03.03 为啥大部分动物鼻子是湿的,皮肤构造还不一样,而人类却不是?

歆琳科普


大部分动物都有湿鼻头,尤其是对那些需要靠嗅觉来谋生的动物,无论食肉动物还是食草动物,毛丛中裸露的湿鼻头是标配,湿鼻头越大,嗅觉越好。因为湿鼻头可以大大改善嗅觉系统的“性能”。下面详细来讲讲:

潮湿的鼻头有助于动物注意风向

如果你往鼻子上涂点水,然后跑步,你会觉得鼻子尖凉凉的,左右摇头你会觉得鼻头的凉的感觉会有所变化。这就是湿鼻头的一个好处。但人类的鼻子上的神经末梢比有湿鼻头的动物少多了,所以你不会觉得有特别大的“感触”。人类手指上的神经末梢很丰富,湿鼻头的这个好处,人类只能用手来体验了。

动物的湿鼻头相当于你把手指放在嘴里蘸了口水之后,然后举起以感受风向。当然如果你不用口水,用水打湿手掌,把自己的“爪子”放在风中体会也是一样的,而且最好闭上眼睛。

你的手掌会感觉到湿冷的感觉,而你手背的汗毛还能感受到风的撩拨,如果你对手吹气,你能体会到吹气的方向。但随着手变干,这种灵敏的感觉就会减弱很多。实际上是水的蒸发带走热量让你的手对空气的流动方向变得敏感了很多。


动物的湿鼻头也有这个作用,而且跟嗅觉结合能够产生具有方位感的立体嗅觉。

对于风向的感知可以向动物大脑发出信号使动物将鼻子指向该方向,这使它们可以沿着随风飘来的微弱的气味的路径行动。这种能力是大量哺乳动物在进化过程中自然选择而来的重要生理特征。



要知道哺乳动物的祖先是生活在地下洞穴中的小型夜行类动物,对于当时在地球上称霸的恐龙来说(即便现在对于鸟类来说),哺乳动物都是弱视和色盲。哺乳动物的视力在动物界算不得优秀。因此嗅觉对于哺乳动物来说显得尤其重要。

而且不同动物的湿鼻头会有一些更细节的生理结构来提升湿鼻头的功效,狗鼻头就比较典型,狗的鼻子除了有特殊的粗糙纹理之外,在鼻翼两侧还有裂口,这些裂口会允许气流从旁侧进入,从而增大单个鼻孔吸入某种气味的可能性,这样就形成了一种更加不对称的气味感觉,提升了狗通过嗅觉来判定气味来源的方向的能力。

上图:狗鼻子鼻翼处的裂口。


动物的湿鼻头为什么没毛而且皮肤纹理特殊?

这跟上面提到的湿鼻头的根本原理是有关系的。因为鼻子要保持湿润,除了上面有分泌液体的腺体以外还必须要容易保湿以及允许液体能够均匀地分布,不至于某些地方液体堆积而另一些地方太干——“雷达”必须平整,不能七翘八拱的。所以动物鼻头上的纹理中的沟壑起着均匀分布分泌液体并保湿的功能。此外动物还可以非常简单地使用舌头来清理和湿润鼻头,让鼻头“刷新”重置为最佳的工作状态。

我们可以做这样两个反向的假设:

  • 如果是非常光滑的皮肤,那么液体可能因为表面重力的原因堆积到鼻头下方,而鼻头上方则会太干。

  • 如果是有毛的皮肤,那么液体很难均匀地在毛囊凸起之间流动,并且动物也无法用舌头清理鼻头了。同时,毛发遮挡了风对水分的蒸发,不利于湿鼻头的发挥效应。

上图:近距离观察一下湿鼻头的“精细”结构。中间的沟槽多半是用来导流多余液体的(下水道,直接接入嘴巴)。


动物的鼻头为什么多是黑色

这和我们人类的皮肤变黑的原因一样——防晒。

黑色素可以吸收紫外线,防止紫外线损伤皮肤深层的细胞。前面已经说了,湿鼻头必须裸露。而裸了,晒伤了咋办?所以,直接上内部防晒层——黑色素细胞全覆盖,搞定。


为什么灵长类动物没有湿鼻头

几乎所有的哺乳动物都有湿鼻头,但除了包括我们自己在内的灵长类动物。我们例外地没有湿鼻头,这不是进化失误或者偶然发生的情况。这是因为:

  • 灵长类视觉更好

  • 灵长类进化出了更灵活的嘴唇

个人猜测这是跟灵长类采食树枝上的果实以及小昆虫之类有关。视觉利于辨别水果是否成熟以及是否有毒,而嘴唇则可以感受果实上的各种纹理细节,以便协调牙齿的动作,例如剥壳、吐皮、吐核、咀嚼等等。

