緯度與氣溫影響著現(xiàn)代人的頭骨 _神秘

（）據(jù)中國氣象報（趙曉妮）：人類在地球上生活了幾百萬年，避免不了因適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚨粝律羁汤佑?。我們在小學(xué)課本上就得到這樣的知識：生活在赤道附近的黑種人頭型偏小，鼻子較闊，有著抵御酷熱氣候的“面目”；生活在寒帶、溫帶的高緯度地區(qū)的白種人為了抵御嚴(yán)寒，往往有一個比住在濕熱地區(qū)的人更鉤的鼻子……可以說，人類在影響地球的同時，也在被氣溫等自然因素“雕琢” 。
除了氣候?qū)ξ骞俸蜕砀叩摹翱坍嫛保袊茖W(xué)院古脊椎動物與古人類研究所潘雷發(fā)現(xiàn) ，人類頭面部形態(tài)特征具有適應(yīng)性，現(xiàn)代人群頭面部表面積在全球范圍內(nèi)有緯度性變化，也與當(dāng)?shù)販囟扔忻芮新?lián)系。
緯度與氣溫影響著現(xiàn)代人的頭骨
潘雷告訴采訪人員，很久以前就有研究者探究人類顱骨的大小、體積是否與他們居住地區(qū)的緯度、氣候有關(guān)，在上世紀(jì)80年代已經(jīng)有人依靠游標(biāo)卡尺等手工測量儀器做過此類研究。由此得到的數(shù)據(jù)除了顱容量（也就是腦的體積）是三維數(shù)據(jù)以外，其他大多數(shù)都是線性數(shù)據(jù)，比如顱骨長度、寬度等。當(dāng)時的研究證明，總的來說，高緯度、寒冷地區(qū)的人，腦體積比較大，頭頂比較高聳，整個頭骨更加接近球體，而熱帶地區(qū)的人正好相反。
現(xiàn)在的研究者仍然采用現(xiàn)代人的頭骨作為研究材料，但與前人不同的是，技術(shù)水平已經(jīng)飛速提高，能夠采用三維激光表面掃描技術(shù)，建立頭骨的三維虛擬模型，用軟件來測量頭骨特定部分的表面積；并結(jié)合當(dāng)?shù)氐木暥取鉁財?shù)據(jù) ，進(jìn)一步研究頭骨形態(tài)在不同緯度不同環(huán)境的分布。這是一種探索性的嘗試。
結(jié)果顯示，緯度越高、氣溫越低，當(dāng)?shù)厝巳侯^蓋部表面積越大；處于低緯度、熱帶環(huán)境的人群則反之。而顴骨面積則與緯度沒有顯著聯(lián)系，只與氣溫有關(guān) 。氣溫越低，當(dāng)?shù)厝巳猴E骨表面積越大；低緯度、熱帶環(huán)境的人群則反之。頭顴指數(shù)（即顴骨與頭骨面積的比例）也只與氣溫呈負(fù)相關(guān)，與緯度沒有顯著聯(lián)系。
為什么人類頭部的形態(tài)會被環(huán)境“改變”
上世紀(jì)80年代的研究者們認(rèn)為，人類頭部形態(tài)改變主要與頭部的溫度調(diào)節(jié)有關(guān)，潘雷認(rèn)為也是如此。當(dāng)然人類作為高等動物，有社會行為、生活習(xí)慣、文化現(xiàn)象，并且能自發(fā)地改造環(huán)境，因此可能也有其他原因。但是目前無法證明其他原因能夠在全球范圍內(nèi)造成這種趨勢，所以溫度調(diào)節(jié)仍是唯一有說服力的解釋。
【緯度與氣溫影響著現(xiàn)代人的頭骨】人們在感覺到冷的時候，會本能地收縮肢體，甚至把身體蜷成一個球形；而覺得熱的時候，又會盡量舒展身體。這是人類與生俱來的本能，也是一種非常有效的調(diào)節(jié)體溫的方式。當(dāng)體積不變時，在所有三維形體中，球體的表面積是最小的。寒冷環(huán)境下收縮肢體也是這個道理，減小了與外界接觸的表面積，也就有效地減少了通過皮膚散發(fā)到外界的熱量。反之，感到熱的時候需要向外界散發(fā)熱量，伸展肢體就增大了與外界接觸的表面積。
如果說人們感覺到溫度變化時，暫時改變身體姿態(tài)是出于本能，那么哺乳動物包括人類的體型在全球范圍內(nèi)的分布就來自外界環(huán)境的長期作用。研究發(fā)現(xiàn)，人類頭面部形態(tài)在不同緯度、氣候條件下的分布，也可能基于相同的原理，與頭部溫度的調(diào)節(jié)有關(guān) 。
