Question

一个动物体温是否恒定是由什么决定的？

Answer 1

其实无论是恒温与变温，都是为了更好的适应周边的环境，以免被自然淘汰，一种是你变我变，一种是万物皆变唯我不变，以不变应万变。所以两者都是为了更好的生存下去

体能与恒温

那么，为什么大多数的鸟类和哺乳类动物还要浪费热量，维持恒温呢？目前盛行的观点是由美国加州大学的动物学家阿尔伯特·贝内特和美国俄勒冈州立大学的动物学家约翰·鲁本在30年前提出的。他们认为，恒温的进化出自体能的需要。

为了有足够的体能追逐猎物或与同类竞争，鸟类和哺乳类动物需要持续地给肌肉提供大量氧气，这就要求它们的有氧代谢能力高。贝内特和鲁本认为，如果有氧代谢能力高的话，基础代谢率会随之升高，这样身体也就可以维持恒温。换句话说，体能决定恒温。

不过，很多人并不同意这一观点，因为目前没有充分的证据将两者联系起来：有氧代谢能力的高低取决于心血管系统和肌肉，而基础代谢率的高低则主要依靠大脑和内脏器官。

很多爬行动物，比如巨蜥，它们的有氧代谢能力很高，但是基础代谢率却很低。即使是恒温动物，它们也有基础代谢率低的时候，比如一些哺乳类动物和鸟类在休息或冬眠的时候。

此外，这一观点还存在其他争议。兽脚亚目的食肉恐龙，包括迅猛龙，具有很高的有氧代谢能力。多数学者认为它们最终进化成了鸟类，但是，它们是恒温动物吗？如果按照有氧代谢假说来推理，高的有氧代谢能力带来高的基础代谢率，所以它们应该是恒温动物。

但是，提出有氧代谢假说的鲁本坚持认为它们不是恒温动物。他认为，尽管兽脚亚目的食肉恐龙速度迅猛、耐力持久，但它们的基础代谢率可能很低，因为它们可能缺乏鼻甲骨。鼻甲骨是一种长在鸟类和哺乳类动物鼻腔内的精细软骨，可以帮助基础代谢率高的动物减少呼吸中流失的水分。

营养与恒温

如果体能和恒温之间没有必然联系的话，那么，为什么要进化为恒温呢？让我们到荷兰生态研究所马赛尔·克拉森和巴特·诺里特的研究室看看。他们研究的是化学计量学，也就是动物如何摄取它们所需的营养。

人们一直对食草动物存有疑问：它们如何摄取足够的氮以制造体内所需的蛋白质、DNA和RNA。从理论上讲，如果只吃树叶，它们只能摄取过多的碳，而不是足够的氮。事实上，尽管一些爬行动物是食草动物，但是它们并不是纯粹的“素食主义者”。加州大学的罗伯特·埃斯皮诺说：“大多数食草的蜥蜴有时会以虫或小型脊椎动物为食，这样它们就不会缺氮。”

2008年，克拉森和诺里特发现，氮的摄取问题可以解释为什么鸟类和哺乳类动物进化成恒温动物。“如果吃1桶树叶只能满足你每天所需氮总量的五分之一，”克拉森说，“那么，你需要吃5桶树叶。但是，你该如何处置体内多余的碳呢？那就是烧掉它。”

借助线粒体，消耗体内多余的碳；与此同时，产生热量，让身体维持恒温。换句话说，身体在得到足够氮的时候有了意外的收获——恒温。“这个观点极具创意。”美国亚利桑那州立大学的生态化学计量学专家吉姆·阿瑟说。

氮平衡影响着当代动物的行为，但常常被忽略。克拉森的观点同时证明了氮平衡在动物进化历程中影响深远。但是，阿瑟认为，氮平衡是否在恒温动物早期的演化中扮演重要角色，这只能从化石中寻找答案。

那么，化石告诉我们什么呢？哺乳动物的祖先二齿兽和犬齿兽具有很高的有氧代谢率，大概在三叠纪，也就是大约2亿年前，进化成恒温动物。有化石表明，犬齿兽已经具有皮毛和鼻甲骨。但是，有些犬齿兽是食草动物，有些则是食肉动物，我们还不清楚究竟是食草动物还是食肉动物率先进化成恒温动物。

目前公认的最早转变为食草动物的是兽脚亚目恐龙中的铸镰龙。遗憾的是，现存的铸镰龙的化石还无法提供有效的证据。“目前，我们还不知道铸镰龙的基础代谢率。”美国犹他州盐湖城自然历史博物馆的斯科特·辛普森是铸镰龙的发现者之一。他说，“铸镰龙的头骨只有几个化石碎片，我们无法测量它的鼻甲骨，我们甚至还无法确定它是否具有鼻甲骨。”

