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人类为什么是恒温动物不是变温动物?可以很简单也可以很复杂

2019-12-26  本文已影响0人  酋知鱼

在某问答平台上,有一个童鞋提了这么一个问题:人类为什么是恒温动物而不是变温动物?

这个问题可以回答的很简单——因为我们是哺乳动物呀。当然也可以回答的有一定深度,为什么智慧生命要出现在恒温动物中呢?

温血已经统治地球2.3亿年

从生物进化的历史来说,恒温动物的出现比变温动物要迟得多,也可以认为是一种更加高级的生理性状。如今地球上复杂生命的主要代表物种都集中在哺乳动物与鸟类之中,而鸟类又是活着的恐龙,这样看来,在过去2.5亿年间的作为复杂生命奇迹,被誉为“统治地球”的生物基本都是恒温(或类似恒温,事实上蜥臀类恐龙可能没有进化出保持体温的机制,但是因为体形太太,体温自然会非常高,散热才是它们最应该头痛的事情)。

由数亿年的结果可以看出来,恒温比变温的竞争力要强不止一点半点,人类作为地球生物进化的“终级作品”,如果不上恒温怎么说也是不合情理的。

那现在我们需要知道的是,仅仅是维持体温而已,为什么恒温的竞争力更强呢?有人可能会说“这是因为恒温动物可以在夜间与冬天活动”。这种想法非常地显而易见,看起来也非常合理,不过与变温动物进行对比后,我们就会认识到问题远没有想的那么简单。

首先让我们来认识一下变温的优点(也就是恒温的缺点)——节能。

变温动物只是不太能主动调节自己的体温,但并不是真正的冷血。每当太阳升起时,无论是乌龟、蜥蜴还是蛇都需要从栖身之所爬出来接受阳光的温暖,过一段时间(不需要太久)后就可以灵活自如地运动了,也也就是说,维持对于多数白天活动的动物来说,维持整夜体温获得的好处只是能比变温动物“启动”得快一点。

可是维持体温的代价是高昂的,你们认为一般恒温动物比变温动物消耗的能量之比是多少?2比1?4比1?不,其实是10比1!所以变温动物普遍抗饥饿的能力非常强,一条蛇在一次进食后竟可以抗一个月之久,而恒温动物为了开销只能不停地找东西吃,代价与收益的实在是不成正比,一定还有别的优势。

为此动物学家提出了两种可能的猜想,而且对于人类来说还有一个更现实的原因。

第一种——耐力说

很多人大概都看过这样一张图,大家一定觉得非常有趣,原来小王八可以跑的这么快。可是呢这样一次狂奔和我们经常做的完全不同,这只龟之后需要休息很久很久才能恢复运动,它们就会像一个从来不运动的人一口气跑了三千米一样全身酸痛。

这是因为变温动物体内代谢速率非常低,因此肌肉中的线粒体也非常少,而线粒体的多少决定了肌肉是以有氧呼吸为主还是以无氧呼吸为主。无氧呼吸会产生大量的有毒代谢废物,需要通过血液慢慢运到肝脏中分解,所以恒温动物的耐力是暴打变温动物的,特别是在捕食激烈的生态区域,无法适应长距离追逐赛的中小型变温动物只能被吃掉(顺便一提,人类的耐力在所有动物中首屈一指)。

第二种——燃烧说

如果你有注意过变温动物家庭的话,就会注意到一个非常不同寻常的现象——变温动物几乎没有吃素的。这是为什么呢?有些生物学家就指出,以植物为主要食物需要有一定的温度加快纤维素等的分解消化。不过更重要的一点是植物性食物的含氮量非常低,如果一个动物需要摄入足够的蛋白质,就需要吃很多很多植物,但是如果吃很多植物,消化后获得的糖分又会显得过量。

食用这种糖比氮多得多的食物,要如何才能平衡二者呢?有两种选择:

其一是把糖全部积累起来,让自己的体形变得非常巨大,这样对于应对捕食者也非常有利,这就是巨型食草恐龙的模式。

其二是干脆把这些能量全都烧掉,变成体温,这样就可以平衡能量收支,让自己不至于长得太胖又可以保持持续不断地进食以补充氮元素。

无论是哪一种,恐龙与哺乳动物都进化出了大量成功的食草动物,而草作为整个星球上最丰富的能量来源,自然带动了此类物种的大繁荣。

人脑只能由温血负担

还有一个可能是人类才需要特别依赖恒温的原因,我们的大脑虽然只有体重2%的比例,但是却消耗了20%~25%的总能量,这种巨额开销以变温动物的线粒体密度是无论如何也支撑不起来的。事实上同体形的恒温动物其大脑开支也普遍能达到变温动物的10倍左右,从这个角度来说,变温动物可能永远也不会诞生一个真正的高智商物种。

我是酋知鱼,一条随处可见的科学作者,欢迎关注!

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