其他哺乳動物相比，人類十分特殊。幾百萬年前，生活在非洲的人類祖先是四足行走的，在轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷⑿凶咭院螅夥烹p手，開發(fā)了上肢功能，才發(fā)展了大腦。然而人類體態(tài)的改變，也引起了一些腦血管流體壓力的變化，簡單來說就是某些承擔(dān)著腦部溫度調(diào)節(jié)的血管，隨著人類發(fā)展了直立姿態(tài)，不能像在四足行走時那樣運(yùn)轉(zhuǎn)了。但急劇增長的大腦對溫度要求很高，顱內(nèi)小幅度的溫度變化都可能造成致命后果，人類的活動性又很強(qiáng)，有時身體能產(chǎn)生大量熱量需要迅速調(diào)節(jié)，因此擁有高效的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)非常重要。
為何頭蓋部和顴骨與當(dāng)?shù)鼐暥葰鉁赜新?lián)系
人類發(fā)展了直立行走姿態(tài)以后，逐漸演化出了“導(dǎo)靜脈”以及相關(guān)靜脈網(wǎng)絡(luò)，主要分布在頭頂下方、顱骨內(nèi)表面，起到調(diào)節(jié)顱內(nèi)溫度的效果，進(jìn)一步通過頭骨、皮膚與外界進(jìn)行熱量交換。這些區(qū)域也恰好是直立姿態(tài)下頭部接受陽光照射的主要區(qū)域。所以導(dǎo)靜脈所涉及的這些頭骨區(qū)域，也可能起到溫度調(diào)節(jié)作用。這不僅關(guān)系到日常生活的舒適，還關(guān)系到人類的生存。
頭蓋部不僅以對流方式與外界進(jìn)行熱量交換，還接受來自太陽的熱輻射，全球范圍內(nèi)熱輻射強(qiáng)度大致隨緯度升高而減小。赤道地區(qū)和一些高海拔地區(qū)，日光的熱輻射（如紫外輻射）很強(qiáng)，如果長時間暴露在強(qiáng)日光的輻射下，不但對視力有損害，還可能誘發(fā)致命的神經(jīng)系統(tǒng)障礙，如日射病等。低緯度地區(qū)人群頭蓋部表面積較小，就能減少接受到的日光輻射，減少這種情況的發(fā)生。而高緯度地區(qū)日光輻射強(qiáng)度較弱，時間也較短，如果接受不到足夠的陽光照射，可能致使骨骼、軟骨發(fā)育不良，因此人群頭蓋部面積較大，可接受充足的日光照射，在使得頭部溫暖的同時，也保證了正常發(fā)育。
而顴骨與頭蓋部情況不同。直立狀態(tài)下顴骨很少接受陽光直射，但仍然有著調(diào)節(jié)頭部溫度的功能。因此與緯度沒有明顯聯(lián)系，而依然與當(dāng)?shù)販囟认嚓P(guān) 。但由于人們的顱容量隨緯度升高而增大，也許顴骨面積增大是伴隨這一變化而產(chǎn)生的。另外，顴骨與面部很多其他骨骼有關(guān)聯(lián)，也與語言、咀嚼、面部表情等相關(guān)，因此影響顴骨性狀的因素比較復(fù)雜。例如極地地區(qū)的人群，由于食物非常粗糙，因此咬肌發(fā)達(dá) 。相應(yīng)地，顴骨也寬扁粗壯。
研究幫助了解人類演化之路
頭骨的不同區(qū)域，受到外界環(huán)境長期影響以后，響應(yīng)方式有區(qū)別。有一些特征例如頭蓋部面積，代表著適應(yīng)性，其實與我們的生存是息息相關(guān)的，而有些特征的決定因素就比較復(fù)雜。
潘雷表示，我們目前已經(jīng)建立了全球多個人群的數(shù)據(jù)庫，以滿足以后的對比研究。
實際上，在古人類學(xué)研究中，一個重點問題就是某些體質(zhì)特征的來源。假設(shè)在我國發(fā)現(xiàn)古人類頭骨化石，這個頭骨化石體積比較小，頭頂?shù)桶@和亞洲中、高緯度人群的特征不符合，而類似于低緯度地區(qū)的人群。研究者的任務(wù)就是探討這種特征的來源：這些特征是中性的還是具有適應(yīng)性。依據(jù)這次研究，科學(xué)家就可以推斷，如果真的發(fā)現(xiàn)這樣的化石，那么這個個體就有可能擁有來自低緯度地區(qū)的祖先，而且頭骨的這一特征本身是具有對低緯度炎熱環(huán)境的適應(yīng)性的。這些研究既能幫助了解過去人類演化之路，也能在氣候波動劇烈的現(xiàn)在和未來，對人類未來的演化方向提供一些有價值的參考信息。