:Tyrannosaurus rex),是霸王龙属(Tyrannosaurus)目前仅有的一个有效物种,属于霸王龙科的巨型兽脚类恐龙,名字的拉丁文含义是“蜥蜴中的暴君”。其身长估计可达13米[1],臀部高度约4米[2],体重约9公吨。暴龙属拥有目前已知动物中最大级别的咬合力(之一,巨齿鲨咬合力可达25吨),咬合力将近6公吨、相当于一只大象的重量[3]。
如同其他的霸王龙科恐龙一样,霸王龙属是二足、肉食性恐龙,拥有大型头颅骨,并借由长而重的尾巴来保持平衡。相对于它们大而强壮的后肢和巨大的身体,霸王龙的前肢非常小,但有研究发现却十分强壮。长久以来,霸王龙被认为只有两根手指,但在2007年发现的一个完整的霸王龙化石,显示它们也可能具有三根手指。有些研究人员还在标本上发现了软组织与蛋白质;但霸王龙属的食性、生理机能以及移动速度仍在争论中,霸王龙被认为是种掠食动物、以大型食草恐龙为食,但也有少数科学家认为霸王龙是种积极的食腐动物。
霸王龙属生存于白垩纪末期的马斯特里赫特阶,距今约6850万年到6550万年[4],是白垩纪-第三纪灭绝事件前最后的恐龙种群之一。其化石分布于北美洲的美国整个西部地区、加拿大西南部,其中又以美国的化石为最多,暴龙属的分布范围较其他霸王龙科更广;白垩纪晚期的北美洲西部是个独立的拉腊米迪亚大陆。目前已有超过30个君王霸王龙的标本被确认,包含几具完整度很高的化石。霸王龙的大量化石材料,使科学家们有足够的资料研究霸王龙生理的各个层面,包括生长模式与生物力学。
虽然目前有其他兽脚亚目恐龙的体型比霸王龙属更大(例如棘龙、鲨齿龙、南方巨兽龙等),但霸王龙属仍在最大型的巨型肉食恐龙名单之列,并且其高度和重量甚至超过很多比它长的肉食恐龙,霸王龙亦是最著名的陆地掠食动物之一。[5]有些科学家认为亚洲的勇士特暴龙(Tarbosaurus bataar)是霸王龙属的第二个有效种,而其他科学家则认为特暴龙是独立的属。除此之外,过去有许多霸王龙科的种被归类于霸王龙属,但目前多被认为是霸王龙的异名,或被分类于其他属。
目前霸王龙是现代恐龙文化和美国恐龙化石群当中最具代表性、最知名的恐龙,原因是在《侏罗纪公园》和《侏罗纪世界》系列的**和电子游戏中担任最主要的恐龙角色导致。在各种儿童读物、博物馆展品中,霸王龙也是提及“恐龙”的概念时,必定会出场介绍的经典恐龙形象。
目录
1 词源
2 体征
21 头颅骨
22 牙齿
3 分类
31 争议
4 古生物学
41 生长模式
42 两性异形
43 步态
44 头颅骨
45 前肢
46 软组织
47 表皮与羽毛
48 体温调节
49 足迹
410 移动方式
411 进食方式
412 同类相食
413 病征
5 发现与命名
51 最早的发现
52 著名标本
53 在亚洲的发现
6 大众文化
7 注释
8 外部链接
词源
霸王龙是由美国古生物学家亨利·费尔费尔德·奥斯本(英语:Henry Fairfield Osborn)于1905年以“Tyrannosaurus rex”的学名发表。属名衍化自古希腊文,“τυραννος/tyrannos”意为“暴君”,而“σαυρος/sauros”意为“蜥蜴”。种小名“rex”在拉丁语中意为“国王”,学名全意为“暴君蜥蜴”,以突显它们的体型相对于同时代的其他物种具有优势[6]。其中文名称亦可译为君王霸王龙,但在中文圈以音译的君王霸王龙更为人熟知。
体征
霸王龙是陆地上出现过的最大型肉食性动物之一。根据目前保存最完整的霸王龙化石“苏”(编号FMNH PR2081)可以了解其体型。“苏”身长128米,臀部高达4米[2];这个数据仅次于更大型的棘龙与南方巨兽龙,还有鲨齿龙与马普龙[7][8]。在过去几年,霸王龙的体重估计值的变化很大,从超过10吨[9]到少于5吨[10][11],而目前的估计值多在6到10吨之间,平均体重8吨[3][12][13][14]。
头颅骨
目前已知最大型的霸王龙头颅骨长达16米[15]。与其他兽脚类恐龙相比,霸王龙的头颅骨非常大,并有许多不同特征。霸王龙的头颅骨后方宽广,口鼻部狭窄。霸王龙的眼睛朝向前面,使双眼的视觉重叠区比较大,可以看到更广的立体影像,具有颇佳的立体视觉[16][17][17]。
头颅骨的部分骨头是固定的,例如鼻骨,可防止骨头间的滑动。头颅骨上有大型洞孔,可减轻头部重量,并提供肌肉附着点。头颅骨的许多骨头内有微小的空间,可使头部较轻、更为灵活。这特点与其它的头部特征,使霸王龙科具有强大的咬合力,并超越其他的非霸王龙科兽脚类恐龙[5][18][19]。虽然大部分霸王龙科动物的下颌前端为V字型,霸王龙的下颌前端呈U字型,这增加了单次咬合时所能撕咬下的肉块体积,却也增加了前段牙齿所遭受的压强[20][21]。霸王龙的颌部由多个骨头组成,可用来吸收猎物挣扎时的震动力,防止颌部受损。
