1.71.857018.50.26 1.7*1.11.85*1.1*1.170*1.1*1.1*1.118.5*1.1*1.10.26/1.1 假设人身高h=1.7米,体重=70公斤(体积v=0.07立方米)。皮肤面积大约是s=1.85平方米。那么人体每秒散热q=1.85*10000卡=18.5千卡。人体每秒降温就是18.5/70=0.26c。身高增加到1.87米(增加到1.1倍),按照前面维数的定义,那么体积增加到1.1*1.1*1.1=1.331倍。皮肤面积增加到1.1*1.1=1.21倍。每秒散热18.5千卡*1.21=22.385千卡。而体重增加到70公斤*1.331=93.17公斤。人体每秒降温就是22.385/93.17=(18.5*1.21)/(70*1.331)=18.5/(70*1.1)=0.26/1.1=0.24c 按照以上分析,身体按比例放大,身体降温速度按比例变慢! 按照人体的实际情况来分析,从身体内部到体表,再到外界,存在稳定的温度差分布,那么每秒依然向外界散热。散热依然是和皮肤面积相关。在散热时,整体降温和内部温差变大等效。降温变慢和温差增加速度变慢是等效关系。同时皮肤散热的具体数值并不影响我们的结论。因此结论可以推广到实际恒温动物。 当环境温度较高时,体温和外界温差下,则热量散失本身就少。所以体型不需要大,就能维持住体温。当环境温度很低时,体温和外界温差太大,热量散失很大,必须保持非常大体型,才不至于体温失调。 思考: 1.北极熊是目前世界最大的食肉动物,体长3.3米,体重800公斤。生活在北极圈附近地区。棕熊体型稍小,体重150-700公斤。生活范围非常广,寒带、温带、亚热带都有。黑熊更小些,体重120-200公斤,生活在亚寒带、温带、热带。马来熊,体重30-60公斤,生活在热带。熊的生存环境和体型大致符合我们的推论。事实上影响体型的因素很多,但在平均意义上,结论是可以接受的。 2.粗略估计体重是否偏胖,有个简单公式:男性体重(公斤)=身高(厘米)-100。女性体重=身高-105。自己大致估算一下,体重的增加是否为身高增加的三重关系。以女子身高1.5米-1.65米,男子身高1.6米-1.76米来验证。 3.地质上的时间第四纪,大量巨型动物灭绝。造成这一结果的因素可能有两个:气候变化和人类猎杀。冰河在1.8万年前达到极盛,随后全球气温回升。以北美为例,人类大约2万年前进入北美,有15属动物灭绝于1万年前,18属灭绝于5万年前至2万年前这段时间。我们不讨论人类的影响。气候变暖,对巨型动物而言是个灾难。为什么?现在全球气候变暖,北极熊已经岌岌可危。估计坚持不了多久就要灭绝。 4.在地中海的岛屿上,曾经生活着一些河马和大象。但这些动物统统侏儒化了,比如塞浦路斯侏儒河马、侏儒象,西西里马耳他侏儒河马和侏儒象。食物匮乏因素、缺乏天敌都可能是侏儒化的原因。气温升高,海平面上升,岛屿面积下降,人类的猎杀,综合因素下,在1万年前灭绝。猛犸象也在同时期灭绝。但在北冰洋的弗兰格尔岛上,生活的侏儒化的猛犸象(高度2米左右,比非洲象矮),没有人类猎杀,经受住了气温升高,一直坚持到4000年前灭绝。 5.前面我们分析中,指出身体比例不变,体型增加来抗寒。实际上生物常常改变体型。人体中四肢的散失热量相对不容易得到补充,因此躯干变长,四肢变短,也是一种适应寒冷的方式。增加脂肪厚度,体表长出长毛,也是对寒冷的适应手段。世界上最矮小的人种(不讨论侏儒),是生活在非洲热带雨林中的俾格米人,身高不足1.5米。在雨林中狩猎,身材矮小更方便、缺乏紫外线照射、环境温度较高,这些都可能是身材矮小的原因。同样在非洲,苏丹南部,有着世界上最高的人种,丁卡人,成年男子身高2米。这里是热带草原,温度很高。所以身材精瘦,显得纤细。在这里,身材并不是按比例增加,仅仅是身高增加很多。狮子生活在热带草原,2000年前在北非和中东也大量存在,后灭绝。目前仅在非洲撒哈拉以南和印度存在。而最大体型的狮子是北非狮子,与古罗马角斗士进行死亡竞赛的就是这种最大的狮子。同样北非西部,摩洛哥的阿特拉斯山脉曾生活着世界上最大的熊,或许熊和主人同样累了,已灭绝200年。所以例外总是很多,虽然温度因素很重要,但其他环境因素差别太大时,常常出现各种变故。 ?m.dAmingpUMP.COm