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人类体表为何不像其它灵长类遍布体毛而是基本裸露呢?

已有 1072 次阅读 2018-10-12 09:15 |个人分类:自然之旅|系统分类:科普集锦

绝大部分的哺乳动物体表被毛,即使是灵长类也是如此。


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而人类是灵长类动物中唯一体表毛发很少而具有大量小汗腺的物种。因此,在与人类亲缘关系最近的黑猩猩世系进化分离时,一定发生某些事件,让裸露的、能分泌水性汗液的皮肤得以出现。这个转变最初可能是从气候变化开始的。


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科学家利用动植物化石重建古生态环境,结果发现约300万年前地球曾进入全球降温期,人类祖先所在的非洲东部和中部变得干燥。随着降雨量降低,适宜早期人类栖息的茂密森林逐渐被开阔的稀树草原替代,他们赖以生存的水果、嫩叶、块茎和种子等食物越来越少,且分布零散,季节性很强,甚至固定的淡水资源也出现类似变化。为应对资源减少的困境,人类祖先不得不放弃相对安逸的、以采集为生的生活方式,变得更加积极主动,不断长距离迁徙,以寻找水和植物性食物,以获得维持生命必需的水分和热量。

大概就在这一阶段,人类祖先的“食谱”里开始出现各种肉类—在考古学记录中,出现于260万年前的石制工具和被屠宰的动物的骨骼可证明这一点。相对于植物性食物,动物性食物虽然能为人类祖先提供多得多的热量,但数量却少得多。因此,肉食类动物的活动范围必须比食草动物更大才能获得足够的食物。除了偶尔能碰到动物尸体,猎物都是活动目标,这就意味着猎食者需耗费更多的能量来捕获猎物。

就人类捕食者而言,在自然选择的作用下,类人猿从尚未完全脱离树上生活的南方古猿中脱离出来,腿变得更长,以便于大踏步行走和奔跑(毫无疑问,当身处野外时,这种现代化体型有助于它们自己避免被其它猎食动物捕食)。但活动量增加会让人类祖先付出代价,即:身体处于过热状态的风险大大增加。随着人类祖先的行走和奔跑距离增加,肌肉活动促使人体内部热量不断累积,就要求机体提高小汗腺的出汗能力,并使体毛脱落,以避免体温过高。


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人类体毛的脱落为使人体保持凉爽状态,这可从我们的高级出汗散热机制看出端倪。人类的散热系统非常高级,以至于在酷暑天举行的马拉松比赛中,一个人可以战胜一匹马。对于很多哺乳动物(不仅是大型哺乳动物)来说,保持身体凉爽是个大难题,尤其是它们生活在燥热环境并因为长距离行走和奔跑而产生大量热量时,它们必须及时调节身体内部温度,如果过热,一些器官和组织(特别是大脑)就会受到损伤。


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更加有趣的事情是人类身上随即也新出现一层厚厚的皮下脂肪。这层脂肪也许算是对体毛褪去的一种生态补偿,它不仅能御寒,而且还不会妨碍到汗水的蒸发。


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用多种策略防止身体过热,不过大多选哺乳动物择喘气的方式。如狗连汗腺也基本省掉退化了(只有脚垫等极少处有汗腺,发挥散热作用基本可以忽略),夏天只能靠喘气来散热。河马也是如此,夏天只能待在水里。大多数猫科动物在晚间凉爽时段最为活跃,羚羊则把动脉血中的热量转移到已呼吸冷却过的小静脉血中。但对于包括人类在内的灵长类动物来说,出汗是主要的散热方式—皮肤分泌汗水,汗水蒸发时就会带走体表的热量。这种全身降温机制与蒸发冷却器(散热器)的原理相同,能极有效防止大脑及身体其它部位因过热而受损。


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裸露的皮肤不仅有效降低我们的体温,它对人类的后续进化也产生深远影响。大部分体毛的脱落以及小汗腺散热能力的获得,让大脑这一对温度最敏感的器官得到长足发展,从而使现代人类的智力得到一个质的飞跃。