牙齿
如同其他霸王龙科恐龙,霸王龙的牙齿前后缘呈锯齿状。此外,霸王龙的牙齿为异齿型[1][22]。前上颌骨的牙齿属于凿状牙,牙齿间紧密排列,横剖面为D形,后侧有明显的棱脊,牙齿向后弯曲。D形横剖面、后侧明显棱脊、与往后弯曲的特点,减低了霸王龙咬合时牙齿陷入猎物身体内的可能性。后段的牙齿较为粗壮,外型类似香蕉,牙齿间空间较宽,也有明显的棱脊[23]。上颌后段牙齿较下颌后段牙齿更大。目前所发现最大的霸王龙牙齿,包括齿根在内有20公分长。在其他恐龙身上发现的大型齿痕,显示霸王龙的牙齿可刺穿坚硬的骨头。霸王龙在拥有恐龙之中最强大的咬合力之一,也是咬合力最大的动物之一。经常发现霸王龙的受伤或断裂牙齿,但与哺乳类不同的是,霸王龙科的牙齿是不停成长、替换的[1]。
如同其他兽脚类恐龙,霸王龙的颈部呈S形弯曲,但较短、较健壮。霸王龙的头颅骨长度是脊柱(髋骨到头部)的一半,显示它们的粗短颈部必须充满强壮的肌肉,才能支撑巨大的头部[1]。与身体相比,霸王龙的前肢非常小。长久以来,霸王龙的前肢被认为只有两指,但近年的两个研究,发现霸王龙有额外的小型掌骨,可能代表已退化的第三指[24][25]。
就身体与后肢比例而言,霸王龙的后肢却是兽脚类恐龙之中最长的之一。霸王龙的后肢强壮,每只脚各承受约半只大象的重量。脚掌只有三个脚趾接触地面,跖骨离地。脚后另有一上爪。霸王龙的中跖骨挟长,与两侧跖骨形成夹跖型态。踝部关节呈简单的绞炼型态;而稳固的踝部使它们可以在崎岖的地面行走[26]。
霸王龙的尾巴大且重,长度约与身体相当,有时包含超过40个尾椎骨,可与头部与身体保持平衡。为了平衡霸王龙的体重,它们身体的许多骨头是中空的。这可以减轻身体的重量,同时维持了骨头的强度[1]。
分类
在过去,霸王龙科被推测可能与侏罗纪的大型肉食性恐龙有亲缘关系,例如巨齿龙超科与肉食龙下目。但近年化石证据显示这群恐龙在很早期已经分开进化,霸王龙应属于较衍化的虚骨龙类演化支[20]。
霸王龙是霸王龙超科、霸王龙科、以及霸王龙亚科的模式属。霸王龙亚科的其他物种包含:北美洲的惧龙、亚洲的特暴龙[27][28],两者有时会被认为是霸王龙属的异名[21]。
1955年,苏联古生物学家叶甫根尼·马列夫将在蒙古发现的化石建立为一个新种,命名为勇士霸王龙(Tyrannosaurus bataar)[29]。到了1965年,勇士霸王龙被重新命名为勇士特暴龙(Tarbosaurus bataar)[30]。尽管被建立为新属,许多种系发生学研究认为勇士特暴龙是君王霸王龙的姐妹分类单元[28],因此勇士特暴龙常被认为是霸王龙属的亚洲种[20][31][32]。最近一个对于勇士特暴龙的重新研究,显示勇士特暴龙的头颅骨比君王霸王龙的还要狭窄,而两者的头颅骨在咬合时所承受压强的方式非常不一样,所得到的数据结果是勇士特暴龙较接近于分支龙,另一种亚洲霸王龙类[33]。另一相关的亲缘分支分类法研究发现分支龙是特暴龙的姐妹分类单元,而非霸王龙;如果这个研究属实,将显示特暴龙与霸王龙是独立的属[27]。
在发现霸王龙的地层中发现的其他霸王龙科化石,起初被建立为个别的属,包含:后弯齿龙、大纤细阿尔伯塔龙(Albertosaurus megagracilis)[21];后者在1995年被建立为恐霸王龙属(Dinotyrannus megagracilis)[34]。然而,这些化石目前通常被认为是霸王龙的幼年个体[35]。
在蒙大拿州发现的一个小型(60公分长)但接近完整的头颅骨,可能是个例外。这个头颅骨在1946年被查尔斯·怀特尼·吉尔摩尔命名为兰斯蛇发女怪龙(Gorgosaurus lancensis)[36],但后来被建立为新属矮霸王龙[37]。对于矮霸王龙的有效性分为两派意见。许多科学家认为该头颅骨来自于一个霸王龙的幼年个体[38]。矮暴龙与霸王龙之间有少数差异,例如矮暴龙的牙齿数量较多,这导致有些科学家认为它们是独立的两个属;必须等到更进一步的研究或发现才能确定两者之间的关系[28][39]。
争议
霸王龙模式标本的头颅骨,位于卡内基自然史博物馆。这个参考异特龙,并以石膏完成的模型,有很大的错误,目前已被拆除。
