朵很小。已知最大的猛犸象耳朵只有0.3米长,而非洲丛林象的耳朵可以长达1.8米。由此可见大象的大耳朵是做为散热器进化出来的,它的其他功能(例如雄象在争夺配偶时会张大耳朵进行示威)则是副产物。
生活在寒冷地区的动物的体型一般要比生活在温暖地区的同类动物大,这叫柏格曼法则。但是,寒冷地区的动物的耳朵等突出物则一般比较小,这叫阿伦法则。这两个法则其实都是对表面现象的概括,为了保温或散热才是真正的因素。
别看大象长得奇怪,其实蕴含着一点也不奇怪的简单的科学道理。
为什么婴儿逗人喜爱
为什么婴儿的样子大家见了都觉得可爱?为什么有的婴儿要比别的婴儿更令人怜爱?1940年代,奥地利动物学家、1973年诺贝尔奖获得者洛伦兹(Konrad Lorenz)通过实验,归纳出了构成婴儿的可爱性的特征。这些特征包括:大圆头;大而突出的额头(奔儿头);位置在头部的中线之下的大眼睛;短小、胖乎乎的四肢和手脚;圆胖的体形;柔软、有弹性的皮肤;肥嘟嘟的两颊;动作笨拙。此外,大瞳仁、小鼻子、细眉毛、酒窝等身体特征和天真、好奇、调皮等性格也被认为很可爱。

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