大象的鼻子為什麼會那麼長?為了能潛水呼吸

封之介

2010年05月19日 14:42   來源：中國青年報   方舟子

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    現存的3種大象(亞洲象、非洲叢林象和非洲森林象)自己組成了哺乳動物的一個目——長鼻目。長長的鼻子是大象最引人注目的特徵。大象的鼻子就像人的手一樣有用，大象用它來抓住食物送到嘴裏吃，用它吸水(一次能吸14升)喝或衝澡，用它當武器鞭打或拋擲敵人，用它擦眼睛，用它向情敵示威，用它相互愛護、打招呼，比如兩頭大象見面時會相互握鼻子，就像人見面握手一樣……

    長鼻子當然是從短鼻子進化來的。根據自然選擇學說，大象祖先的鼻子變得越來越長，是因為長鼻子對它們的生存有優勢。那麼，大象的長鼻子有上述這麼多的用處，究竟哪一個是促進它進化的關鍵呢？

    大象的鼻子還有一個平時不會用到的作用。大象有時要橫渡河流或湖泊，這時它會在河底或湖底走，即使河水、湖水很深，深到把它淹沒了，也難不倒它，因為它可以把鼻子伸到水面上呼吸，就像一根通氣管。其實大象也是游泳高手，能遊幾個小時，本來不必用這麼笨的方法過河，這似乎反映了它的某種本能。大象即使在游泳時，也喜歡高舉著鼻子。據推測，尼斯湖“水怪”就是一頭在游泳的馬戲團大象，它高舉的鼻子被當成了怪物的頭和脖子。

    如果我們人也給自己裝一個像象鼻子那麼長的通氣管，是不是也能像大象那樣潛那麼深呢？一頭非洲象的肩高可以超過4米，但它被水淹沒時，它的肺底部距離水面大約是2米，在這個深度要承受大約150毫米汞柱(mmHg)的水壓。那裏的血管的血壓必須比這還高，不然就沒法把血液灌注給其他組織了。但是肺通過長鼻子通到了水面，肺泡的壓力接近大氣壓，是0mmHg。這樣，在肺的底部，壓力從 0mmHg突然增加到大於150mmHg。

    肺的表面上包裹著兩層薄膜，叫做胸膜。裏面那層膜緊貼在肺上，叫臟胸膜。外面那層貼附在胸腔內面，叫壁胸膜。兩層膜之間是一個密閉的腔隙，叫胸膜腔。胸膜腔裏有一些漿液，起到潤滑作用，減少呼吸時的摩擦。胸膜只是薄薄的一層細胞，厚度只有30微米，裏面有毛細血管，在水深2米時血壓超過了150mmHg。而胸膜腔的壓力接近大氣壓。也就是說，此時胸膜毛細血管的壓力一邊是0mmHg，一邊是150mmHg，血管將會破裂！即使給我們人安一個長鼻子，也沒法像大象那樣潛水，否則會導致內出血。

    那麼，為什麼大象安然無恙呢？早在1681年，都柏林一位醫生在解剖一頭被燒死的大象時，發現有一點很奇怪：看不到大象有胸膜腔。以後的研究也證實了，在大象的兩層胸膜之間，充滿了結締組織，只不過這些結締組織比較鬆散，所以呼吸時還是能夠滑動。大象的胸膜也由厚實的結締組織組成，厚達500微米。胸膜裏的毛細血管被厚厚的結締組織保護起來了。這樣就避免了大象潛水呼吸時發生血管破裂。同樣，為了避免在潛水呼吸時導致肺部下面的橫隔膜破裂，大象的橫隔膜非常厚，厚達3釐米，比其他哺乳動物的厚得多。

    如果對大象來說，潛水呼吸只是像現在這樣偶爾為之，值得對身體構造如此大動干戈嗎？在大象進化的早期，潛水呼吸必定對它們的生存極為重要，重要到它們的身體結構必須出現相應的變化才能繁衍下去。大象的祖先很可能是生活在水中的。

    我們怎麼知道大象的祖先是怎麼生活的呢？一種辦法是把大象和其他哺乳動物進行比較，看哪一種和它的親緣關係最近。通過比較基因序列，人們發現和大象最接近的是生活在水中的海牛目動物(包括三種海牛和儒艮)。大象的一些解剖結構和它的發育過程也和海牛目動物很像，都是水生動物的特徵。

    另一種辦法是找到大象祖先的化石。已經發現的古象化石有400多種，其中最古老的是生活在大約5000萬年前的莫湖象，也叫始祖象。始祖象像豬那麼大，形狀像現在分佈在東南亞和美洲的貘，有一個向前突出的鼻子。貘生活在熱帶叢林的河流和沼澤中，善於游泳和潛水。始祖象的化石是在埃及北部的沙漠中發現的，但是在幾千萬年前那裏覆蓋著亞熱帶雨林和沼澤。有很多證據表明始祖象就生活在河流或沼澤中，以水生植物為食。和始祖象差不多同時的其他古象也是如此。以後隨著氣候變化，森林消失，河流、沼澤乾涸了，才迫使大象改為到陸地生活，但祖先的遺產則繼承了下來。

    大象的鼻子為什麼那麼長？這個問題的答案有點出乎意料，但是很合理：為了能潛水呼吸。長鼻子其他對現在的大象更有用的功能，都是後來衍生出來的。
（責任編輯：徐晶慧）