第一个被归类于霸王龙的标本,是由两节部分脊椎骨所构成(其中一个已遗失),是由爱德华·德林克·科普在1892年所发现,并命名为Manospondylus gigas(意为“巨大的”+“多孔的脊椎”),因为脊椎表面有许多血管通过的洞孔;科普当时认为这些化石属于奇迹龙科恐龙[24]。在1917年,奥斯本发现M gigas是种兽脚类恐龙,而且与霸王龙有相似处,但因为M gigas的脊椎骨破碎,所以奥斯本无法确定它们是同一种动物[40]。
在2000年6月,黑山地质研究机构找出M gigas在南达科他州的发现地点,并在当地发现了更多的霸王龙类化石。这些化石被判断跟M gigas都来自于同一个体,而且被归类于霸王龙属。根据《国际动物命名法规》,M gigas比霸王龙还早被命名,因此应拥有优先权[41]。然而,根据从2000年1月1日起生效的《国际动物命名法规》第四版,如果首同物异名或首异物同名自从1899年起就不被当成有效名称而使用,而次同物异名或次异物同名在过去50年来已被至少25个研究、至少10位研究人员当作有效名称并使用在特定分类,则目前占优势的使用名称必须继续使用[42]。霸王龙符合这个规定,因此继续成为有效名称,并为被认为是一个保留名称。而Manospondylus gigas则被认为是个遗失名[43]。
古生物学
所有的恐龙资讯都来自于化石纪录,霸王龙的生理特性,例如行为、肤色、生态、生理机能,仍然未知。然而,过去20年来已发现许多新标本,产生了许多关于霸王龙生长模式、性状、生物力学以及代谢方面的假设。
生长模式
科学家们针对数个霸王龙幼年个体标本进行鉴定,纪录它们的个体发生学变化,进而估计它们的寿命与成长速率。目前已知最小的霸王龙标本为“乔丹”(编号LACM 28471),体重估计只有约30千克;而最大的标本“苏”(编号FMNH PR2081),体重极可能超过8,400千克。对于霸王龙骨头的组织学研究,显示“乔丹”死亡时只有2岁,而“苏”死亡时有28岁,这个数据可能接近霸王龙的年龄极大值[3]。
组织学可以检验出标本的死亡年龄,借由不同标本的体重与年龄,可以绘制出动物的成长曲线。霸王龙的成长曲线呈S形,在接近14岁以前的未成年个体,体重少于5,800千克,之后便大幅地成长。在这段持续4年的快速成长期间,年轻的霸王龙平均每一年增重600千克。在18岁之后,成长曲线再次稳定下来。举例而言,28岁的“苏”与一个22岁的加拿大标本(编号RTMP 81121)体重相差只有600千克[3]。最近,另一个由不同研究人员完成的组织学研究发现,霸王龙的成长曲线是在约16岁时缓慢下来,证实了以上结果[44]。这个忽然改变的成长速率可能显示着生理成熟。一个16到20岁的蒙大拿州霸王龙标本(编号MOR 1125,也名为“B-雷克斯”)的股骨髓质组织证实了这个假设。髓质组织只发现于产卵期的雌性鸟类身上,显示“B-雷克斯”正处于繁殖期[45]。更深入的研究指出“B-雷克斯”的年龄为18岁[46]。其他霸王龙科恐龙拥有类似的成长曲线,但成长速率较慢[47]。
超过一半的霸王龙标本,在达到性成熟的六年内死亡,这个生长模式也存在于其他霸王龙类、以及某些现代鸟类与哺乳类。这些动物的特征是婴儿死亡率高,而未成年体的死亡率低。达到性成熟后死亡率增加,部分原因是繁殖压力。一个研究显示,霸王龙的未成年个体化石较少发现的部分原因,即是它们未成年体的死亡率低,在该年龄层时,这些动物并不会大量死亡,所以不常经过化石化。然而,未成年个体少见的原因也可能是化石记录的不完整,或者是寻找化石的人偏好较大、较引人注目的化石[47]。
两性异形
随着标本的增加,科学家们开始注意到霸王龙的个体间变化,并发现它们可分为两种模式或形态,类似于某些其他兽脚亚目恐龙。其中一个形态较为粗壮,而另外一个较为纤细。数个形态学研究认为这两种形态代表霸王龙拥有两性异形,而较粗壮的形态通常被认为是雌性个体。例如,数个粗壮标本的骨盆似乎较宽,可能用来容纳产卵的通道[48]。粗壮形态的第一节尾椎上的人字形骨缩小,很明显地用来是容纳生殖系统的产道,这特征也在鳄鱼身上出现[49]。
最近几年,两性异形的证据被削弱。一个2005年的研究发现,原先宣称鳄鱼的人字形骨特征是两性异形特征是错误的,使得拥有类似特征的霸王龙的性别分类产生争议[50]。“苏”的第1节尾椎上有完全大小的人字形骨,而“苏”是个非常粗壮的个体,显示这特征并不能用来辨认这两种形态。因为霸王龙的标本被发现于萨克其万省到新墨西哥州的地带,个体间的差异可能较适合显示地理差异,而非两性异形。这些差异也可能与年龄有关,较粗壮的个体可能是较年老的个体[1]。
