论文部分内容阅读
生活在地球上的各种生物，在物种的数量和个体的大小上，有一定的规律。例如，地球上最大的动物能够长到多大呢?现在我们所知道的，只有像鲸那么大。为什么不能再大了呢?植物也是一样，最高的树木是桉树，可以长到100米以上，最高可达155米。为什么不能再高了呢?又如，大洋和陆地的面积之比是3:1，大洋面积是陆地的3倍。而大洋里的最大动物是蓝鲸，可以长到31米，大陆上的最大动物是大象，大约只有10米，差不多也是3:1。由此可见，生命世界还有一个尺度开关，或者叫做尺度效应。各类生物的大小，都有一定限制，并不是想长多大就可以长多大，想长多高就长多高。
不仅如此，如果把动物按大小分成几个等级，将会发现，最大的动物只有两种，陆地上是大象，海洋里是鲸。次一级的动物，海洋里有鲨鱼、海豚、海象和海豹等，陆地上有马、牛、驴、老虎和狮子等，在个体尺度上都要小得多，但物种数量要多得多。更小的动物，陆地上是狼、狐狸，各种鸟类和鸡、猫、兔等，海洋里是各种各样的龟、虾、蟹、鱼，物种就更多了。以此类推，从昆虫到微生物，个体愈小，种类则愈多。植物也是如此，从乔木到灌木到小草到藻类，个体愈来愈小，种类却愈来愈多。整个生命世界，从大到小，构成了一座上尖下大的金字塔。由此可见，、生物个体的尺度和物种的数量之间，有着明显的规律。
于是又想到了恐龙的灭绝。在地质上称为中生代的早期，地球上演化出了巨大的恐龙。根据出土的化石来看，当时最大的恐龙大约有23米长，比现在的大象大一倍还多，但却同样生活在陆地上，看上去与上述的论断似乎是有矛盾的。但是，必须指出的是，那时候，地球上所有的大陆都还是连在一起的，叫做泛大陆，或者联合古陆，也许正因如此，巨大的恐龙才有可能演化出来，并且生存下去。到了中生代的中期，即大约1亿多年以前，由于地幔对流和板块运动的结果，原来的联合古陆四分五裂，这就是所谓的“大陆漂移”。结果，大陆的规模变小了，而恐龙庞大的躯体，大大，超出了大自然所能允许的尺度，于是便从地球上、，消失了。迄今为止，人们对恐龙灭绝的原因，做出了各种各样的猜测，但是最根本的原因，可能还是因为它们过于冒进，不仅长出了如此庞大的身躯，而且种类也多得难以计数。大约正因如此，所以联合古陆一解体，恐龙们便失去了生存的基础。
人类也是如此，个子不可能长得太高太大，人种也不可能太多。如果人的身高可以长到几米甚至十几米，大风一吹就会腰折，很难生活下去。当然，长得太小也不行，例如只有几十厘米，像是小人国似的，很容易成为其他动物的猎物，怎么发展人类文明呢?实际上，在人类进化的历史上，也曾出现过比现在的人类更加高大的人种，例如曾经生活在美洲北极地区的多塞特人，就比现在的因纽特人高大得多。据说，多塞特人非常强壮，一个人就能扛起一头几百千克的海象，而现在的因纽特人，要搬动一头海豹都很吃力。但是，后来他们却消亡了。由此看来，现在人类身体的大小，可能是最合适在地球上生存的。
不仅如此，各种生物在生存空间和资源分配上，也都自然得当、井然有序，有着一定的规律。例如，森林、灌木和小草，各自占有自己的空间。动物也是如此，从大到小，各有自己的生活领域。而且，食肉动物各有自己的猎取对象，食草动物各有自己爱吃的食物，互不干扰，分而食之，看上去真是配合默契。例如，在北极，鼬鼠只能吃旅鼠，狐狸除了旅鼠之外，还可以抓只兔子之类的换换口味，但却从来不打驯鹿的主意。狼的眼睛则盯着驯鹿和麝牛，甚至对兔子都不屑一顾。而在世界其他地方，老虎和狮子的眼睛盯着的都是野牛和羚羊之类的大型动物，从不费劲巴力地去追逐兔子和老鼠。只有熊类是例外，从树上的鸟到水里的鱼，从旅鼠到驯鹿，逮着什么吃什么。
