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博友往来：白熊为啥那样白？

已有 11706 次阅读 2012-12-24 12:39 |个人分类:野兽公园|系统分类:科普集锦| 北极

北极朗斯瓦尔巴群岛首府伊尔宾国际机场行李传送带上的一大特色——北极熊标本（感谢科考队员李晨曦为我留影）

11月5日，博友王德华老师在我当天的博文《北极博物之旅1 ：甜蜜的代价》的评论中写到：“......北极熊没有天敌，所以白色毛发的适应意义是什么呢？一定不是躲避天敌的，您怎么看呢？”王老师是我十分敬重的动物学家，首先，十分感谢他提出了一个“非常值得讨论”的问题，而“非常值得讨论”的关键是——这个问题目前还没有定论。极地归来，活熊以及熊毛熊皮熊屁股也看到了一些，摸到了一些，以前有一些感触的东西也印证了一些，以下是我的一些看法，供王老师和各位博友品评、指摘。

其一：躲避天敌说

在动物界，能与环境融为一体的体毛颜色，在大多数情况下，是为了躲避敌害的。

北极食物链

今天，北极熊虽然傲然屹立于北极食物链的顶端，难道以前也没有天敌吗？在大冰期，甚至更早一些时候，在北极，有可能生存比它更大更凶残的食肉兽，比如剑齿虎亚科的某种大猫，假设它们已经进化出厚厚的皮毛能够适宜近极点地区寒冷生活的话。但目前已有足够的化石证据证明，那些大猫身上所有的零件儿只适合捕食那些耐寒或不耐寒的大型食草动物，像北极熊那种拼命三郎般的烂仔，我想还是得不招惹就不招惹吧？并且比起北极圈里的犬科和鼬科兄弟来，大猫的确不适合在北极圈内讨生活，分布最靠北的大猫东北虎，跑到西伯利亚就停止了脚步，始终没有鼓起进入北极圈的勇气，而相反，大猫反倒适应了赤道地区的生活。以上迹象表明，在更新世唯一能够与熊族抗衡的哺乳动物——大猫，不可能成为北极熊的主流天敌。

因此，如果目前还拿不出更多的化石或者横空出世的证据之前，我举双手赞成中国科学院动物研究所研究员王德华老师的观点——北极熊的一身白毛，一定不是用来躲避天敌的！

其二：透光吸热说

持毛皮构造观的学者说起来最振振有词，他们说，北极熊的毛其实并不是白颜色，它是针状并中空的，在镜下看是透明的。而北极熊的皮肤是黑色的（实际上也真是这样的，你从它的鼻吻部和脚爪间的裸区可以看到），因此，可以把太阳光透射到皮肤上，能获取更多的热能。这样的说法我也是不同意的，我认为北极熊毛呈针状和驯鹿、紫貂、北极狐的针毛作用一致，这样的毛顺滑、硬挺，有不积雪、隔水和适宜水珠滚落的作用，就像雨衣一样，保护下面厚厚的绒毛不被弄湿。而中空的管状结构使其比狐鹿之辈更胜一筹，管子中的空气能更加有效地隔绝寒冷！

其实，稍微有些皮毛构造方面知识的人都会想明白这个道理，即使熊的针毛是中空透明的，假设可以透过去些许太阳光，而针毛下那些细密而柔软的绒毛，不可能是中空而透光的，因此，北极熊的皮肤即使黑得跟墨一样，有了厚厚的，不透光的绒毛层的阻隔，也绝不会吸收到更多的热量。而如果说北极熊要使用毛皮来吸取热量的话，我觉得倒不如直接长上一身黑毛来划算得多！

果然是黑皮肤嘢！

这样的毛发与其说透光，不如说它反光更好

其三：“光导纤维说”

这种说法与以上有些年份的说法不同，目前只流行于网上，但没找到原始的文献出处，也铺陈于此，作为参考。

“美国科学家马尔利姆·亨利着手研究了北极熊这一奇妙的现象。他通过扫描电子显微镜观察北极熊的白毛，没想到这一看不要紧，亨利竟惊奇地发现，北极熊的毛不是白色的，而是一根根无色透明的小管子。这种毛好像一根根石英纤维，但实际上是一个个空心的小光导管，只有紫外线才能通过，这就是北极熊捕集温度的‘工具’。至于人的眼睛看到北极熊的毛色会呈现‘白色’，是因为毛的内表面粗糙不平，把光线折射得非常凌乱，而且每一根毛都能把射入的太阳光散射开来，就使毛看起来是白色的。”——以上这一段文字出自“百度”，最初的出处没有找到。根据“百度”的线索，还找到一则仍旧没有出处报道，与之大同小异，并且更加具体，看来，像是“百度”上面这段文字的原始素材。