目前只有一个霸王龙标本被认为确实属于某个性别。“B-雷克斯”标本的数个骨头内保存了软组织。某些组织被鉴定为髓质组织,髓质组织是种只存在于鸟类身上的组织,是钙质的来源,可在产卵期制造蛋壳。因为只有雌性个体产卵,髓质组织只存在于雌性鸟类体内;此外,如果对雄性鸟类注射雌激素这类的生殖荷尔蒙,则雄性个体也有能力制造髓质组织。这个证据明确显示“B-雷克斯”是个雌性个体,并在产卵期间死亡[45]。最近的研究显示鳄鱼没有髓质组织,而鳄鱼是现存物种之中,除了鸟类以外的恐龙最近亲。鸟类与兽脚类恐龙都拥有髓质组织,进一步证明了两者之间的演化关系[51]。
步态
过时的霸王龙想像图,尾巴拖曳在地表。
目前的霸王龙重建模型,位于波兰华沙
如同许多二足恐龙,霸王龙在过去也被塑造成三脚架步态,身体与地面之间呈至少45度夹角,尾巴拖曳在地面上,类似袋鼠。这种三脚架步态起源于约瑟夫·莱迪在1865年所绘制的鸭嘴龙想像图,这是首次将恐龙描述成二足动物[52]。纽约市美国自然史博物馆的前馆长亨利·费尔费尔德·奥斯本(Henry Fairfield Osborn)认为这些恐龙是以笔直的三脚架步态站立,于是在1915年首次发现霸王龙完整化石后,提出笔直的三脚架步态概念。在接下来近一个世纪,该霸王龙化石被塑造成笔直的三脚架步态,这个观念直到1992年才被完全淘汰[53]。到了1970年,科学家们认为直立的步态并不正确,因为没有任何现存动物能够长期维持这种笔直的三脚架步态,这种姿态将导致脱臼或数个关节的松脱,例如臀部、头部与脊柱间的关节[54]。尽管直立的三脚架步态并不正确,美国自然史博物馆的骨架模型仍然影响了许多**与绘画,例如耶鲁大学的皮博迪自然史博物馆的著名壁画“The Age Of Reptiles”[55],由鲁道夫·札林格(英语:Rudolph F Zallinger)所绘制。直到90年代,**《侏罗纪公园》将更正确的霸王龙步态传达给一般大众。目前的**、绘画及博物馆模型都将霸王龙塑造成身体与地面接近平行的姿势,而尾巴高高举起,可以平衡头部的重量[21]。
头颅骨
暴龙的化石
在2006年,亚伯达大学的研究人员艾力克·斯内夫立(Eric Snively)、皇家蒂勒尔博物馆的唐纳德·亨德森(Donald Henderson)、以及卡尔加里大学的古生物学家道戈·菲利普斯(Doug Phillips)将霸王龙科的头骨和牙齿数目与其他的物种作了比较。在其中一项针对恐龙头骨的结构力学研究中,科学家们使用电脑断层扫描对它们的牙齿弯曲强度、鼻部和头盖骨弯曲强度等项目进行了检查。研究的结果发表在期刊《波兰古生物学报》(Acta Palaeontologica Polonica)上。 斯内夫立的研究团队发现,霸王龙科特有的固定、拱型鼻部骨头比其他肉食性恐龙的未固定鼻部骨头更为坚固。当其他的肉食性恐龙撕咬猎物时,它们的头部骨头可能会轻微地分开;而霸王龙的固定鼻部骨头将所有的咬合力都传递到了猎物身上[56]。除了斯内夫立的团队以外,剑桥大学的古生物学家埃米莉·雷菲尔德(Emily Rayfield)博士也提出了固定鼻部骨头增强了霸王龙咬合力的假设[57]。
科学家们做过试验,计算出,一只霸王龙的颈部肌肉可以在一秒内,扭动头部45度,可将一个40千克的人甩到两米高[56]。利物浦大学的一个近年研究,提出霸王龙的咬合力很大。研究认为霸王龙咬合时,嘴部后段可以产生8000到15000牛顿的咬合力,相当于大白鲨的2倍,狮子的6倍,异特龙的3倍[58]。
霸王龙的前肢
霸王龙前肢的特写。华盛顿特区国家自然史博物馆。
前肢
当1905年首次发现霸王龙的化石时,肱骨是前肢的唯一被发现部分[6]。在1915年完成的第一个霸王龙骨架模型中,奥斯本使用了一个较长的三指前肢做为替代,类似异特龙[40]。然而在一年前,劳伦斯·赖博研究并命名了霸王龙的近亲蛇发女怪龙;蛇发女怪龙具有短前肢,手部有两根手指[59]。蛇发女怪龙的发现,显示霸王龙应该也有类似的二指前肢,但这个假设长期以来没有得到证实,直到1989年发现了第一个完整的霸王龙前肢化石(编号MOR 555,又名“Wankel rex”)[60]。“苏”的化石也包含了完整的前肢[1]。
