明明變溫動物更節能,為什麼人類卻是恆溫動物?

2020-12-03 鍾銘聊科學

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你有沒有想過,為啥咱們人類的體溫能穩定的保持在36度左右,無論是炎熱的夏天,還是寒冷的冬天,我們的體溫都沒有太多的變化。

這一切,有沒有科學的解釋呢?

恆溫生物與變溫生物

在大自然界中,有一類生物是變溫動物,比如:蜥蜴,蛇。

它們的體溫,會隨著外界溫度的變化而變化,當外界溫度高時,變溫動物的體溫也會相應變高;反之則體溫下降。

而恆溫生物則不同,恆溫生物需要消耗自身的能量,維持著自己的體溫。比如人類,鳥類等。

這也意味著恆溫生物消耗的能量更大,因為不管人類是運動還是靜止,是工作還是睡覺,都在消耗著能量。

事實上,科學家也研究過恆溫生物與變溫生物的耗能,結果發現,變溫生物需要的能量僅是恆溫生物的1/10,也就是說,恆溫生物單單是溫度這一項,浪費的能量就比變溫生物多得多。

科學家對比發現,當外界溫度是20攝氏度時,恆溫生物平均一天的能量消耗,大概是變溫生物的30倍左右。

當外界溫度在10攝氏度左右時,恆溫生物的平均一天能量消耗,大概是變溫生物的100倍。

也就是說,恆溫生物其實非常浪費能量。

我們可以想像一下,當外界食物短缺,或者食物競爭激烈時,那些依靠更少能量就可以生存下來的變溫物種,更有生存優勢,所以也更可能生存下來。

即使外界食物豐富,消耗能量更小的變溫生物,也可以把多餘的能量用於繁衍更多的後代,長出更大的體型,這樣使用能量,也可以讓它們在自然界中,更具生存優勢。

那麼問題來了,既然變溫生物更有生存優勢,那為什麼現在地球上佔據優勢的是恆溫生物呢?

外界的影響

科學家發現,變溫動物雖然消耗的能量很低,但它日常生活非常受外界溫度影響。

當外界溫度適宜時,變溫動物的行動能力將會非常迅速,細胞活性增強,此時的它們可以外出捕食,進餐,交配。

但當外界溫度降低時,變溫動物的行動能力將會降低,甚至會冬眠,此時的它們將不能外出活動。

也就是說,變溫動物雖然消耗的能量更少,但它們的行動卻嚴重受限。

但是恆溫生物就不同,恆溫生物由於溫度一直保持著固定的體溫,因此無論是白天還是夜晚,它們都具備同樣的活動能力,也就是說,它們可以晚上去打獵。

再者,變溫動物對外界環境要求嚴格,一般生活在溫度較高的地方,但恆溫生物卻可以適宜環境更複雜的地區,比如:寒冷的北方。

還有,恆溫生物由於體內常年保持固定溫度,因此細胞、新陳代謝等常年維持著固定不變的規律,比如:人類無論酷暑還是寒冬,身體作息都不曾發生變化,不會像別的動物要冬眠。

通過以上你會發現,恆溫生物擺脫了對環境的依賴,讓它們可以在寒冬、或者夜晚也能捕獵、覓食,再加上恆溫生物對溫度要求不高,因此它們也可以去高緯度地區生存、捕獵。

這樣一來,大大擴寬了恆溫生物的生存機會,我們知道,在演化初期一點點微弱的優勢,都可以積累成巨大的生存優勢,因此恆溫生物逐漸在地球上站穩腳跟,並逐步佔據主導地位。

人類為什麼是恆溫生物?

你知道嗎?如果人類是變溫生物,那麼人類很有可能不會擁有智慧了。

這是因為人類細胞在工作時,需要生物酶催化,而酶工作效率的高低,和溫度有關。當溫度接近人類體溫時,酶催化的效率就會較高,但當夜晚來臨時,酶催化的效率就會非常低。而大腦的反應速度,和酶的活性呈正相關。

也就是說,如果人類受限於環境溫度,那麼可能人類只有在中午溫度高時,思考能力才會變快, 一旦溫度不適應,人類思考能力將會大大減緩。

不只是如此,如果人類是變溫動物,那麼人類將無法適應冬季環境和北方地域,生存的時間以及空間都會被壓縮。

其實,人之所以演化出智慧,和人類是恆溫生物有關。

我們知道,人類雖然是恆溫生物,但人類保持體溫是依靠內臟細胞代謝發熱,最主要的熱量來源是肝臟、大腦、心臟以及腎臟,這些地方散發的熱量,佔據著總熱量的65%,剩下的熱量來源則是肌肉的收縮。