对此，克拉森承认自己的观点还有待进一步证实。假如是食草动物率先进化成恒温动物，它们的进化动力是清除体内多余的碳。那么，食肉动物的进化动力又是什么呢？这是氮平衡假说难以解释的问题。克拉森也表示，“目前，我们还无法确定，获取足够的氮是恒温系统进化的最初动力。当然，我们也不能否定恒温系统的进化可以支持高效的捕食生活。”

恒温的进化之谜
哺乳类、鸟类以及其它的温血动物都具有恒定的体温。生物学上把动物分成“恒温动物”和“变温动物”两种。比如我们知道，寒带的南极企鹅和热带撒哈拉沙漠的骆驼，它们的体温同样是37℃上下。这些迥然不同的动物为什么都不约而同地选择了体温恒定的生活方式？ 鸟类和哺乳类这些恒温动物，具有高新陈代谢率，从体内产生热，它们也具有精巧的冷却机制，可以帮助保持恒定的体温，而变温动物却没有办法做到这一点。但是这个规则仍有例外；例如，某些温血动物在冬眠期间，可以让自己的体温大幅降低。尽管如此，我们还是要问：大自然为什么会进化出恒温动物？ 若要保持恒温，需要复杂的脑子对身体进行精密控制，所以在已知的物种中，只有非常小比例的生物采取这种进化过程。至于为什么这些物种会如此，科学家还没有一个确切的答案，他们所做的解释，都只是一些假说而已。 一个假说认为，脑在恒温下运作得最好，所以在长期的自然选择中，恒温的动物被选择下来。当然，脑部简单的低等动物，他们所选择的生存方法虽然不同，却是对他们适应自己所处的环境是最有利的。只是对我们而言，恒温是最好的选择。 某些动物能够保持体温恒定的开始时间，几乎恰好和他们从水生变成陆生的时间相吻合。生存于水底下的生物，相当大的程度上，可以避开外界气候变化的影响。特别是在深水中，周围的温度几乎可以保持不变。反过来，生活于地表上的动物则必须承受一天二十四小时的温度变动；他们会经历夜晚和白天、雨天和晴天、刮风和暴风雨。因此，在地表生活的许多生物已经进化到可以快速随机应变的地步。 想想看，当人类的祖先在大草原上被狮子追逐的时候，会是什么样的情境。在奔跑的时候，四肢必须互相协调摆动，而脑部则在估量最好的逃生对策：是该使劲地逃跑，还是简单的棍子抵抗？那棵树有多远，在狮子追上我以前，爬到树上去的机会有多大？家人生存的机会有多大？我的族人会不会来帮我？我是不是可以跳到河里，跳进河去会不会落到鳄鱼的嘴里？在四肢拼命摆动、身上流着汗、肺部用力呼吸的同时，所有这些念头全都会在脑中闪过。不论是人或狮子，思想和行动需要同时运作，这是动物必备的生存之道。 支配人类思想和行动的主宰是脑，这是由几百亿交互连结的神经细胞所组成的线路，奇妙又精巧；狮子的头盖骨里也含有相似数目的神经细胞。假若体温发生变化，必然导致动物体内的各种复杂化学反应呈现出不同的状况，各种激素信息也有所不同。所以，保持恒定的体温是像我们一样复杂的动物的最佳进化选择。否则起伏的脑温可能会导致无法预测的反应，其中一种可能的反应是，假如学习发生在不同的脑温下的话，每次的成果可能都不一样。 现在再回到我们祖先的例子，当他们被狮子追逐的时候，必须要做出决定。他们一定不希望，在自己的手正忙着爬上树的时候，腿还在拼命继续奔跑。当然也不希望，在眼睛看见一块石头的时候，鼻子却认为那是一只狮子。此时当然更不是决定是否该吃一点东西的好时机。反过来，狮子也在做同样的决定，它想尽办法告诉自己，它正在追逐一个原始人类，而不该想这个东西是不是容易消化。动物恒温的脑部在处理涉及同步的决定与行动时，显得快速、可靠又富有弹性，这样动物生存的机率以及把基因传给下一代的机会必然会增加。 这个例子并不是来讨论基本的“捕食者-被捕者交互作用”需要复杂且恒温的脑，而是要解释，像人类和狮子这些生物的脑子，在恒温下才能达到最佳运作状态。这些脑子之所以会如此复杂，是因为这些生物的活动特别错综复杂，其中许多活动属于社会性与组织性的，这也是这些生物一生中无可避免的活动。