与身体相比,霸王龙的前肢非常短小,长度仅有1米。然而它们并非痕迹器官,并具有肌肉附着的痕迹,显示霸王龙的前肢具有相当的力量。早在1906年,奥斯本便已发现这个特征,他推测这些前肢是在交配时抓住配偶的。另有理论认为霸王龙的前肢是用来协助它们俯伏在地面时重新站起。另一个可能假设是,当霸王龙使用嘴部咬死挣扎的猎物时,前肢可以固定住猎物。后一个假设已得到生物力学研究的支持。霸王龙的前肢是非常粗厚的硬骨(Cortical bone),可以承受更大的承载力。完全成长的霸王龙的肱二头肌(Biceps brachii)能够举起约199千克的重量,二头肌也可以增加这个数值。霸王龙前臂的移动范围有限,肩膀与手肘关节只能做出40到45度的旋转。而恐爪龙的肩膀与手肘关节可以做出88到100度的旋转幅度,人类的肩膀关节可以做出360度的旋转,手肘关节可以做出165度的旋转范围。霸王龙的重型手臂骨头、强壮的肌肉以及有限的旋转范围,显示它们的前肢可能用来快速抓牢挣扎的猎物。研究人员据此提出,霸王龙的前肢并非毫无用途,也认为这代表霸王龙不是食腐动物。
软组织
在2005年3月份的《科学》杂志中,北卡罗莱纳州立大学的玛莉·海格比·史威兹(Mary Higby Schweitzer)与其同事宣称在一个霸王龙腿部骨头的骨髓中发现了软组织。这个化石(编号MOR 1125,也名为“B-雷克斯”)是在海尔河组被发现,化石年代为6800万年前。这个化石在装运过程中断裂,因此并没有以正常方式来保存。目前已经鉴定出分叉的血管,以及纤维状的骨头组织。此外,骨头组织中具有类似血球细胞的微小组织。这个骨头的结构类似鸵鸟的血球细胞与血管。关于这些组织的真实身份、如何在化石化过程中被保存下来,研究人员目前还没有确定地做出定论[61][62]。如果这些软组织是未被化石化取代的生前组织,其中的蛋白质可用来间接获取恐龙的DNA信息,因为每一种蛋白都由特定的基因所编码。
“B-雷克斯”的断裂股骨
在发现这些化石软组织以前,传统的看法认为在化石化过程中所有的内部软组织都被取代,也没有发现过骨头内的软组织,因此过去未曾进行过相关的检验。自从这个发现以来,目前有另两个霸王龙类与一个鸭嘴龙类化石被发现具有类似的软组织[62]。相关的软组织研究认为这个发现证明现代鸟类是霸王龙类的近亲,而离其他现代动物较远[63]。在2007年4月份的《科学》杂志中,约翰·阿萨拉(John Asara)与其同事指出该霸王龙骨头具有7种胶原蛋白质的痕迹,极为类似鸡,再来是青蛙与蝾螈。另外,这个团队曾在一个至少16万年前的乳齿象化石中发现了蛋白质痕迹,推翻了传统的看法,并使得许多科学家开始关注化石的生物化学。蒙特利尔麦吉尔大学的古生物学家汉斯·拉森(Hans Larsson)宣称这个发现是个里程碑,认为它将分子生物学的研究领域扩展至恐龙[64]。
在2008年4月,哈佛大学的生物研究员Chris Organ宣称发现了霸王龙与现代鸟类有紧密关系的证据。他指出越来越多的证据可证实霸王龙的演化树位置介于短吻鳄与鸡、鸵鸟之间。其共同研究人员约翰·阿萨拉也提出,霸王龙较适合与现代鸟类归类于同一演化支,而非现代爬行动物,例如短吻鳄、绿鬣蜥[65]。
在2008年7月份的《公共科学图书馆·综合》(PLoS One)杂志中,华盛顿大学的凯伊·托马斯(Thomas Kaye)等人对上述的霸王龙软组织提出质疑。他们认为这些骨头中的软组织仅是内部细菌形成的生物薄膜,这些细菌生存在原本血管与细胞的空间[66]。托马斯等人认为这些结构被误认为是血球细胞,是因为带有铁的微球粒存在。他们在许多不同时期的其他化石中发现类似的微球粒,例如菊石。在菊石的案例中,他们发现的含有铁的空间与血液没有直接的关连[67]。
史威兹反驳这个看法,认为她确实发现血管细胞,并认为没有证据显示细菌制造的生物薄膜能够形成这种分岔、中空的管状结构[68]。在2011年,史威兹等人再度发表研究,提出其软组织带有胶原蛋白,显示该部位曾经过长时期的蛋白质降解[69]。近年有研究人员在某种鸭嘴龙类的化石内部发现生物薄膜、以及有分叉的类似血管结构[70]。
表皮与羽毛
在2004年,科学期刊《自然》公布的一份研究,叙述了一种早期霸王龙超科物种,奇异帝龙,化石发现于中国的义县组。如同许多在义县组发现的恐龙,帝龙的身体有一层覆盖物,被认为是种原始羽毛。霸王龙与其他霸王龙科近亲也被推测具有类似的原始羽毛。但在加拿大与蒙古所发现的成年霸王龙科化石具有罕见的皮肤痕迹,由典型的卵石状鳞片所组成[71][72]。也有可能是幼年个体的身体某些部分覆盖着原始羽毛,但成长后脱落,最后身体缺乏隔离物,如同许多现代大型哺乳类,例如大象、河马、大部分的犀牛。根据霍尔丹法则(Haldane's principle(英语:Haldane principle)),与身体体积相比,大型动物反而拥有较小比例的表面积,它们释放的热量温度较高,而吸收的热量温度较低;因此成长后的霸王龙较易保持体内的热量。大型动物演化自温暖的环境,而用来隔离热量的羽毛会将过度的热量留在体内,造成体温过热。因此大型霸王龙科恐龙,例如霸王龙,可能在演化过程