俗话说，大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米。一般规律是如此，但是也有例外。有些小鱼敢于向大鱼进攻，例如嗜杀鲸，就可以向比自己大许多的蓝鲸发起攻击。而体格庞大的蓝鲸，虽然是地球上最大的动物，却并不吃大鱼，而是以虾米为食，这叫做大“鱼”吃小虾。那么，海里的情况为什么会如此反常呢?这是由于鲸的反常行为造成的。
从解剖学上来说，鲸的前鳍也是五个手指，与人的双手非常相似。由此，生物学家们断定，鲸本来也是陆地上的哺乳动物。大约6000万年以前，陆地上出现了一个哺乳动物的家族，它们有四条腿，一个尾巴，全身覆盖着皮毛。它们是胎生的，小生命在母亲的肚子里发育，直到成熟才降生，叫做四蹄类。现在的牛、马、羊、河马、犀牛、老虎和狮子等，都是它们的后裔。那时候，这类动物中，有些居住在水边，沿着湖泊海岸寻找东西吃。有时为了捕到水中的食物，不得不下到水里。渐渐地，它们适应了在水中漫步，慢慢学会了游泳，并且能够潜到水下去寻找食物，因此而学会了屏住呼吸。后来它们发现，水下的食物要比陆地上多得多，在水里的时间便愈来愈长，只是偶尔到陆地上来休息。随着时间的推移，它们逐渐适应了大海里更加广阔的环境，陆地上的庇护所已经没有必要了，干脆下到了海里，这就是最初的鲸。
但是，从出土的化石可以看出，最初的鲸比现在要小得多，身体也细得多，后来才发育得愈来愈大，进化到了今天的样子。由此也可以进一步证明，尺度效应确实是存在的。
有意思的是，分子生物学的研究表明，鲸在陆地上还有许多近亲，像牛、羊、猪等双蹄目的动物，都是它的远房亲戚。而与鲸最接近的是河马，这两种动物的某些蛋白质分子的排列，竟有90％以上是完全一样的。然而，河马的身体却比鲸小得多，为什么呢?唯一可能的解释，就是因为河马生活在陆地上，其活动的空间要比鲸小得多，因而受到了尺度效应的限制。
那么，大自然为什么要对生物的尺度大小、物种多少和生物总量实行限制呢?这里由地球的生存空间和资源总量所决定的。地球就这么大，资源也就这么多，不可能养活更大更多的生物。例，如，在一个很小的池塘里，不可能生长出很大的鱼。一个因纽特老猎人告诉我，他在野外生活了几十年，发现了一个很有趣的现象，有一种鱼本来可以长得很大，但在一些小池塘里，它们却在很小时停止了生长。为什么呢?就是因为它们的食物和生存空间都是有限的。2004年，考古学家在印度尼西亚弗洛里斯岛上的一个洞穴里，发现了一具“弗洛里斯人”(又称小矮人)的完整骨骼化石和其他6具骸骨的碎片。骨骼化石属于一位约30岁的成熟女性，身高仅有1米左右，体重约为25千克，头部像葡萄柚那么大，脑量仅为380毫升，只及现代人的四分之一。为什么会这么小呢?就是因为他们生活在一个小岛上，活动空间和食物资源都受到了很大限制的缘故。
地球上生物的尺寸是由谁决定的?所有这些问题，至今还没有人去研究，而且可能也不好研究，因为只有一个星球有生物，没有办法进行对比。如果将来在其他星球上也发现了，生物，而且也进化到了像地球上这样的程度，那时就可以找出规律来了。例如，我们不妨可以设想，月球上如果有生物，最大的动物也许只有地球上的狗那么大，甚至更小。如果进化出人类，身高也许只能长到几十厘米，月球上将是真正的小人国。而木星上如果有生物，最大的动物也许身长可达几百米。如果有木星人，他们的身高也许可达十几甚至几十米，完全是一个巨人的世界，一个个都会是庞然大物。如果木星人入侵地球，看到地球人大概会以为是一群小鸡。当然，地球人也用不着特别害怕，可以跟他们打游击，只要能坚持下去，就会取得最后的胜利。因为他们的个子太高，超出了地球上所能允许的尺度，用不了多久，就会受到尺度效应的制约，像恐龙那样从地球上消失。(文章代码：2015)