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为何不是全裸呢?是什么原因让人体部分地方仍覆盖着体毛?在解释人类体毛为何要脱落时有一个问题无法回避:为什么人体部分地方仍然覆盖着体毛。腋毛和阴毛可能有两种功能:一是传播信息素(使其它个体作出行为反应的化学物质),二是在我们运动时减轻它们所在部位的磨损。至于头发很可能是为隔绝头顶上过多的热量。这个说法貌似荒诞,但浓密的头发能在汗津津的头皮与温度较高的头发表面之间形成一种空气阻隔层。因此,在炎炎夏日,尽管头发会吸收热量,但空气阻隔层能保持较低温度使得头皮上的汗液能蒸发到阻隔层中。所以,高度卷曲的头发能为脑袋提供最好的保护,因为它们会使头皮与头发外层之间的空间更大,空气能更好地流通。因此,最早现代人类的头发很可能是高度卷曲的,而其它类型的头发可能是在早期现代人类从非洲热带地区扩散到其它地区后逐渐进化而出现。

那么,不同人身上的体毛为什么会有差别?在很多族群中,人们几乎没有体毛,而有些族群的体毛却很发达。体毛稀少的人一般生活在热带地区,体毛发达的则多半生活在热带之外。但对后者而言,体毛并无明显的保温作用。在一定程度上,体毛数量的差异可能与雄性激素有关。因为所有族群的男性均比女性的体毛多。一些理论认为,这是由性选择造成的,即:女性更喜欢胡须和体毛多的男性,因为这样的男性更加阳刚和健壮,而男性更加钟情于毛发少而容貌显得更为年轻的女性。


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体毛的脱落还影响到人类祖先的社会活动,特别是促进两性间的亲密行为。今天,尽管我们在理论上仍能控制毛囊基部的肌肉,竖起或放倒体毛,但体毛是如此纤细和稀疏,以至于我们无法用它们来传递信息,而猫、狗和我们的近亲黑猩猩常通过竖起体毛来表达自己的情绪。我们没有斑马纹、豹斑等天生修饰色。因此,科学家推测:我们人类进化出非常复杂的面部表情等人类普遍存在的特性,或许就是为弥补通过皮毛交流的能力的缺失。


同样,在世界所有文化体系中,我们均可找到体绘、化妆、纹身等皮肤装饰行为,这是人们传递身份、地位和其它社会信息的重要方式—在很早以前,人类祖先均是通过皮毛等来传递这些信息。此外,我们还通过姿势和手势来表达我们的情绪和意图,利用语言详细阐述我们的思想。从这个意义上讲,裸露的皮肤不仅有效降低我们的体温,还使我们成为人类。


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为了散热,保持健康的体温,裸露的皮肤绝对不是古人类作出的唯一适应性转变,他们还进化出了更长的四肢,提高身体表面积与体积的比值,这有利于散热。这种进化趋势似乎一直持续到现在。有关这种持续性适应的证据来自东非的一些部落,如苏丹南部的丁卡部落。生活在世界最热地区的丁卡人具有很长的四肢,这难道是巧合?为什么现代人的四肢比例如此不同?当我们的祖先从非洲热带迁徙到其它较冷地区时,选择压力发生明显变化,从而使人类进化出各种不同的体型。


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当然,哺乳类也有一些动物体表也是裸露的。这些动物一般栖息在地下或生活在水中。如裸鼹鼠生活在地下的哺乳动物,向无毛进化是对地下大规模群居生活的适应。由于在地下,裸鼹鼠看不见同伴,它们的社会活动也只是挤在一起相互取暖,这时毛发的作用就显得多余。鲸鱼等海生哺乳动物完全生活在水中从不上岸。因此,裸露的皮肤可减小水的阻力,有助于长距离潜游。为弥补下保温层的缺失,鲸鱼拥有厚厚的皮下脂肪。大象、犀牛、河马等大型陆上哺乳动物大多生活在热带地区,需要散去机体产生的大量热量。因此,毛发也在进化过程中逐渐脱落。动物体型越大,身体表面积与体重之比就越小,散发体内多余热量的难度也就越大(相反,老鼠和其它小型哺乳动物的身体表面积与体重之比较大,需要努力保留足够的热量)


 

注:囿于个人水平之限,错误在所难免。敬请批评指正!此外,本博文图片和部分文字介绍均源于网络(仅用于学术传播等非商业行为)。特在此致谢!



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