1、消化食物:24小时
食物3秒钟即可吞下肚,但在人体中的消化时间却会持续一整天。伦敦大学学院胃肠病学专家安顿·艾曼纽尔博士表示,食物进入胃中,在胃酸的帮助下,会以每分钟3-4卡路里的速度被分解,油腻食物消化时间则更长。一顿600卡路里的晚餐在胃中消化只需2-3个小时,之后20小时,食物会进入肠道消化。
不过,消化食物的时间会因人而异,基本上16-30小时属于健康范围。美国夏威夷大学研究发现,汉堡等食物消化时间可长达3天,而水果只需1小时。女性、老年人及服用降压药和抗抑郁药的患者消化速度相对较慢。另外,焦虑等不良情绪也会导致消化减速。而肠易激等肠道炎症则会使食物消化时间缩短到16小时以下。
2、伤口愈合:长达2年
哥伦比亚大学一项研究发现,伤口受伤后愈合程序就开始启动,但手术创口等伤口完全愈合则需要2年的时间。研究发现,伤口发生后不到1秒钟的时间,血管就会收紧以减少出血。血小板凝结帮助封堵伤口。钙、维生素K和纤维蛋白原等物质会立即启动,以便形成结痂。之后3个月疤痕组织形成,随后的2年中,疤痕组织增强,但只能达到最初皮肤组织力量的80%。科学家表示,糖尿病、肾上腺酮、布洛芬等因素都会抑制伤口愈合。年龄增大和睡眠呼吸暂停等因素会妨碍伤口愈合。维生素C对伤口愈合起到关键作用,维生素C不足,伤口更难愈合。
3、发胖:3小时
英国牛津大学研究发现,餐后1小时,饮食脂肪就可进入血液,3个小时,大部分就可进入腰部等脂肪组织。如果一顿饭的总脂肪为30克,那么饭后3小时,腰部脂肪会增加2-3茶匙。这些脂肪只是暂时的能量储存。但如果摄入脂肪过量,则容易导致腰部脂肪囤积,日积月累会导致肥胖症。
4、性高潮:女人20分钟,男人3分钟
多项研究表明,性高潮持续时间从几秒到半分钟不等,然而达到高潮的时间却存在性别差异:女性平均10-20分钟,男性只需2-3分钟。伦敦经前期综合症与绝经诊所妇科专家约翰·斯塔德教授表示,大脑、心脏和激素等都会影响到性欲和高潮,因此男女性高潮时间存在很多变量。
5、补偿血液:6周
失去或献出约568毫升的血液后,血浆补充需要大约24小时,但红血球的弥补则需要4-6周。整个补血过程从肾脏开始,肾小管周围细胞感知血氧量下降后,开始分泌促红细胞生长素。男女献血者2次献血间隔时间分别需要等待至少12周和16周,其原因是男性体内血铁水平相对较高。(我国规定两次全血捐献间隔期不少于6个月)
6、受精:30分钟
美国加州大学研究发现,精子上游至子宫颈并在输卵管中与卵子结合只需半个小时。美国NIEHS研究发现,卵子一旦受精,妊娠时间会从37-42周不等。年龄较大的孕妇和孕期过于增重的女性妊娠期会更长,其具体机理尚不清楚。
英国皇家妇产科学院专家维多利亚·贝克特博士表示,当胎儿肺脏发育完成后,会向子宫发出收缩指令信号,为分娩做准备。但有些情况下这种信号会更早,导致早产。比如,子宫很大、怀上双胞胎、妊娠糖尿病或子宫周围炎症等。虽然37-42周妊娠期都属正常,但去年《英国医学杂志》刊登一项研究发现,妊娠37-38周出生的孩子更易发生哮喘和胃肠疾病。而荷兰研究发现,妊娠超过42周才出生(通常技术催生)的孩子更易罹患多动症。其原因可能是胎儿过大或胎盘供氧及营养不足。
7、指甲生长速度:每月2-4毫米
美国北卡罗来纳大学一项研究发现,如今人的指甲生长速度平均为355毫米/月,1938年为3毫米/月,这与现代人饮食中富含蛋白质和各种营养有关。指甲长得太慢是饮食不良的一大信号。研究还发现,由于血液循环的差异,中指指甲生长速度最快,小指指甲生长速度最慢。由于激素原因,男性指甲生长速度比女性快。而由于阳光充足维生素D更多的缘故,夏天指甲生长速度更快。
8、喝水后小便:1小时
英国汉普郡医院泌尿外科专家罗兰德·雷斯表示,喝水(或其他流质)后,通过肠道进入血流,然后经过肾脏过滤后送入膀胱,之后排除体外。整个过程大约需要1个小时。喝咖啡后,这个过程似乎会加速。但这只是一种误解,真正原因是,咖啡因刺激膀胱,造成小便次数增多。而酒精是一种利尿剂,饮用含酒精饮料后,尿液会更多,小便也更频繁。一般正常小便为3-4小时一次。前列腺肥大等情况会增加尿频几率。雷斯表示,尿等待和尿频都可能是膀胱过度活动症的信号。原因是大脑与膀胱之间的信号出现误差,造成大脑在膀胱未满时向其发送排尿指令。
9、大脑生长期:25年
