大象的重量:一头大象的体重是多少

06-05

一头大象的体重是多少

大象是陆地上最大的动物,鲸鱼是海洋里最大的动物,毫无疑问都是各自领域的霸主。如果把他们进行比较呢,最大的非洲象体长可达8米,体重7、8吨,最大的蓝鲸体长可达30多米,体重可达170、180吨,两者吨位相差几十倍,为什么大象没有长成鲸鱼那么大呢?

有人说因为大象和鲸鱼的基因不同,我承认她说得对,然而这只是正确无意义的废话。其实,有几个比较有意义的思路如下:

一、散热

动物的躯体由细胞组成,细胞数量和体重成正相关,想维持生命就需要细胞新陈代谢,细胞代谢会产生热量,散热主要靠外表皮肤。因为面积是个平方单位,而体积是个立方单位,所以假设一个动物的体积增加100倍,就是100倍的细胞会产生100倍的热量,当时他的体表面积只会增加10倍,10倍的皮肤只能提高散热效率10倍,很明显,如果没有其他影响因素,一个动物增加体重到一定的阈值后就会因为散热不畅而歇菜。这个散热阈值存在于一切动物身上,关键是为什么鲸鱼比大象的阈值要大?原因在于散热的介质不一样,鲸鱼生活的海洋里身体接触的都是海水(高端水冷系统),大象生活在陆地上身体接触的都是空气(普通风冷系统),而水的导热能力是空气的20多倍,恰好符合蓝鲸和非洲象最大体重的比例。

二、重力

生活在地球上的一切动物都会受到地球的引力,也就是无时无刻、无处不在的重力。重力作用于动物身上持续产生向下的吸引力,为了避免被吸到地球内部,这个时候就需要一个反向的力来抵抗。鲸鱼生活在海洋中,鱼类大象生活在空气中,由于水的密度是空气的1000倍左右,所以两者的浮力是天壤之别,鲸鱼有海水的超强浮力襄助,只要稍微运动就可以长时间浮在水中而不必坠落海底,大象受累于空气几近于零的浮力,就被重力狠狠的压在空气底部(陆地上),就算爆发也只能蹦跶一下,除非它能进化成气球一样把身体掏空才能浮在空气中。这时候问题又来了,根据“压力=压强*受力面积”公式,压力(重力)不变的前提下,受力面积越大,压强就会越小,鲸鱼的下半部身体接触海水受力面积很大,大象只有4支腿站在陆地上受力面积很小,所以同样体重的鲸鱼和大象的实际压强差距极大。如果大象妄图长成鲸鱼那么大,那么重力会把他压成一滩肉泥。除非他从别的进化方向突破,比如像蜈蚣一样进化出很多腿,或者像蛇一样身体紧贴地面游动,才能提高生长极限。

三、食物

能量是守恒的,有消耗就要有吸收。前面我们说过海水比空气浮力大很多,所以大象仅仅是克服重力站在陆地上就比鲸鱼浮在水里要多消耗能量,越是剧烈活动,消耗的能量差额就越大,并且鲸鱼进食只需要重复张嘴吞吸海水然后滤下鱼虾吐出海水即可,大象还要不停行走寻找新鲜的树叶,考虑到他们的进食量,双方的能耗进一步拉大。在能耗支出方面,大象完败鲸鱼,那么在能量汲取方面呢?我们来看一下两者的食物链,大象以树枝树叶为食(食草),鲸鱼以小鱼小虾为食(食肉)。按理来说,能量单向传递,是逐级递减的,结合进化淘汰,食草动物的生长极限应该比食肉动物大。比如1万平米的草原能够养活100个羊,100个羊能够养活1个狮子,这里面能量的传递,羊吃草得到的能量大概只有10%用于生长,其他的90%都损失掉了,狮子吃羊得到的能量也只有10%,也是损失90%,这个链条越长,损失就越多,所以按理鲸鱼长不过大象。但是由于海洋和陆地环境差异太大,导致这一规律失效了。地球表面70%是海洋,只有30%陆地,而且海洋是立体的,里面生活着各种动植物,陆地只有地表一层生活着动植物,空中的鸟类几乎可以忽略,两个生物圈的体量差异极大,鲸鱼和大象的食物供应也相差甚远。所以,大象如果想长成鲸鱼一样大,除非空气中都漂浮着满是植物,每天张嘴就能吃到,不然要么被饿死要么每天跑来跑去吃树叶长不大。

四、环境变化

一般来讲,物质的密度越大,质量越大,也就越稳定,就越不容易被外力改变。前面提到过,水的密度比空气大1000倍左右,所以海洋受外部环境影响极小,而陆地上由于是空气受环境影响很大。我们举个简单的例子,随着太阳光照的变化,陆地上气温有很明显的四季冷热,但是海洋里水温几乎没有变化。为什么,这是因为水的比热容比空气大,彼此的吸热和散热能力大约差距3—4倍,这就有个好处,夏天光照强,海水能够吸收更多的热量保持水温不升高,冬天光照弱,海水能够释放更多的热量保持水温不下降,能够给鲸鱼一个稳定的环境去发育。而大象就没这么好运了,夏天热了散热是个问题,冬天冷了植物没了又要挨饿,各种影响。