毛發(fā)？大象真的不需要

方舟子

可能是由于在電視、電影、畫冊(cè)上已司空見(jiàn)慣，很少有人意識(shí)到，大象是最獨(dú)特的動(dòng)物之一。獨(dú)特到什么程度呢？動(dòng)物學(xué)家把多達(dá)5 400種哺乳動(dòng)物根據(jù)其親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近很吝嗇地劃分為29個(gè)目，而大象就占了一個(gè)目——長(zhǎng)鼻目。長(zhǎng)鼻目?jī)H僅含有3個(gè)現(xiàn)存物種，即亞洲象、非洲叢林象和非洲森林象，再也沒(méi)有別的現(xiàn)存物種能與大象劃入同一個(gè)目了。而我們?nèi)祟愃鶎俚撵`長(zhǎng)目含有350個(gè)物種，我們的近親可比大象多多了。

大象的獨(dú)特首先表現(xiàn)在它的龐大上。它是現(xiàn)存最大的陸地動(dòng)物，能長(zhǎng)到高達(dá)4米、重達(dá)7噸，是排在第二位的犀牛的兩倍。它的身形也很獨(dú)特，最引人注目的當(dāng)然是那長(zhǎng)長(zhǎng)的鼻子，以及巨大的耳朵。大象還有一個(gè)特征比較少有人注意到，那就是身上的毛發(fā)極其稀疏。身披毛發(fā)是哺乳動(dòng)物的特征之一，99%以上的陸地哺乳動(dòng)物都有毛發(fā)，大象是罕見(jiàn)的例外。

有研究者認(rèn)為，始祖象的體型變大進(jìn)化成大象后，身上毛囊的密度自然會(huì)大大降低，大象的體毛就變得稀疏了。這個(gè)解釋是經(jīng)不起推敲的。體型大并不意味著毛發(fā)就會(huì)變稀疏。實(shí)際上，已在1萬(wàn)年前滅絕的猛犸象就長(zhǎng)著濃密的長(zhǎng)毛。如果有必要，現(xiàn)存的大象也可以身披毛發(fā)。

猛犸象生活在寒帶，需要毛發(fā)御寒，而現(xiàn)存大象都生活在熱帶，沒(méi)有這個(gè)必要。所以大象不長(zhǎng)毛的一個(gè)因素，是氣候。但是，和大象生活在同一個(gè)地方的許多哺乳動(dòng)物，例如斑馬、長(zhǎng)頸鹿、獅子等都有毛發(fā)，為什么大象的體毛卻嚴(yán)重退化呢？

哺乳動(dòng)物是恒溫動(dòng)物，必須把體溫維持在一個(gè)特定的溫度才能保證正常的生理活動(dòng)，比如大象的體溫必須維持在大約36攝氏度，過(guò)高或過(guò)低都有生命危險(xiǎn)。體熱是在細(xì)胞代謝過(guò)程中產(chǎn)生的，它們的總量差不多是固定的，但是環(huán)境的溫度則是不斷在變化的。如果氣溫低于體溫，那么就要防止體熱散失，這是毛發(fā)的主要功能。而如果氣溫高于體溫，則要想辦法盡量把體熱散掉。

大象生活在地球最炎熱的地帶，如何散熱要比如何保溫更重要。既然體熱來(lái)源于細(xì)胞代謝過(guò)程，那么細(xì)胞越多，產(chǎn)生的熱量就越多，也就是說(shuō)，身體體積越大，產(chǎn)熱越多。體熱的散發(fā)主要是通過(guò)皮膚進(jìn)行的，身體表面積越大，散熱越快。但是，動(dòng)物體型變大時(shí)，體積和身體表面積卻不是按相同比例增長(zhǎng)的：體積按立方增大，而表面積按平方增大，體積的倍數(shù)增長(zhǎng)要比表面積快得多。假如你吹一個(gè)氣球，讓其半徑增大1倍，這時(shí)候氣球的體積是原來(lái)的8倍，而表面積僅僅是原來(lái)的4倍。

由于體積和表面積不成比例地增長(zhǎng)，考慮到大象體型的龐大，散熱就成了一個(gè)極其重要的問(wèn)題。大象的體積大約是獅子的30倍，即產(chǎn)生的體熱大約是獅子的30倍，但是大象皮膚的總面積大約只是獅子的10倍，還有20倍的熱量須要設(shè)法散掉。因此不能像獅子那樣保留妨礙散熱的體毛。與此類似，體型排第二的犀牛、排第三的河馬，也是沒(méi)有體毛的。

大象的體積大約是犀牛的2倍，但是表面積僅僅是犀牛的1.5倍左右。把體毛去掉對(duì)犀牛來(lái)說(shuō)是夠了，對(duì)大象來(lái)說(shuō)還不夠，還必須有其他的辦法來(lái)幫助散熱。是什么辦法呢？對(duì)，長(zhǎng)一對(duì)巨大的耳朵。大象的耳朵不僅大，而且薄，里面充滿了血管，血流經(jīng)這里，很容易就把熱量散發(fā)掉。特別是扇動(dòng)起來(lái)，更容易把耳朵里血的溫度快速降下來(lái)，能讓血溫降低5攝氏度，冷卻的血在體內(nèi)循環(huán)，再幫助把全身的溫度降下來(lái)。

現(xiàn)存的3種大象，亞洲象體型最小，生活的地區(qū)比較靠近北方，又是生活在森林中，氣溫較低；非洲叢林象體型最大，生活在陽(yáng)光暴曬的熱帶大草原，氣溫最高；非洲森林象的體型和所在的環(huán)境氣溫都介于二者之間。這3種象的耳朵，以非洲叢林象最大，非洲森林象其次，亞洲象最小，剛好與大象耳朵的主要功能是散熱的說(shuō)法相符。

猛犸象的體型要比現(xiàn)存大象大，但是由于生活在冰天雪地的寒帶，它面臨的主要問(wèn)題是如何保溫，因此不僅要身披長(zhǎng)毛，而且耳朵也沒(méi)有必要很大。的確，猛犸象和現(xiàn)存大象相比，什么都大，就是耳朵很小。已知最大的猛犸象耳朵只有0.3米長(zhǎng)，而非洲叢林象的耳朵最長(zhǎng)可達(dá)1.8米。由此可見(jiàn)，大象的大耳朵是作為散熱器進(jìn)化出來(lái)的，它的其他功能（例如雄象在爭(zhēng)奪配偶時(shí)會(huì)張大耳朵進(jìn)行示威）則是副產(chǎn)物。

生活在寒冷地區(qū)的動(dòng)物的體型一般要比生活在溫暖地區(qū)的同類動(dòng)物大，這叫柏格曼法則。但是，寒冷地區(qū)的動(dòng)物的耳朵等突出物則一般較小，這叫阿倫法則。這兩個(gè)法則其實(shí)都是對(duì)表面現(xiàn)象的概括，用來(lái)保溫或散熱才是真正的因素。

別看大象長(zhǎng)得奇怪，其中蘊(yùn)含的科學(xué)道理其實(shí)很簡(jiǎn)單。

編輯/申冬梅endprint