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运动方式与环境与对大脑进化产生的影响

(2014-04-04 17:44:30)
标签:

保健

健康

美容

食疗

养生

分类:
               http://newpaper.dahe.cn/hnsb/res/1/20100325/50201269459625718.gif
     人类的智力进化问题仍然是一个经科学界长期探索而未解之谜,困扰着对此感兴趣的人们,以前本人发表的“新视角解读人类进化之谜”一文,用自然选择、获得性遗传、运动方式对大脑进化的影响,解释了为什么是人类进化成了具有高等智慧的动物,还有那些自然界中较为聪明的动物产生的原因。这篇文章尽管在道理上能说的通,但因为没有证据支持,因此还只是个假设的观点。下边根据我找的数据进行对比,使这种说法更有说服力与可信度,在写前篇新视角解读人类进化之谜之时,我并没这样的数据,发现这篇数据后,与我的观点进行了详细的对照,结果是基本相符的。
1、人类的智力进化是否与直立行走有关?
在人类进化过程中,是先有走立行走,然后产生了智力提高,还是先有智力的大幅提高,然后因使用工具的需要而产生了直立行走呢?在南猿产生直立行走以后,发现了大量的脑容量增加的化石证据,在现代猿类平均脑重400左右的基础上,南猿脑重445g左右,能人: 脑重675g左右,直立人 :爪哇猿人[属于早期直立人]: 脑重890g左右,北京猿人[属于晚期直立人]: 脑重1080g左右 ,这里不用多述,是公认的事实。哪么现在的人类古化石证据中有没有身体未产生直立行走特征,而发现脑容量较大的案例出现?就显现的非常重要了,但答案是否定的,在人类的古化石中并未发现脑重增加而未有产生直立行走的种类化石证据,因此有充分的条件可以认为,人类的智力与脑重的进化产生于直立行走以后,也就是说猿类直立行走以后,一定有一种因素促使了脑重与智力的进化。从下例提供的资料中我们在试关进行分析。
倭黑猩猩:脑重361克左右,体重39kg。 脑体重比:0.93
阿法南猿:脑重445g左右,体重37.5kg左右,半直立状态(已有相当程度的直立行为(有争议),暂称为半直立状态 )。脑体重比:1.19
能人: 脑重675g左右,体重36kg左右 ,基本直立 脑体重比:1.86
直立人 :爪哇猿人[属于早期直立人]: 脑重890g左右,体重53kg左右 ,完全直立 。 脑体重比:1.68
北京猿人[属于晚期直立人]: 脑重1080g左右 ,体重53kg左右,完全直立 。 脑体重比:2.04
以上数据是综合雌雄混合平均值。数据中之所以取倭黑猩猩做为参考值,是因为倭黑猩猩与南猿的体重较为近似,以便加以说明。猿类在近千万年的生活中脑容量未发生基本的变化,但是从阿法南猿已有相当程度的直立行为开始,发现脑容量也开始增加了,从体重方面来看与倭黑猩猩相似,但脑重增加的接近20%,而脑体重比增加接近30%,变化更为明显。至能人阶段,锁骨与现代人相似,手骨和足骨比现代人粗壮,比较相似,头骨的骨壁薄,脑重达到680毫升。说明能人已处于直立状态,却恰恰是这样的时候脑重发生了显著的增长,在体重没有增加的情况下,脑重增长了50%,脑体重比同比增长,这两种情况下的直立程度与脑重的的正相应增长是巧合吗?发如果不是巧合,我们有理由相信是直立行走行为导致了某种促使猿人脑重与智力增长的因素。
至早期直立人爪哇猿人阶段,人的大脑重量仍然在增长,达到到接近900克,但这个时候人类的体重增加很快,所以脑体重比数值没有相应略小一些,到晚期直立人北京猿人阶段,脑重依然在增长,达到1080克,这时体重不再增长,与爪哇猿人大致相同,但脑体重比增加到了2.04左右。现代人平均脑重达到1395克左右,平均体重达到62.5公斤,脑体重比为2.23。从直立人早期与后期体重、身高的增加与大规模的世界范围内的迁移来看,极有可能是能人阶段制造工具后增加了猎食能力,使身高与体重得到了增长,以及在内部合作的情况下,对大型肉食动物防御能力的有效提高,才能产生向世界范围内的迁移性活动。猿人直立以后,大脑仍然有一个继续发展的过程,我认为这与直立以后身体活动的复杂性与语言的逐渐产生有关联,应当有一个起始缓慢,中间增长较,后期完善的过程,并非直线型发展。
    既然有理由认为是直立行走行为导致了某种促使猿人脑重与智力增长的因素。哪么这种因素是什么呢?在哺乳动物中,只有人类是行走的,而恰恰是人类进化出了高级智慧,其中是否会有什么关联吗?从身体与地面平行的四肢行走方式改变为双腿直立的方式,是一种物理性的改变,这种物理性的改变中是否存在能够促进大脑的进化因素呢?我们试着进行分析,然后用这种分析结果对照更多的哺乳动物进行分析对比。