责任编辑 蒲 晖
不仅如此，如果把动物按大小分成几个等级，将会发现，最大的动物只有两种，陆地上是大象，海洋里是鲸。次一级的动物，海洋里有鲨鱼、海豚、海象和海豹等，陆地上有马、牛、驴、老虎和狮子等，在个体尺度上都要小得多，但物种数量要多得多。更小的动物，陆地上是狼、狐狸，各种鸟类和鸡、猫、兔等，海洋里是各种各样的龟、虾、蟹、鱼，物种就更多了。以此类推，从昆虫到微生物，个体愈小，种类则愈多。植物也是如此，从乔木到灌木到小草到藻类，个体愈来愈小，种类却愈来愈多。整个生命世界，从大到小，构成了一座上尖下大的金字塔。由此可见，、生物个体的尺度和物种的数量之间，有着明显的规律。
于是又想到了恐龙的灭绝。在地质上称为中生代的早期，地球上演化出了巨大的恐龙。根据出土的化石来看，当时最大的恐龙大约有23米长，比现在的大象大一倍还多，但却同样生活在陆地上，看上去与上述的论断似乎是有矛盾的。但是，必须指出的是，那时候，地球上所有的大陆都还是连在一起的，叫做泛大陆，或者联合古陆，也许正因如此，巨大的恐龙才有可能演化出来，并且生存下去。到了中生代的中期，即大约1亿多年以前，由于地幔对流和板块运动的结果，原来的联合古陆四分五裂，这就是所谓的“大陆漂移”。结果，大陆的规模变小了，而恐龙庞大的躯体，大大，超出了大自然所能允许的尺度，于是便从地球上、，消失了。迄今为止，人们对恐龙灭绝的原因，做出了各种各样的猜测，但是最根本的原因，可能还是因为它们过于冒进，不仅长出了如此庞大的身躯，而且种类也多得难以计数。大约正因如此，所以联合古陆一解体，恐龙们便失去了生存的基础。
人类也是如此，个子不可能长得太高太大，人种也不可能太多。如果人的身高可以长到几米甚至十几米，大风一吹就会腰折，很难生活下去。当然，长得太小也不行，例如只有几十厘米，像是小人国似的，很容易成为其他动物的猎物，怎么发展人类文明呢?实际上，在人类进化的历史上，也曾出现过比现在的人类更加高大的人种，例如曾经生活在美洲北极地区的多塞特人，就比现在的因纽特人高大得多。据说，多塞特人非常强壮，一个人就能扛起一头几百千克的海象，而现在的因纽特人，要搬动一头海豹都很吃力。但是，后来他们却消亡了。由此看来，现在人类身体的大小，可能是最合适在地球上生存的。
不仅如此，各种生物在生存空间和资源分配上，也都自然得当、井然有序，有着一定的规律。例如，森林、灌木和小草，各自占有自己的空间。动物也是如此，从大到小，各有自己的生活领域。而且，食肉动物各有自己的猎取对象，食草动物各有自己爱吃的食物，互不干扰，分而食之，看上去真是配合默契。例如，在北极，鼬鼠只能吃旅鼠，狐狸除了旅鼠之外，还可以抓只兔子之类的换换口味，但却从来不打驯鹿的主意。狼的眼睛则盯着驯鹿和麝牛，甚至对兔子都不屑一顾。而在世界其他地方，老虎和狮子的眼睛盯着的都是野牛和羚羊之类的大型动物，从不费劲巴力地去追逐兔子和老鼠。只有熊类是例外，从树上的鸟到水里的鱼，从旅鼠到驯鹿，逮着什么吃什么。
俗话说，大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米。一般规律是如此，但是也有例外。有些小鱼敢于向大鱼进攻，例如嗜杀鲸，就可以向比自己大许多的蓝鲸发起攻击。而体格庞大的蓝鲸，虽然是地球上最大的动物，却并不吃大鱼，而是以虾米为食，这叫做大“鱼”吃小虾。那么，海里的情况为什么会如此反常呢?这是由于鲸的反常行为造成的。