干鼻头让我们的上唇可以保持干燥(想想感冒流鼻涕的时候你的嘴唇有多受苦,尤其是孩子,“人中”位置甚至会被鼻涕“腌出红疹来),而且允许嘴唇的肌肉更加灵活。嘴唇的进化是导致我们没有湿鼻头的一个重要原因,嘴唇提供了包括吮吸(用于食物摄入)和吹口哨(用于发出信号)的能力,而这也是人类进一步进化出我们丰富语音的前提。


简单地说, 我们的鼻子不湿的原因可能是因为我们的上唇比其他哺乳动物发达,这使得我们的舌头无法伸到我们的鼻子的部位去舔湿鼻子(能舔到鼻尖的你已经可以算“人中龙凤”了)。跟狗一样,大部分有湿鼻头的动物都会不断舔鼻以保持其湿润和清洁。但实际上,我们鼻子内部仍然是潮湿的,这是因为我们把粘液藏在了鼻孔内,也就是说我们仍然有一套保持清洁的机制,不过是在里面。我们的鼻子内部的黏膜同样会分泌粘液“冲洗”掉异物,例如灰尘和细菌。


而对动物来说,有时候鼻头的状况也能反映其健康状况。



总结

湿鼻头是辅助嗅觉系统确定方位的重要生理结构,是“嗅觉系”哺乳动物的必备“装备”,既然是重要装备,自然有其独特的结构和外观。灵长类动物,包括人类在内,没有湿鼻头的根本原因,是我们嘴唇的进化,当然这个进化的历程是漫长的,跟灵长类的生活环境相适应的。


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许多哺乳动物有所谓的“鼻孔”,即鼻孔周围的皮肤。更常见的是,人们称之为“鼻尖”。鼻孔是没有皮肤的,在大多数情况下,是潮湿的。 动物鼻子产生的水分主要是通过鼻腔上的汗腺。下泪道的排水也是造成潮湿的原因之一。



动物湿鼻子有以下作用:

1.调节体温 人类在大热天的降温方式是出汗。身体以两种不同的方式实现这一点。第一种是通过皮肤出汗,这样会使个人感觉更凉快。此外,出汗可以让身体通过蒸发排出多余的热量。而大多数动物不能使用这种方法。 与人类不同,许多动物没有全身出汗的能力。相反,它们爪子或舌头里只有汗腺。当经历高温时,它们需要不同的方法来保持凉爽。 过热时,光用爪子或舌头出汗是不够的。由于这个问题,动物能够用它们的鼻子来散热。湿鼻子会产生蒸发,从而有助于调节体温。虽然作用很小,但是可以帮助动物不会太热。



2.提高嗅觉 人类的舌头拥有大约9000个味蕾。这个庞大的数量让人们可以根据自己的口味决定自己想吃什么。当比较动物和人的味觉感受器时,差异是明显的。 许多动物比如猫依靠它们的嗅觉来选择它是否想吃面前的东西。这主要是因为猫只有470个味蕾,比人类少12倍。没有鼻子,猫就不会想吃东西。 食肉动物通常依靠它们的视力或嗅觉来刺激食欲。猫虽然缺乏味觉感受器,但会利用附近食物的气味使自己有饥饿感。没有这种适应,猫是不会吃东西的。事实上,许多动物在呼吸道感染时不会进食。



3.环境原因 许多人用动物鼻子的水分来判断它们是否健康。这虽然并不总是最准确的方法。当考虑动物鼻子为什么湿的时候,环境因素总是一个因素。 在夏天的几个月里,由于天气的原因,动物鼻子可能是凉的或者湿的。随着温度的升高,通过宠物鼻子呼出的空气增加了内部和外部区域积累的水分。如果增加一层水分,鼻子可能会感觉更凉。 动物鼻子在冬天会非常干燥,在此期间更极端的温度会导致干燥和开裂。


4.清洁自己 许多动物比如猫以其喜欢清洁而闻名。你知道它们通常会花大部分时间梳理皮毛吗?一只成年猫会花15%到50%的清醒时间舔自己的皮毛。但是这和湿鼻子有什么关系呢? 一只猫50%的清醒时间都要打理自己,无疑会弄湿鼻子。唾液很快就会变干,但会在猫鼻子上增加一层水分。因此,可以肯定地说,清洁有助于猫湿鼻子。

如果鼻子干燥对动物有什么影响? 如果动物鼻子干燥,这意味着它们抵抗任感染的能力变弱。 动物鼻子一天会从潮湿变干几次。这可能是由于多种原因,包括脱水和突然发病。而人类和大多数灵长类动物鼻子正好不同,通常是“干燥”的。人类既不需要发达的嗅觉,也不需要舔皮毛,全身都能出汗,自然不是湿鼻子,反而流鼻涕是不健康的表现了。



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灵长类动物在很早的时候就从最初的祖先中分化出了两个分支,它们分别是:干鼻灵长类和湿鼻灵长类,这大约发生在6300万年前。这也很好分辨,一模一看就能知道鼻子是干还是湿!显而易见,人类的鼻子是干的,如果整天流鼻涕那就是生病了。干鼻子还包括我们的表兄弟:黑猩猩、倭黑猩猩、两种大猩猩、两种猩猩;还有我们熟知的眼镜猴,它也是后来从干鼻灵长类分化出来的,虽然长相奇特,但和我们的关系还是比较亲近的。