而大腦,這個面積佔據人體2%的器官,卻消耗著人體20%的能量,這其中一大部分能量被用於發熱,提高酶的活性,因此我們的思考能力,才能夠不受外界環境溫度影響。

由此可見,恆溫機制對於人類的重要性。

相關焦點

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  • 正確認識恆溫動物和變溫動物的不同生理
    A.動物同化的能量中包括其糞便中的能量B.生產者能將約的太陽能轉化為化學能C.相同條件下恆溫動物的體重淨增長低於變溫動物D.消費者營養級具有的能量與該級消費者的平均體重成正相關解析:同化量=攝入量-排洩量(糞便量),動物糞便中的能量屬於上一營養級的同化量,A錯誤;生產者能將1-2的太陽能轉化為化學能,B錯誤;
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  • 昆蟲是恆溫動物還是變溫動物?它們如何保持溫度?
    大家都知道,我們是恆溫動物,也被稱為溫血動物。恆溫系統可以控制體溫保持在37攝氏度不變,因此熱了我們需要空調,冷了需要穿衣服保暖。人體已經發展出多種機制來保持熱量並在必要時將熱量排出體外。出汗、起雞皮疙瘩和冷顫發抖都是我們的身體試圖保持最佳溫度的方式,其他哺乳動物也有自己的策略,比如厚皮毛和喘氣。
  • 未解之謎:眾所周知的恐龍到底是恆溫動物還是變溫動物?
    縱觀整個爬行綱動物,從龜到蛇再到鱷,都有一個共同的特徵,那就是它們的體溫是隨著溫度的變化而變化的,所以叫冷血動物,又叫變溫動物。劍龍但溫血動物如鳥類哺乳類就不同了,他們身體中有可以調節體溫的機制,屬於恆溫動物。
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    在這大的生態圈中,世界上的動物多種多樣。有像蜥蜴一可以調節自身體溫的動物;也有像人一樣恆溫動物。恆溫動物有體內有一定溫度體溫,不會隨氣溫變化而變化。比如人的體內溫度超過37.3就會有發燒一樣。恆溫動物因為要維持體溫恆定,產熱量等於散熱量,當溫度低時,體內散失到環境的能量加大,產熱也應增大,這時物質代謝加快,耗氧量升高;反之,耗氧量降低。變溫動物就是我們俗稱的冷血動物是除了哺乳類和鳥類的動物,地球上的動物大部分都是變溫動物。變溫動物因為動物的體內沒有自身調節體溫的機制,僅能靠自身行為來調節體熱的散發或從外界環境中吸收熱量來提高自身的體溫。
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  • 2.5億年前的物種滅絕事件引發了哺乳動物和鳥類的祖先從變溫動物演變為恆溫動物
    如今生活在地球上的哺乳動物和鳥類都是恆溫動物,倖存下來的它們,是如何獲得這種自動保持體溫穩定的能力的?
  • 恆溫動物與冷血動物
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  • 假如我們人類都變成冷血動物了
    這兩個詞都不是最精準的術語 生物學家更傾向於使用「內溫動物「與「外溫動物「來描述能產生和不能產生自身熱量的動物我們也有恆溫動物與變溫動物的說法也就是說 動物要麼保持體內溫度恆定>要麼依靠環境來調節體溫總的來說 我們人類是恆溫動物因為我們可以通過新陳代謝為自己產熱 並維持體溫大部分其他哺乳動物和鳥類也能做到這一點但是冷血動物或者說變溫動物則不能調節他們的體溫
  • 如果人類進化成冷血動物會怎麼樣 讓我們來看看
    這兩個詞都不是最精準的術語生物學家更傾向於使用「內溫動物「與「外溫動物「來描述能產生和不能產生自身熱量的動物我們也有恆溫動物與變溫動物的說法也就是說 動物要麼保持體內溫度恆定要麼依靠環境來調節體溫總的來說 我們人類是恆溫動物因為我們可以通過新陳代謝為自己產熱 並維持體溫大部分其他哺乳動物和鳥類也能做到這一點
  • 人不是變溫動物
    我又不是變溫動物。」我嘟囔著走了。人不是變溫動物這件事,難道不是常識嗎?現在看來並不是。但是我也不想拉著小哥跟他普及什麼叫常溫動物,什麼叫變溫動物。人家大冷天的夜裡還要值班也很苦逼,犯不著聽我上課。只不過我最近總感覺疲乏,我媽說我是躺多了。可是家裡房子小,不躺著也沒地方走動。我感覺也有可能是憤怒過頭了之後,身心有點疲累。
  • 動物的道德是怎麼形成的?
    因為這些動物不再只是遵從個體欲望,而是開始關愛其它群體成員。人作為一種高級動物,在人的身上,道德更是得到淋漓盡致的體現。那麼,在自私的天性下,動物的道德是如何形成的呢?「溫血」使得我們的大腦變聰明恆溫動物是由變溫動物進化而來的。
  • 血液溫度低的動物就是冷血動物嗎?那溫度高的動物屬於什麼?
    這些動物最大的特點就是,他們的體內沒有調節體溫的機質,外面的溫度熱起來,他們的體溫就變高了,外面冷了,他們的體溫就變低了。所以說,這些動物不是「冷血」,而是體溫會變。他們真正的學名叫「變溫動物」,而不是「冷血動物」。而跟變溫動物相對的,就是人類這種「恆溫動物」。