揭開人類皮膚大多"赤裸"在外的真相
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對于很多哺乳動物(不僅是大型哺乳動物)來說,保持身體涼爽是一個(gè)大難題,尤其是它們生活在燥熱環(huán)境并因?yàn)殚L距離行走和奔跑而產(chǎn)生大量熱量時(shí)。它們必須及時(shí)調(diào)節(jié)身體內(nèi)部溫度,如果過熱,一些器官和組織(特別是大腦)就會受到損傷。
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哺乳動物用多種策略防止身體過熱:犬類選擇喘氣的方式;大多數(shù)貓科動物在晚間涼爽時(shí)段最為活躍;羚羊則把動脈血中的熱量轉(zhuǎn)移到已通過呼吸冷卻過的小靜脈血中。但對于包括人類在內(nèi)的靈長類動物來說,出汗是主要的散熱方式——皮膚分泌汗水,汗水蒸發(fā)時(shí)就會帶走體表的熱量。這種全身降溫機(jī)制與蒸發(fā)冷卻器(也稱散熱器)的原理相同,能極有效地防止大腦及身體其他部位因過熱而受損。
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然而,出汗的方式也不盡相同。哺乳動物的皮膚擁有三種腺體——皮脂腺(Sebaceous gland)、頂泌汗腺(apocrine gland,也稱大汗腺)和小汗腺(eccrine gland),汗液就是由它們共同制造的。在大多數(shù)哺乳動物中,皮脂腺和頂泌汗腺是主要產(chǎn)汗腺體,位于毛囊基部附近。它們的分泌物會在毛發(fā)上形成一層油性的、有時(shí)呈泡沫狀的混合物(在奔跑的賽馬身上就能看到這樣的汗液)。這種出汗方式雖然有助于降溫,但降溫程度很有限。美國艾奧瓦大學(xué)的小G·埃德加·??耍℅. Edgar Folk, Jr.)和同事在20多年前就證實(shí),當(dāng)動物皮毛變得潮濕、被黏稠的油性汗液纏結(jié)在一起時(shí),散熱效果就會大打折扣。這是因?yàn)檎舭l(fā)發(fā)生在毛發(fā)表面而非皮膚表面,毛發(fā)的雜亂無章阻礙了熱傳遞。在熱傳遞效率降低,可能威脅機(jī)體健康的情況下,動物必須大量飲水,而此時(shí)往往又沒有現(xiàn)成的飲用水。因此,在酷熱的夏天,如果全身長著毛發(fā)的哺乳動物被迫激烈地或長時(shí)間運(yùn)動,就可能因熱衰竭而虛脫。
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人類不僅沒有毛發(fā),還擁有數(shù)量極多的小汗腺(200萬~500萬個(gè)),每天能分泌多達(dá)12升的稀薄水性汗液。小汗腺并非聚集在毛囊附近,而是靠近皮膚表面,通過微小的毛孔排放汗液。裸露的皮膚,再加上汗腺直接將水性汗液分泌到皮膚表面,而不是聚集于皮毛上,使得人類可以非常有效地釋放過剩熱量。2007年,美國哈佛大學(xué)的丹尼爾·E·利伯曼(Daniel E. Lieberman)和猶他大學(xué)的丹尼斯·M·布蘭博(Dennis M. Bramble)在《運(yùn)動醫(yī)學(xué)》(Sports Medicine)上發(fā)表論文指出,人類的散熱系統(tǒng)非常高級,以至于在酷暑天舉行的馬拉松比賽中,一個(gè)人可以戰(zhàn)勝一匹馬。(本文選自《環(huán)球科學(xué)》2010年第3期 封面故事《“赤裸”的真相》)
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