英国爱丁堡大学发展神经生物学教授大卫·普赖斯表示,三、四岁之前是大脑发育的关键期,这就如同电话系统的“主干线”已经铺好,但一些分支电话线尚待连接。4岁后,大脑会失去形成“分支电话线”的能力。到青春期时,除前额叶之外,大脑基本充分发育。到25岁时大脑发育才彻底完成。一项研究发现,青少年大脑前额叶组织明显少于成年人,随着年龄增加,该区域组织会逐渐增大。大脑前额叶皮层与思维、计划和控制冲动等关系密切。青少年更容易发生冒险行为与其大脑前额叶尚未发育完全有一定的关联。
10、青春期:3-8年
英国皇家自由伦敦NHS基金会内分泌学专家马克·范德帕姆普博士表示,女孩青春期通常从9-12岁开始,之后可持续3-5年。个头不再增长通常是青春期结束的标志,女性一般为月经初潮后2年。男孩青春期通常从10-13岁开始,持续时间为5-8年。
最新研究发现,由于雌激素的缘故,与16岁开始发育的女孩相比,发育更早的女孩日后罹患乳腺癌危险更大。而女孩青春期越晚,其骨质疏松症危险就越大。青春期过早对男孩影响似乎不大。但美国研究表明,青春期提前可能会导致男孩性活跃提前,冒险行为增加。
11、肺脏发育:18-22年
青少年及20出头时,肺活量达到峰值,之后逐步减小。英国布里斯托尔大学儿科学教授约翰·亨德森表示,人的呼吸系统发育从子宫开始,到妊娠16周时基本完成。出生后,呼吸道变宽,气囊会随着肺脏的增大而继续发育。这一过程会持续整个儿童期。由于女性比男性青春期更早,因而其肺部功能达到峰值时间也比男性更早。女性为20岁前,男性为20岁之后。
亨德森教授表示,一些因素会阻止肺部功能发育达到峰值。父母吸烟、母亲孕期吸烟、早产、出生体重偏低、肺部反复感染、儿童期哮喘等都会直接影响到肺脏正常发育。这些孩子日后罹患慢性阻塞性肺部疾病(COPD)等肺病的危险性更大。
12、更年期:2-10年
进入更年期的平均年龄为51岁,但40-55岁进入更年期都属正常。由于雌激素的缘故,更年期太晚会增加乳腺癌危险。英国癌症研究会研究发现,与45岁绝经的妇女相比,55岁绝经的妇女罹患乳腺癌的危险增加30%。而更年期过早意味着失去雌激素保护过早,进而导致骨质疏松症、心脏病和脑卒中危险增加。
写在脸上的健康密码,读懂增寿十年!
脸面是反应循环系统、代谢系统、神经系统、免疫系统等人体各大系统,五脏六腑健康与否的表象,而脸面问诊又是最直接、最简单的诊病方法。
一、眼睛告诉你的六个密码
1、黑眼圈
早晨起来,发现眼圈黯沉发黑?小心!这可能是血液中沉积太多废物的缘故。下眼睑皮肤比较薄,最容易反映血液颜色---循环系统不畅;想想最近是否压力过大或过度疲劳?支配泌尿和生殖器官的肾脏代谢功能失调,也会让眼周黯沉。医学专家说少熬夜、多吃全麦食品是消除黑眼圈的最好办法!
2、眼皮浮肿
睡前没喝多少水,早上起来眼皮还是肿得厉害?你可能体液失调了!造成水分代谢失调的原因很多,如果伴随感到下肢无力、口乾舌燥,可能是你的肾出问题。健康的肾能将体内多馀水分顺利排出,水分不足时,它会放慢代谢速度,把水分囤积在体内,因而造成轻度浮肿。别着急,喝上几大杯水,很快能还你一双电眼!
3、脂肪颗粒
除了建议你用不含油份的眼霜,对付眼睛下面的脂肪颗粒,医学专家还要告诉你,脂肪颗粒是体内胆固醇过高的警讯。少吃油炸食品及动物内脏,多吃新鲜蔬果和补充有机硫或者补充抗氧化物质如:蓝莓、红梅、等,恼人小颗粒很快就会不见!
4、红血丝
血丝满布的「火眼金睛」,就是血液循环不畅的警讯。别忙着滴眼药水,喝上一杯冷白开水,活动一下头、颈、肩部,疏通上肢血流,再好好睡一觉,让眼睛充分休息,就能减少充血。
5、针眼
别小看长针眼,日本医学专家发现,长针眼代表你的免疫力正在衰退,细菌容易从睫毛根部进入眼中,引起发炎。如果反覆长针眼,最好去医院做一次全面健康检查。常喝补中益气汤,提高自身免疫力,才能和针眼彻底「分手」。
6、眼白泛黄
可能是肝、胆出了问题。胆汁是黄绿色液体,当胆囊或肝脏失调时,胆汁会流进血液,让眼白泛黄,可能是你早餐没吃或者马虎凑乎,早晨起床第一件事就是喝一杯白水;饮食上注意少食油腻食物,以蔬果素菜杂粮为主,调理肝胆。
二、嘴巴告诉你的六个密码
7、唇色发白
嘴唇和下眼睑一样,都是薄薄的,才能完全反映血色,如果唇色变浅,可能是血红细胞不足,建议改变食谱,多吃豆类食品,红枣、红豆、猪血、新鲜蔬菜这些都有很好补血功能,从而减轻贫血症状。
8、唇色过红
如果双唇过于鲜红或发紫发黑,别自鸣得意,可能你正被「热症」困扰。中医将热症分为「实热」和「虚热」,「虚热」是体内水分减少所引起。当体温上升,身体调节功能减弱,两颊和唇、舌才会局部变红。多吃新鲜水果、喝大量的水,能帮你化解体内过剩热量,让唇色恢复正常;发紫发黑说明你肝脏、心脏出现病态了,要及时诊断,采用饮食调理方案,不到万不得已请不要随意服药和过度治疗!