而湿鼻灵长类就是我们所说的狐猴科,它们和类人猿祖先分化的比较早,所以和我们人类并不是很亲近。例如:现存的狐猴。

首先我们要知道所有的灵长类,不管是高等还是低等,都是从一个共同祖先进化而来的,这个共同的祖先当时是拥有湿鼻子的。因为湿鼻的嗅觉更好,更适合夜间行动以及靠嗅觉捕捉猎物,在进化的早期湿鼻子绝对是有利于生存的。虽然我们目前不是很清楚为什么在我们的分支中失去了湿鼻子,但有两件事最有可能导致湿鼻的消失:我们选择了围绕视觉上的进化,我们发展出了更强大的大脑。

在分化中,我们变成了昼行动物,而不是夜行动物。在白天不太需要嗅觉。

人类的眼睛在某种程度上可以说非常发达,这一事实就说明我们是“视觉上的”捕食者,这意味着我们需要用眼睛来“搜寻”食物,而不是爬在地上去嗅。还有我们人类的祖先一开始并不吃肉,主要以植物性食物、水果、树叶、树皮、昆虫等为食。但要知道水果是否成熟,眼睛是最好用的工具,所以我们就围绕着这一点来进行进化。

另外,在过去,我们的饮食中有很大一部分是昆虫,这也需要很好的眼睛来观察和捕食。通过越来越依赖眼睛的生存,我们对嗅觉的依赖程度就降低了,因此一部人灵长类就慢慢失去了一部分嗅觉。

还有我们通过模仿、使用工具和视觉而不是嗅觉来躲避、追踪捕食者和猎物。就以狗为例,由于犬科动物在白天和夜晚都要捕食,它们的生存需要导致了嗅觉比人类更加灵敏,灵敏程度是人类的一百万倍。犬类的鼻子和我们人类的鼻子一样是由皮肤构成的,但是犬类鼻子里的腺体会分泌一种粘液,当它们追踪猎物时,这种粘液会增强它们的嗅觉。

还有狗不会像人类一样出汗,当它们身体过热时,粘液分泌会帮助蒸发更多的热量。我们可以出汗,因此也就不需要通过不断的流鼻涕来调节核心体温。从本质上说,狗的鼻子就是一个有腺的嗅觉器官。我们能看到丰富多彩颜色,视觉进化的更加灵敏,因为我们必须互相学习,才能依靠我们更强大的大脑生存,而狗的鼻子对它的生存更加重要。

现在我们来看看为什么大多数野生哺乳动物的鼻子都是黑色的?

黑鼻子能吸收最多的阳光。大多数哺乳动物需要阳光来产生维生素D,而维生素D又被用来产生其他激素。

大多数野生哺乳动物暴露在外的皮肤颜色较深,包括鼻子,这样就能避免过多的色素沉着,导致大多数哺乳动物产生过多的黑色素。过多的黑色素会影响其他激素的产生,导致维生素D无法制造或无法正常释放褪黑(睡眠)激素。而过多的黑色素也会导致皮质醇和肾上腺素的释放不平衡。这将会造成哺乳动物的情绪极度波动,导致过度好斗的个体,褪黑激素的减少和过度好斗的个体都不利于生存。

因此,在气候较冷、日照较少地区的类人生物肤色颜色较浅,鼻子的颜色也较浅,因为日照少,激素的平衡不会受到影响,而那些生活在较为温暖、日照较多地区的类人生物则会保留较深的皮肤色素沉着,这样就能减少黑色素的产生,所以晒太阳皮肤变黑,是身体的一种保护机制。大多数动物的皮肤和皮毛都是深色的,除非白色的皮毛有生存优势,比如北极熊、企鹅和极地哺乳动物。然而,在白色的皮毛下,大多数哺乳动物的皮肤都是深色的,除非它们被驯化过。

至于为什么我们的鼻子有独特的形状?

这只能说明人类不是从猿或猴子进化而来,而是一个独立的、现已灭绝的谱系。这个谱系和现存的类人猿有共同的祖先,其也发展出了很多类人物种,例如我们熟知的尼安德特人。

也许我们的祖先在进化上更具有优势,逐渐淘汰了我们其他的类人物种,而我们是进化的幸存者。

即使我们的嗅觉退化了,但我们依然能够分辨出相当复杂和轻微的气味,但我们并不会用气味去分辨,这个宝宝是谁的宝宝,也不会通过气味来追踪动物,因为我们完全不需要这样做,我们有很好的视力和强大的大脑。


量子科学论


一些动物的汗腺不像人类那么发达。潮湿的鼻子可以用来调节体温。小时候放牛时我们每天观察牛鼻子,如果牛鼻子干燥了,牛就是生病了。



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