从解剖学上来说，鲸的前鳍也是五个手指，与人的双手非常相似。由此，生物学家们断定，鲸本来也是陆地上的哺乳动物。大约6000万年以前，陆地上出现了一个哺乳动物的家族，它们有四条腿，一个尾巴，全身覆盖着皮毛。它们是胎生的，小生命在母亲的肚子里发育，直到成熟才降生，叫做四蹄类。现在的牛、马、羊、河马、犀牛、老虎和狮子等，都是它们的后裔。那时候，这类动物中，有些居住在水边，沿着湖泊海岸寻找东西吃。有时为了捕到水中的食物，不得不下到水里。渐渐地，它们适应了在水中漫步，慢慢学会了游泳，并且能够潜到水下去寻找食物，因此而学会了屏住呼吸。后来它们发现，水下的食物要比陆地上多得多，在水里的时间便愈来愈长，只是偶尔到陆地上来休息。随着时间的推移，它们逐渐适应了大海里更加广阔的环境，陆地上的庇护所已经没有必要了，干脆下到了海里，这就是最初的鲸。
但是，从出土的化石可以看出，最初的鲸比现在要小得多，身体也细得多，后来才发育得愈来愈大，进化到了今天的样子。由此也可以进一步证明，尺度效应确实是存在的。
有意思的是，分子生物学的研究表明，鲸在陆地上还有许多近亲，像牛、羊、猪等双蹄目的动物，都是它的远房亲戚。而与鲸最接近的是河马，这两种动物的某些蛋白质分子的排列，竟有90％以上是完全一样的。然而，河马的身体却比鲸小得多，为什么呢?唯一可能的解释，就是因为河马生活在陆地上，其活动的空间要比鲸小得多，因而受到了尺度效应的限制。
那么，大自然为什么要对生物的尺度大小、物种多少和生物总量实行限制呢?这里由地球的生存空间和资源总量所决定的。地球就这么大，资源也就这么多，不可能养活更大更多的生物。例，如，在一个很小的池塘里，不可能生长出很大的鱼。一个因纽特老猎人告诉我，他在野外生活了几十年，发现了一个很有趣的现象，有一种鱼本来可以长得很大，但在一些小池塘里，它们却在很小时停止了生长。为什么呢?就是因为它们的食物和生存空间都是有限的。2004年，考古学家在印度尼西亚弗洛里斯岛上的一个洞穴里，发现了一具“弗洛里斯人”(又称小矮人)的完整骨骼化石和其他6具骸骨的碎片。骨骼化石属于一位约30岁的成熟女性，身高仅有1米左右，体重约为25千克，头部像葡萄柚那么大，脑量仅为380毫升，只及现代人的四分之一。为什么会这么小呢?就是因为他们生活在一个小岛上，活动空间和食物资源都受到了很大限制的缘故。
地球上生物的尺寸是由谁决定的?所有这些问题，至今还没有人去研究，而且可能也不好研究，因为只有一个星球有生物，没有办法进行对比。如果将来在其他星球上也发现了，生物，而且也进化到了像地球上这样的程度，那时就可以找出规律来了。例如，我们不妨可以设想，月球上如果有生物，最大的动物也许只有地球上的狗那么大，甚至更小。如果进化出人类，身高也许只能长到几十厘米，月球上将是真正的小人国。而木星上如果有生物，最大的动物也许身长可达几百米。如果有木星人，他们的身高也许可达十几甚至几十米，完全是一个巨人的世界，一个个都会是庞然大物。如果木星人入侵地球，看到地球人大概会以为是一群小鸡。当然，地球人也用不着特别害怕，可以跟他们打游击，只要能坚持下去，就会取得最后的胜利。因为他们的个子太高，超出了地球上所能允许的尺度，用不了多久，就会受到尺度效应的制约，像恐龙那样从地球上消失。(文章代码：2015)
责任编辑 蒲 晖