零点看书>青春校园>我们的1654>梅乐芝经理的科普文章 (九)
),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。

变温动物,我们熟悉的一般是爬行动物。自身不能维持体温,依靠太阳照射升温。太阳辐射给地球带来热量,赤道上一年的辐射总热量是314.7千卡/平方厘米。假设一天太阳晒12小时,平均每分钟辐射的热量就是12千卡/平方米。事实上太阳的辐射在白天并不平均,早上6点和下午6点都比较弱,中午最强。粗略估计在早上9点的时候,太阳辐射带来的热量就是每平方米12千卡。以热带生活的鳄鱼为例,最大的鳄鱼是澳大利亚北部的湾鳄,一般体长5米,大的可到7米,最大10米,通常体重600-1000公斤。按体长5米,体重600公斤计算。鳄鱼身体扁平,只有上半部分才能晒太阳,按照鳄鱼体型,估计直晒太阳的皮肤面积为3平方米。每分钟接受热量大约35千卡,一小时2100千卡。假设鳄鱼全部吸收这些热量,每小时体温上升3.5c。湾鳄生活的环境是热带海洋气候,最冷月气温可能低于25c。那么鳄鱼晒3小时太阳就可以开始行动。假设鳄鱼体型减小一半。同等条件下,每小时体温上升达到7c。事实上,到达北纬30度时,冬天(11月-3月)太阳的辐射热是赤道同时期的60。并且气温下降,鳄鱼只有减小体型,才能满足生存需求。在北纬30度生活的鳄鱼有扬子鳄,密西西比鳄。扬子鳄(古称鼍)体长1.5米,体重40公斤。密西西比鳄体长4米,因为它生活在墨西哥湾北部,气候温暖,所以体型接近湾鳄。

体型大的优势是恒温动物容易保温,热量存储=体积,散热=面积。体型增加意味着(热储量/散热量)在增加。对变温动物而言,体积=待加热水的重量,面积=加热。体型增加意味着(加热量/水重量)在减小。

所以,变温动物在热带的体型大,随着纬度增加,太阳辐射热的减小,体型越来越小,再冷的地方就不会有变温动物生存了。

思考:

1.科莫多巨蜥,又名科莫多龙,体长2-3米,体重大约70公斤。 [150公斤以上。生活中赤道附近的岛屿上。猎杀鹿、羊,并且食腐。是世界上最大的蜥蜴。在中国南方还有较大的蜥蜴在丛林奔跑,到北方就剩下壁虎了。在亚马逊雨林中生活着森蚺,体长5米,体重100公斤。亚洲东南亚生活着网纹蟒,体长更长,近10米,但稍瘦,体重150公斤。亚热带至温带,蛇体型减小。在四季分明的地区,蛇在冬天已经无法捕食,就进入冬眠状态。海洋中也生活着蛇类,同样在寒带海域无法生存。地球在三亿年前至一亿八千万年前,陆地连成一片,称为盘古大陆。内陆沙漠分布广泛。在沙漠中的最热季节。大量季节湖干涸,这些生活中水中的大型变温动物如何度过这炎热食物匮乏的时段?

2.卤肉,经常是一大块肉丢进卤锅内煮。很多凉拌菜也需要煮大块肉,比如蒜泥白肉、姜汁鸡丝。煮一只4斤重的鸡大约1小时40分,那么8斤重的鸡需要多长时间?

3.恐龙,统治地球长达2亿年。化石记录表明种类繁多,超过500个属,1000个种,随着化石记录的更新,数量继续增加。和恐龙同时期生存的是大量爬行动物,已知爬行动物是变温的,那么恐龙是恒温还是变温?大量影视描述了各种恐龙,体重最大的是梁龙超科的动物,这类型恐龙脖子和尾部很长,尾部是防御武器,长脖子便于采食植物。梁龙体长27米,重50吨以上。地震龙体长33米,重量可达100吨。由恐龙时代生活的巨大爬行动物鳄鱼的体型可判断当时气温,化石表明当时有12米长的鳄鱼,说明鳄鱼生活的环境气温比现在热带海洋气温高。现在假设这些巨龙是变温动物,我们计算晒太阳的时间。这些恐龙的体型都是细长纺锤型,大约和鳄鱼类似,太阳在2亿年间辐射变动不大,可以按照现在的数据计算。那么以5米长的鳄鱼和27米长的梁龙比较,可知梁龙晒太阳一小时升温不到0.7c。若梁龙真是变温动物,太阳下山,梁龙才能开始行动。所以这些巨型恐龙应当是恒温的。恐龙生存的持续时间长,在漫长的时间里,地球的地形气候发生过多次剧烈变化。大型和巨型恒温可能性大,小型则不确定。即便现在同一地区也生活着恒温动物和变温动物。

现代最大的鸟类是鸵鸟,但不能飞行。前面我们讨论了翅膀的效果(伯努利效应),就是制造上下空气压力差。当翅膀构造固定后,决定翅膀上面和下面压强差的因素是飞行速度(飞行速度起二重作用)。当速度一定后,决定压力差的大小因素就是翅膀面积。

鸟的身材等比例


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