“也许人人认为北极熊是白色的，但稍有动物知识的人都会解释：‘那不过是一种天然的保护色罢了。’然而，实际上的情况如何呢？美国的马尔利姆·亨利说：‘不是！’亨利指出，用来拍摄野生动物的红外照相机不适用于北极熊。这种动物不能被摄在红外胶卷上，因为它们的体温好像周围极地的冰雪一样冷冰冰的。至于在紫外照相中，白色的北极熊却显得比背景的白雪的颜色要深得多。尽管白色的北极熊的毛皮反光能力很强，可是，却不知道是什么缘故，它的白色竟然吸收了照在身上绝大部分的太阳紫外线。亨利着手研究北极熊这一奇妙的现象。他通过扫描电子显微镜，分析北极熊的白毛，竟惊奇地发现，北极熊的毛不是白色的，而是一根根中空而透明的小管。人类肉眼所看到的‘白色’，是因为毛的内表面粗糙不平，以致把光线折射得非常凌乱而形成的。

亨利认为，北极熊的毛都是一根根的小光导管，只有紫外线才能通过，这就是熊捕集温度的‘工具’。这就给人类提出了一个问题：人类是不是可以从北极熊的‘白毛’悟出一些道理，造出同样的御寒衣物，或是更高极的太阳能收集器呢？尽管许多问题还没弄清楚，比如说，一般认为紫外线不是热线，怎么能起到增温的作用呢？但是亨利认为北极熊毛的结构很值得继续研究，应根据这种结构试制一种既有保护色作用，又有导光吸热作用的极地人员服装。有人还试图把这种光导管安装在太阳能收集器内，提高集热的效率。”

我记得光导纤维外面要包一层不透光的物质才能产生管腔内的反射和折射，而北极熊这样的毛发显然会散逸掉一些光，如果这样的话，管腔内部还能导光吗？

因为我不是研究光导纤维的，不知自然生成的毛发是否具有人工光导纤维的性质。据我所知，人工光导纤维的主要制备材料是石英（二氧化硅），平滑的石英表面对光有反射和折射作用，而熊毛的主要成分是角蛋白，其用来导光的内表面是否也具有平滑石英表面的性质呢？据我所知，表面看似平滑的熊毛，实际上在电镜下看到的是十分粗糙的，犹如片片鱼鳞堆叠而成的小管子。而且，报道中也承认，“毛的内表面粗糙不平，把光线折射得非常凌乱”，如果毛发管腔的内表面粗糙不平的话，是否还具有导光所必须依赖的反射和折射作用呢？而且，“把光线折射得非常凌乱”的话，是否还能够正常导光？因此在没有系统研究过光导纤维和熊毛管腔内表面结构之前，以及没有找到该报道的原始文献和马尔利姆·亨利本人的情况之前，我对这一说法不作评论，同时希望有研究光导纤维和专门研究皮毛学的老师能不吝赐教。

其四：隐蔽色说

北极熊是浮冰上的霸主，离开冰封的海面和冰块儿群，北极熊的日子很难过，这是众所周知的。因为，北极熊的主要食物是海豹，在极地海域，除了在水里游泳和吃东西，海豹的大多数时间都是在浮冰上度过的（比如睡觉和生孩子、喂奶），因此，一身洁白的北极熊就有了可乘之机，它凭借自己的一身白毛，与四周的环境混成一色，这就可以迎着风（海豹的嗅觉很灵敏，因此它常常从下风向发起攻击）慢慢地接近，突然发起攻击。当然，海豹也可能在滨海的沙滩或岩石海岸上栖息，在这里，北极熊要想猎取海豹，就没那么容易了，即使它偷偷接近，也会被海豹那双水灵灵的大眼睛抢先发现，然后兹溜一下钻到水里去，一入了水，以北极熊的游泳速度，可就追不上它了。因此，在夏季，北极熊如果被困在远离浮冰的海岛上，日子是极其艰苦的，倒不是这里没有海豹，只因为失去了隐蔽物——冰雪，北极熊一下暴露在机警敏锐的猎物面前而无法进行狩猎。如果能碰到一具鲸鱼或驯鹿的尸体，也许还能在这个饥饿的夏季得条活命，倘若没有那么幸运，那就只能以海鸟幼雏、鸟卵甚至海藻充饥了，而比起海豹，这种食物所提供的能量简直微不足道，因此这样的熊常常饿毙。也是因为于此，这个时节的北极熊往往铤而走险，到人类的聚居处去碰运气，翻垃圾箱、入室偷窃甚至袭人......

不少动物学家都发现，即使在洁白的浮冰上接近海豹，为了隐蔽自己，北极熊也常常把自己脸上与浮冰颜色不一致的地方——两只小眼睛和一个黑乎乎的鼻头隐藏在前肢茸茸厚厚的毛下面，生怕被目光敏锐的猎物识破，逃之夭夭。