首先,我猜,题主所说的“生物”主要是指“动物”,所以,接下来我就撇开“植物”,只讨论动物。
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先说结论:
5 W9 F" H# S- Z' q为什么海洋比陆地更容易演化出巨型动物?因为海水有浮力,且海水比较凉。
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论证:
% M: C# ?; z3 o5 ^( A( } T k- }0 R1,我们知道,一个物体,它尺度上变为原来2倍,那么它表面积就变为原来4倍,体积就变为原来8倍。也就是说,尺度增加的话,表面积跟着增加,体积也跟着增加,但表面积增幅远大于尺度的增幅;而体积的增幅又远大于表面积的增幅。3 O% ]! m& Y) S9 ]+ Q
2,那么对于某种动物来说,如果它向“体积增大的方向演化(当然,演化是没有方向的,这里只为了方便表述)”,那么对于这个生物的挑战是骨骼强度。因为体积/体重的增幅远超过骨骼截面积的增幅。如果体积变得太大,那么骨骼将不足以支撑起那么大的重量——也就是说,它可能会胖死。
7 @" c) K. u# ~, p, L8 |6 e3,体积增大带来的另外一个问题是散热。因为体积的增幅基本等同于细胞数量的增幅、从而基本等同于细胞呼吸散热量的增幅;而生物散热的能力又跟体表面积相关。所以,如果生物长得太大,它散热需求的增加将远超过它本身散热能力的增加——也就是说,它可能会热死。+ P4 R8 J6 p1 i( D
4,但如果这种动物的祖先某一天突发奇想,跑回到大海里去生活了,那么前面两个问题就显得不那么重要了。骨质酥松,没问题,有海水浮力托着你;担心散热?与其担心散热,还不如考虑如何保暖....从保暖这一角度来说,长得大一点,胖一点,反而会更有优势呢!7 X3 ~8 K, h8 s4 p9 M; u
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海里的蓝鲸,作为有史以来地球上存在过、存在着的最大动物,是有一定原因的。, j- W; M2 r( A' O; E6 ^. ]
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! g$ ^/ W0 X k0 f8 a, `关于海洋巨型动物,可参见我的文章:
`8 x9 i" e% |: o4 C$ Q【Infographic】海洋巨物同比例视图 - 知乎专栏 |