第110夜 体型与生存(第2/5页)
去了规模经济的优势。
在这种纯粹的“直流电”情况下,无论体形大小,支持1克重的组织所需的能量是相同的,而不是随体形1/4次幂变化时系统性地缩小。在这种情况下,动物的体形增大不会产生进化优势。
这个论点表明,哺乳动物只有大到它们的循环系统能够支撑脉动波通过至少第一对分支水平时,它们才能进化发展,这便道出了最小尺寸存在的根本原因。
该理论可用于推导出一个临界点何时出现的公式。其实际值取决于一些常见的变量,比如血液的密度和黏度以及动脉壁的弹性。
从计算结果可以看出,最小的哺乳动物重量只有几克,与伊特鲁里亚鼩鼱大小相当,这是目前已知的最小的哺乳动物,它只有约4厘米长,可以轻易地坐在你的手掌上。
它微小的心脏每分钟跳动超过1000次,约每秒20次,因为它的心脏泵血的血压和速度与人类一样。
更惊人的是,和也一样。
所有这一切都通过鼩鼱微小的主动脉实现,它大约只有几毫米长、几十分之一毫米宽,不比一根头发粗多少。正如我前面所说,难怪低等的生物寿命不长。
为什么没有体形大如哥斯拉般的哺乳动物?
这是伽利略提出的有趣的重要问题之一,当然,他并没有提及哥斯拉那样的怪物。
从第2章中我们得知,伽利略的论点基于一个简单的想法,即动物体重的增长比肢体的支撑能力增长得更快,因此如果结构、
形状和构成物质保持不变,随着体重增加,它将被压垮。这为动物、植物和建筑的尺寸极限提供了充分的证据,也为我们思考成长和可持续性的极限等问题提供了模板。
然而,为了证实这一观点,即对动物的最大尺寸进行定量测算,我们需要对它们的生物力学进行详细分析,而不是仅仅停留在伽利略所设想的静态情况。
我们知道,最大的机械应力出现在动物的行进过程中,特别是在奔跑过程中,而奔跑对很多动物来说是重要的生存特征。
最大的陆生哺乳动物是巨犀,它是现代犀牛的前身,长约10米(超过30英尺),重达20吨。体形最大的陆生动物应该是恐龙,长达25米,重达50吨。
也有一些证据显示还有比这更大的动物,但这些证据大都是骨头碎片,需要我们对其结构和骨骼进行大量推断才能确认。甚至有人猜测,恐龙太大了以至它们不得不半水生以支撑其自身的重量,尽管没有实质性的证据证明这一点。
无论这一猜测是真是假,它确实提供了另一种猜想,为了扩大体形,动物需要返回海洋以减轻自身重力的负担。
如果无须对抗重力,伽利略的论点就会变得毫无意义。所以,已知的最大的动物一直存活至今,直至现代人类出现,它们在广阔的海洋中繁衍生息,这并不奇怪。
其中最大的就是,一种长度可达30米(约100英尺)的哺乳动物,体重100多吨,比令人恐惧的霸王龙重20倍以上。
那么地球上可能存在更大的哺乳动物尚未进化吗?就像陆生动物有生物力学和生态学的限制一样,海洋动物也有。
鲸需要长距离快游才能获得足够的食物,以支持其巨大的代谢率,它们需要每天进食100万卡路里,是人类摄取量的400倍左右。
将这些限制条件纳入
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