动物世界存在着残酷的激烈竞争,弱肉强食、适者生存,形成严密的食物链条,在哺乳动物范围内,在生存竞争压力下,大多数动物都要形成快速灵活的反应能力,迅速奔跑的能力,接近于物种运动能力的极限,以猎取或逃跑,因此身体结构就必须形成发达的四肢,头部重量与身体必须形成合理的比例关系,也就是说大脑与头部重量必须保持在一个适于极限运动的合理范围内波动,并有一个最佳的身体结构比例值,才能在生存竞争与自然选择中保持生存优势,使物种延续至今天。当然,对于极限型运动的动物来讲,大脑的重量很少,增加几克、几十克,对于哪些大型动物来讲,并不会引起身体结构比例失调,但问题在于,增加大脑的重量就必须增加头部保护颅骨重量的几十倍、几百倍以上,才能保护大脑的安全,经得起极限运动时的激烈碰撞与震荡,如此就是引起运动比例的失调,成为生存竞争中的弱者。反而被淘汰。这种因生存激烈竞争导致的进化方向,耗尽了每一个个体生命的各种力量、潜能,在暴力斗争的生存模式中,交配的规则,也是有权力延续后代的基因都是以力量型为主要特点,而非智力型。从而使动物不可能进化出象人类一样的智智慧来。
    而猿类直立行走以后,能够用双腿直立行走的猿人,与其它动物相比较而言,身体的运动速度大为降低,头部的重量主要由自身的颈部的骨骼来承担,不那么剧烈的头部活,主要是在骨骼承重下由相关的肌肉配合完成,尤如一个轴承,因此在头部频繁的活动中所需要消耗的能量大为减少,节省了头部运动时的大量能量,改变了动物式的原来在身体与头部平衡的条件下,主要由肌肉来承担的方式。这是与其它动物的重要区别。另一方面,直立人相对缓和的身体行动,力量与运动速度的降低,以及头部重量主要由骨骼来承担的特点,虽然直立行走方式会产生对身体结构比例进行重新调整,产生新的重量比例关系,以符合直立行走以后的身体运动原理,但与动物相比较,不在要求哪么严格的比例关系,头部略大一点或小一点,因动动速度相对缓慢,对生在影响会相对减小。不再要求形成动物式的厚重颅骨,来保护大脑,消除了动物式的因快速有力的运动而产生的对大脑重量的限制,这样就在原有的生理基础上,有条件地打开了大脑质量发育成长的空间。另一方面,直立人在活动时要时刻保持身体平衡,在四肢动物看来尤如杂技表演,而正是这种杂技表演,活动的复杂性增加,刺激大脑质量与活跃度的增加,需要要在自我平衡的条件下前后左右运动,还需要在前肢双手的灵活配合下做出一系列复杂连贯的动作,要完成这些复杂多变的、全身性的有序的系列动作,需要支配这些动作的大脑内部相关区域的神经元、突触在原有的基础上,就必须进一步发育成长,增加新的功能,而直立方式又相对消除了对大脑重量增长的限制,从生理进化方面讲,猿人的颅骨有向重量减轻,厚度变薄方向进化趋势,而直立人的大脑在复杂的身体活动剌激下却有继续进化,重量增加的要求,然而整体上并不增加头部的总重量,仍能适应直立的状态下进行活动,于是产生了脑质量逐渐增加,脑颅变薄、变轻,如果大脑增加不到1千克的重量,达到1.3—1.4千克,甚至不用增加头部的总体重量,相对于自身平均70多千克的体重来说,直立人这种缓慢的身体活动方式,加上头部重量主要由骨骼来承担特点,无论从生理结构还是生活方式上都不会带来明显的影响,在外因条件——身体复杂活动与原始生活、生产活动的刺激下,充分刺激大脑神经细胞的进一步增加、成长和产生新的功能,在内因——有潜在的智慧要求与允许大脑质量增长的生理条件,有良好的培育智力发展的恒温条件与胎生哺乳生育方式,使得直立人大脑相应的意识活动由简单变为复杂,由低级变为高级。经过一个相当慢长的历史演化时间,直立人的大脑质量越来越大,智力活动越来越强,于是人的意识特征逐渐产了。所以说:人类大脑功能进化的完成,是外部环境条件与自身内部条件共同推动的结果,内外条件都不能缺少的条件下才能进化成功。
当然,在猿人进化的初期,交配规则仍然是力量型竞争为主要特点,选择延续后代的基因也并非智力型,然而,从古猿类产生大量直立行走的现象上来看,肯定有环境条件方面的原因,迫使猿类要产生直立行走行为,使这种产生直立行走的猿类,有更好的适应生存能力,有着更高的生存机率,在这个环境中不能适应直立行走的猿类逐渐被淘汰。也有可能是某种猿类,使用了极为简单的工具,如小木棍,来掏蚁穴、蜂穴,改变了食物质量,从而使体质更优越并伴随产生了直立行走。
总合以上观点,哺乳动物智力进化的特点为:1、复杂的肢体活动或外部环境条件,是激发智力增长的必要条件,2、身体活动方式或环境有允许大脑质量增长的空间,3、动物本身有较长的寿命,以培育智力的发展。
