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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    非洲那么熱,大象是怎么活下來的?

                    2016-09-05 16:12:36


                    文/徐炳蓀

                      在《動物世界》等影視作品中,人們常??吹酱笙笊葎又蠖?,悠閑地散著步。其實,對于這種世界上體型最大的陸地哺乳動物來說,生活在炎熱地帶并不輕松。

                      大型恒溫動物不僅產生大量內熱,它們的表面積與體積之比相對較小。當天氣炎熱時,為了維持體溫恒定,一頭大象單位表面積散發的熱量比人多。大象的個頭越大,需要散發的熱量越多。況且,大象不出汗,也不會像狗一般吐舌喘氣。那么,大象憑借什么本領在炎熱環境中“閑庭信步”呢?

                      大耳朵是它的耐熱秘訣之一,它就像一個大型散熱器。1992年的一項研究表明,當氣溫為20℃時,一頭2000千克的非洲象僅依靠扇動耳朵就能散發掉多余的熱量。但是,有的非洲象體重可達7000千克,而且大都生活在氣溫40℃的環境中。同時,亞洲象的耳朵的大小是非洲象的三分之一,所以,它們只能通過耳朵散去三分之一的熱量。如此,僅靠耳朵散熱遠遠不夠。

                      奧地利獸醫大學的威森伯格研究小組還發現了大象的另一個耐熱秘訣。他們對維也納動物園的6頭非洲象進行研究。待大象張開嘴巴時,把藥片和其他美食一起扔進它們的喉嚨。其實,“藥片”里面包裹的不是藥,而是溫度傳感器和無線電發射機。通過“藥片”,研究人員獲取了大象的熱成像圖。研究人員發現,當大象散熱時,耳朵、腿部和腹部都會出現熱斑。當身體的某個部位布滿毛細血管網,大量的“熱血”涌向這里,使皮膚變熱,從而在熱成像圖上形成熱斑。也就是說,出現熱斑的地方就是身體的散熱區。

                      所有哺乳動物的皮膚就像散熱口,通過皮膚,動物可以散去多余的熱量來調節體溫。大象是目前已知的第一種能打開、關閉和融合散熱口的哺乳動物。威森伯格認為,這使得大象能在溫度適宜的天氣里精確地調節體溫。當大象感覺舒適,不冷也不熱的時候,它們才使用這種策略。有的研究人員甚至推斷,大象具有能使某塊皮膚散熱從而使某個器官降溫的能力。

                      哺乳動物體表有毛,毛發層能使皮膚表層維持一層空氣薄層,這層空氣層能夠減少熱量流失,具有保溫作用。但是,大象的毛發稀疏,起不了這種作用。那么,大象體表的堅硬且豎直的毛發究竟有何作用呢?

                      美國普林斯頓大學的邁爾沃德通過研究計算機模型發現,大象稀疏的毛發并非是為了保溫,而是充當了“散熱片”的角色。大象的毛發能提高20%的散熱效果!他認為,大象的毛發并非進化的遺留物,可能已經進化出幫助大象降溫的功能。

                      不過,盡管有這么多的散熱方法,當遭遇極端高溫天氣,大象可能還是沒有辦法散發掉多余的熱量。于是,大象進化出另一個散熱策略。威森伯格同樣讓德國和泰國的17頭亞洲象吞下“藥片”,使用溫度傳感器監測大象的體核溫度。實驗表明,在德國,當氣溫為21℃時,大象的體核溫度的波動范圍在0.5℃左右。但是,在泰國,當氣溫為30℃時,大象的體核溫度的波動范圍超過1℃,從夜間的最低35.5℃飚升到白天的38℃!


                    亞洲象通過在夜間降低體溫,從而提高抵御耐受白天高溫的能力

                    這如同暑天遇停電,只要冰箱內放上適量的冰塊,白天溫度再高,冰箱內的食品也不會因冰箱溫度升高太快而變質。這種能力曾經被認為是沙漠哺乳動物的專利,比如,駱駝一天的體溫可以從夜間的34℃上升到白天的41℃以上!

                    隨著全球變暖加劇,非洲象活動的熱帶地區將會變得更加炎熱。這些地區夜間溫度上升的幅度要比白天更大,這對非洲象這樣的大型動物來講,維持適宜的體溫將會變得更加困難,大象的生存前景堪憂??茖W家預測,在環境的“倒逼”下,非洲象必然會改變一些行為模式,身體也會發生相應的變化?;蛟S,非洲象最終將不得不“瘦身”以適應越來越熱的環境。



                    ——選自《科學畫報》

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