科學家研究發現大像的稀疏毛發具備散熱功效

生物

導讀 亞洲像(右側)和非洲像(左側)背上的毛發 騰訊科學訊(過客/編譯)毛發是哺乳動物區分於動物王國其它動物的關鍵特征,當然還有其它的特征比如說產奶。毛發幫助身體保存熱量,考慮到哺乳動物需要消耗多少能量來保持它們自己溫血,這是非常關鍵的。 而大像通常需要擔心散發熱量而不是保存熱量。現代大像通常居住在溫度能達到華氏122度(攝氏50度)的氣候中 ...

亞洲像(右側)和非洲像(左側)背上的毛發

騰訊科學訊(過客/編譯)毛發是哺乳動物區分於動物王國其它動物的關鍵特征,當然還有其它的特征比如說產奶。毛發幫助身體保存熱量,考慮到哺乳動物需要消耗多少能量來保持它們自己溫血,這是非常關鍵的。

而大像通常需要擔心散發熱量而不是保存熱量。現代大像通常居住在溫度能達到華氏122度(攝氏50度)的氣候中,而且自從上一個冰川時代之前它們就只居住在溫暖地區。此外大像擁有大量的肉都會產生熱量,而且很少有身體部分能散發熱量。它們身體占據的體積與身體表面積的比例是所有陸地哺乳動物當中最大的。

科學家們了解到大像能夠通過像扇子一樣拍打它們的耳朵、在水中洗澡、移動到陰影區域、往身上噴淋水和塗抹泥巴來降溫。他們也了解到厚皮動物擁有許多內在技巧來應對高溫,比如說把溫血循環到耳朵上進行降溫。然而這些方法沒有一個足以應對大像能夠產生的龐大熱量。在這種情況下,大像仍然在耳朵等位置長有稀少的毛發似乎有點奇怪。研究人員都認為這些毛發現在已經退化,或者可能作為一種感知的角色。

普林斯頓大學的環境流體動力學家埃利-布-扎伊德說道:“現代顯微鏡的發明者安東尼·範·列文虎克在18世紀初公開了第一張大像毛發的特寫景像。不可思議的是在科學領域最早涉及到大像毛發研究的是發明顯微鏡的家伙。由於許多報告都聲稱大像基本上是無毛的,從那以後它就被科學完全忽略。”

現在科學家們發現大像的毛發並不保存熱量,事實上有可能幫助大像從身體上散發熱量。布-扎伊德告訴《生命科學》道:“我們認為這些毛發很可能有著一種目的性。”研究人員考慮了一系列的風速和那些平均0.5毫米寬20毫米長的毛發後估算出熱量如何在大像身體表面流動。他們改變了皮膚上這些毛發的密度和皮膚的光滑度。他們推斷大像的毛發能夠明顯提高它們應對高溫的能力。布-扎伊德說道:“令人驚奇和激動的是了解這種積極效應的量級。我們最終發現這些毛發能夠依靠風速提高大像身體任何位置5%至20%的熱量損耗。”

研究人員認為毛發根部的熱量能夠在大像身體上的毛發間流動,就像電流穿過電網一樣。布-扎伊德解釋道:“皮膚或者毛發表面的熱量交換很大程度上取決於表面的風速。皮膚表面的風速被皮膚所降低。毛發能夠通過根部有效的從皮膚帶走熱量並且通過毛發的頂端散發熱量。毛發上部的風速比皮膚表面的風速要更強,因此毛發能夠更快速的向流動的空氣散發熱量。”

過去的研究表明葉子的絨毛和仙人掌突刺能夠幫助植物降溫。許多計算機也使用金屬針形散熱片來幫助電子設備降溫。然而這是第一次發現動物毛發扮演一種類似的角色。研究人員認為一旦每平方英寸的毛發數量低於195根時,毛發就應當存在一個冷卻點。相比之下,大像每平方英寸皮膚上有1根毛發,人類每平方英寸則有大約1290根頭發。

布-扎伊德說到:“毛發通常被認為是一種絕熱體,尤其是當毛發非常稠密的時候。但是在這項研究中我們發現稀疏的毛發有著相反的效果。”研究人員認為當在1億到3億年前時毛發第一次出現或許是為了幫助動物們降溫,當時的地球比現在要溫暖的多。布-扎伊德說道:“或許它的絕熱效果只是在進化過程出現的。下一步是在現代或者化石動物中尋找其它類似用毛發降溫的案例,以及通過試驗測量大像的皮膚和毛發的溫度。”


精選文章: 生物

評論