为什么陆地上没有比鲸更重的动物

2021-02-23 科普知识

  根据化石研究,地球上最早出现的动物源于海洋。早期的海洋动物经过漫长的地质时期,逐渐演化出各种分支,丰富了早期的地球生命形态。下面是小编为大家整理的为什么陆地上没有比鲸更重的动物,仅供参考,欢迎阅读。

  为什么陆地上没有比鲸更大的动物(这里指大型鲸类,比如蓝鲸)?为什么个头小的温血动物竟然也和青蛙一样要冬眠?为什么大象等很多大型热带动物几乎不长毛?这些生物学上的有趣问题很早就引起了科学家的注意。

  早在17世纪中叶,意大利物理学家伽利略就发现,动物的`长度和它的皮肤面积、身体重量成一定的比例。动物成长时,皮肤面积按身体长度成平方增长,因此动物越大,皮肤的相对表面积就越小。而重量则按身体长度成立方增长,像大象这样的大型动物的腿所承受的重量比形体小的动物大得多,为了支撑这么重的身体,大象的四肢就会比猴子的粗,而猴子的又比蚂蚁的粗(相对体长而言)。生活在海洋中的动物利用水的浮力消除了身体过重的负担,所以巨鲸才可以长到30多米,重上百吨。

  个头像大象一样的大型动物,由于相对的皮肤表面积较小,散热面积也小,有利于保温,但如果身处热带还长满长毛,就很不利于散热了。而个头小的温血动物因为皮肤的相对表面积大,散热面积就大,对温度更敏感,冬天更怕冷。

  不过,关于这方面严格的科学研究,不是从体重和表面积入手的(动物体态的多样性或许也是一种原因吧),而是从与之直接相关的新陈代谢率与体重的关系入手的。

  19世纪下半叶,德国生物学家鲁布纳提出,生物界并不是杂乱无章的,也存在着数学规律:B3与M2成正比,其中B为新陈代谢率,即动物在静止状态下体内每单位体重每分钟所产生的热量,M为生物体的体重。这一经验定律与著名的开普勒第三定律“R3与T2成正比”(T是行星公转周期,R是椭圆轨道的半长轴)十分相似。

  1932年,德国生物学家克莱伯发现,各种动物基础代谢率与体重之间存在的函数关系中的指数应为3:4,而不是先前认为的2:3。“克莱伯定律”提出后引起了争议。有些人依据身体表面积与体积之比,提出指数仍应为2:3;而美国科学家韦斯特、布朗、恩奎斯特则依据心血管系统等的资源优化分布,提出该指数为3:4。

  不过在2010年,美国科学家科利科特罗恩斯等人发表了最新的研究报告,他们选取了447种动物、5个体形尺寸等级的测量值,用于拟合基础代谢率与体重关系的回归方程。方程显示,两者关系的指数不是单纯的2∶3或3∶4,实际上,指数并不是一个确定的值,而是从0.57浮动到0.87,有较大变动范围。指数大小与动物种类的选取有关,被测数据所涵盖的大体形动物越多,则指数越大。他们考察了韦斯特等人的方程,发现如果顾及心血管系统中的物理学效应,将方程经适当校正后,就能与他们所提出的结论相一致。

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