由于体积和表面积不成比例的增长,考虑到大象体形的庞大,散热就成了一个极其严重的问题。大象的体积大约是狮子的30倍,即产生的体热大约是狮子的30倍,但是大象皮肤总面积大约只是狮子的10倍,还有20倍的热量需要设法散掉。因此,大象不能像狮子那样保留妨碍散热的体毛。与此类似,体形排第二的犀牛、排第三的河马,也是没有体毛的。
大象的体积大约是犀牛的2倍,但是表面积仅仅是犀牛的大约1.5倍。把体毛去掉,对犀牛来说,用于散热是够了,但是对大象还不够,必须有其他办法来帮助散热。什么办法呢?长一对巨大的耳朵。大象的耳朵不仅大,而且薄,里面充满了血管,血流经这里,很容易就把热量散发了。特别是耳朵扇动起来,更容易把耳朵里的血的温度快速降下来,能让血温降低5摄氏度。冷却的血在体内循环,帮助把全身的温度降下来。
现存的三种大象,亚洲象体形最小,生活的地区比较靠北方,又是生活在森林中,气温较低;非洲丛林象体形最大,生活在阳光暴晒的热带大草原,气温最高;非洲森林象的体形和所在的环境气温都介于前两者之间。这三种象的耳朵,以非洲丛林象最大,非洲森林象其次,亚洲象最小,刚好与大象耳朵的主要功能是散热的说法相符。
猛犸象的体形要比现存大象大,但是由于生活在冰天雪地的寒带,它面临的主要问题是如何保温,因此不仅要身披长毛,而且耳朵也没有必要很大。的确,猛犸象和现存大象相比,什么都大,就是耳朵很小。已知最大的猛犸象耳朵只有0.3米长,而非洲丛林象的耳朵可以长达1.8米。由此可见,大象的大耳朵是作为散热器进化出来的,它的其他功能(例如,雄象在争夺配偶时会张大耳朵进行示威)则是副产物。
生活在寒冷地区的动物的体形一般要比生活在温暖地区的同类动物大,这叫柏格曼法则。但是,寒冷地区的动物的耳朵等突出物则一般比较小,这叫阿伦法则。这两个法则其实都是对表面现象的概括,为了保温或散热才是真正的目的。
别看大象长得奇怪,其实蕴涵着一点儿也不奇怪的简单的科学道理。
孔雀为什么长着大尾巴
我们一想起孔雀,首先想到的是它那又长又大的美丽的尾羽,其实这是雄孔雀的性征。为什么雄孔雀要长这么好看的大尾巴?似乎连小学生都知道答案:为了吸引雌孔雀。但是,答案并非如此简单。首先注意到这个问题的复杂性的是达尔文。长一个鲜艳的大尾巴对孔雀的生存一点儿也没有好处,甚至有很大的坏处:它要浪费很多能量,妨碍孔雀的活动,使孔雀容易被天敌发现和捕捉到。根据达尔文提出的自然选择学说,这种对生存不利的特征应该被淘汰掉才对。但是,为什么雄孔雀,以及许多种类的雄鸟,都会进化出这些不利于生存的第二性征呢?