现根据以上的观点,对照下表脑体重比数据部分动物进行分析
    脑体重比的一般规律是,体重越大的动物,脑体重比越小,体重越小的动物,脑体重比越大,老鼠的脑体重比就与人类这种高等智慧的数值相似,大象是一种智力较高的动物,脑重4680克,是陆地中脑重最大的动物,体重为近两吨,却比脑重只有223克,体重为155公斤的狮子相似。有相近体重的动物脑体重比,才有较高参考价值。
1、猩猩类、马来熊:均为树栖动物,在树上运动与地面上运动要复杂的多,身体活动复杂系数最大。猩猩类有一双灵活的双手,并有一定的直立行为,平均体重在114——39之间,它的脑体重比达到了0. 72——0.93之间。是陆地动物中最为聪明的动物。马来熊体重为40,脑重为354,它的脑体重比达至0.89,与猩猩类近似。这种大型树栖动物都进化出了较大的脑重与脑体比。
2、:狮子、老虎、黑熊等地面活动的四肢动物:狮子是一种草原动物,运动速度极快,尽管十分凶狠,但身体活动复杂程度一搬,从我的观点分析,它应属于脑体重比较小的动物,从图表中可以看出,它与近似体重的动物相比,它的脑体比最小。黑熊具有爬树能力,但以地面生活为主,并有一定的直立行为,且运动速度比狮子、老虎要慢一些,它与老虎一样,一搬生活在森林较多的地方,然而森林环境中生活要比草原环境相对复杂,随之动物的身体活动复杂程度也会相应增加,因此从图表中可以看出黑熊与老虎的绝对脑重都比狮子大,而体重都比狮子小,其中黑熊符合身体活动方式有允许大脑质量增长的空间观点的条件相对而言较高,因此黑熊它的脑重与脑体比在这三种动物中最大。
3、海豚、海狮、海犳、海象、海獭:它们生活在海洋或部分时间生活在海洋中的哺乳动物,其中海豚符合有允许大脑质量增长的空间的条件最高,甚至超过了人类,因为它的头部与身体是为一体的,有效的保护了大脑的安全,脑重量的大小,对于事个身体而言,几乎没有影响,在水环境中,没有陆地动物哪种在运动时头部因可能受到激烈的撞击,而必须形成厚重的颅骨来保护大脑的安全,它的身体与头部重量在水的浮力作用下,在静止状态下为零,左右运动时成弧线型轨迹,与陆地动物相比,大脑质量受限制的严格性来说要小的多,从因此动原理与环境条件上讲,有使脑容量可增长的基本条件。它的脑重可以进化到人类一样的水平,甚至超过人类,但它的身体活动复杂程度一搬,成为世界上最聪明的动物之一,按照人类的社会组织标准,它们已具最简单的社会组织形式。海狮、海犳、海象还未能达到海豚哪种头部与身体成为一体的形式,头部与颈部还能区分出来,海狮、海犳还有着较长的颈椎骨,与陆地动物相似,头部的运动范围与灵活性比海豚高,而使头部与身体的比例关系相对严格,进而使脑重增加的空间相对较小,它与海豚一样,可以利用水的浮力来克服头部的重量,同样没有陆地动物哪种在运动时头部因可能受到激烈的撞击,这些都是使脑重可能增加的有利因素,但它的身体活动复杂程度总体上来讲要比海豚低,可能是因为食物相对丰富的原因,他们大部时间是在陆地上睡觉。脑体重比与陆地动物中相近的都要高。海獭的大半的时间都待在水里,当它上岸时,会把一块块石头搬来构筑一个个漂亮的巢穴。它那个细小的 “手”,以擅于使用工具进食而著名,脑体重比与平均体重30公斤的爱斯基摩犬高近20%,与较数值较高的儿狼相似。
4、4、大象,大象因体型巨大而运动缓慢,脖颈短,因此,相对降低了因极限运动带来的身体结构严格的比例关系,长长的象牙可以起到保持头部的作用,头受到激烈碰撞的概率极小,是脑重可以增长的有利条件,与其它动物相比,它还有一个长长的鼻子,与人类的手功能部分相似,寿命较长,是培育智力增长的重要条件,它的平均脑可以达到4000以上克,最陆地上脑质量最大的动物,但因平均达公斤体过大,而使脑体重比较小(0.12),尽管如此,但与体重只有155公斤的狮子(15)相比,脑体重比相差不并大。它也是陆地上最为聪明的动物之一。
根据以上分析,这些有着较大脑体重比与较为聪明的哺乳动物,在运动方式上或所处的环境中,都有一种能使脑重增加而不影响身体活动因素在在,尽而使生存地位下降。当然,促进大脑的进化与智力的提高还有其它很多因素,甚至还有很多未知的原因,但从以上分析来看,运动方式与环境是哺乳动物脑进化的一个必要条件。
推论:一搬而言,树栖哺乳动物脑体重比要与同体重的陆地动物平均值大一些,体重越大,导致身体的活动复杂性程度越高,脑体重比差距就越大,森林哺乳动物同样因环境复杂的因素,要与哺乳草原动物的物脑体重比大一些,海洋哺乳动物要大于陆地一搬哺乳动物。

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