9、嘴角破裂
感觉嘴角刺痛,甚至红肿破裂,很可能是早期胃炎的预警。当胃壁黏膜处于疲劳状态,会引发内热,导致嘴角红肿。不过,80%的早期胃炎都能被治愈。建议吃饭时多咀嚼几下,充分吸收和消化食物。胃壁温度降低后,嘴角红肿很快就会消失;饮食注意易消化,生冷硬的食物不吃。
10、嘴唇乾涩
嘴唇虽是黏膜,但与皮肤最大的不同是没有汗腺。嘴唇无法分泌油脂、保存水分,需要口腔黏液滋润,黏液不足时,嘴唇容易变乾,抵抗力随之减弱,细菌、病毒正好趁虚而入。除了多喝水,也建议多用澹盐水漱口,盐分是促进口腔黏液生成的一大动力。
11、口气不佳
对着镜子大呼一口气,如果闻到「口气不佳」,可要注意了:六成以上「口气」由牙齿疾病引起。当细菌侵入牙根与牙龈间的缝隙,繁殖后将引发牙龈炎,生出难闻的口气。此外,口腔清洁不彻底,食物残渣形成的齿垢,也会让你呼出难闻气味,彻底洗一次牙才能解决问题;除了口腔外注意你可能是酸性体质或长期便秘引起,可以多运动和以蔬菜水果为主,少吃动物类蛋白和脂类。
12、流口水
早晨醒来后,总发现枕边淌着一圈口水?流口水是唾液分泌过多引起,可能是胃肠功能虚弱,无法充分吸收水分,造成水分滞留,唾液被稀释,才流到嘴边。如果你还感到肠鸣、胃鸣,那就要注意肠胃病变了。
三、舌头告诉你的六个密码
13、舌头振颤
对着镜子吐舌头,如果舌头微微颤动,很可能是精神紧张、体力衰退的征兆。医学调查发现,七成以上的人都意识不到舌头振颤。建议尽快调整作息,不要熬夜,否则当心神经衰弱!
14、舌头发紫
当血液中含有大量废物、体内水分不足时,缺氧血和含氧血就会混在一起,使得血管变成紫色。如果还伴随肩膀僵硬和腰痛,这说明体内毒素已经积累太多,微循环系统不畅代谢紊乱,不妨维持清淡饮食,做个蒸汽浴、桑拿浴,加快毒素排出。
15、舌苔太厚
舌头上的舌苔就像豆腐渣一样很容易刮去,可能是肠胃功能不良或饮食过量。如果情况持续,就得注意调整脾胃功能了。
16、舌苔太薄
舌苔不明不白脱落,舌头表面斑驳不均,医学上将这称为「地图舌」。过敏体质的人容易发生,春、秋两季比较常见,他预示你的抵抗力正在下降,建议这段时间内远离花粉、海鲜等过敏原,以免中招。
17、舌苔泛黄
舌苔泛黄很可能是感冒信号!注意保暖,多吃南瓜、含VC的水果等温热食物,晚上临睡前冲杯热豆浆,他能在胃中形成一层蛋白膜,防止细菌入侵。
18、舌苔泛黑
这很可能是体温升高了,但不见得就是发烧,剧烈运动、怒火中烧都能让舌苔泛黑。洗个热水澡,做些舒缓运动,就能有效降低体温。
四、鼻子告诉你的六个密码
19、鼻子大小
鼻子大小与呼吸状况大有关系。鼻翼较宽、鼻梁高挺,说明你的呼吸器官发达,能呼吸到足量空气;但在污染严重的地方,你也会吸入过多废弃。如果鼻翼娇小,表明你的呼吸功能较弱,不透风的地方会让你气短、胸闷。在办公室待一到两小时,就应该去楼梯间或窗边呼吸五分钟新鲜空气,以防缺氧。
20、鼻翼掀动
正常呼吸时鼻翼掀动,可能是肺活量太低造成的!可别掉以轻心,肺活量过低将影响你的正常代谢功能。每天练习五分钟腹式呼吸--吸气时涨起肚皮,呼气时缩紧肚皮,很快你的肺活量就能提高不少!
21、鼻尖粉刺
鼻头出现粉刺,多半是消化系统出了问题。多吃香蕉、地瓜之类的食品,保持消化通畅,就能缓解症状;鼻尖出现脓包是你的泌尿系统之膀胱出了问题,检查一下,饮食改为:素食清淡。
22、鼻头发红
这可能代表肝脏超载了。饮酒过量时,身体为了分解酒精,把血液滞留在肝脏里,导致微血管扩张,才会出现「酒糟鼻」,因此控制饮酒量,按时休息、重视早餐非常重要。
23、有时流鼻血
肠胃衰弱的人无法吸收充足营养,肌肉和血管组织稍微碰撞就容易破裂。冬天能量消耗大,饮食不调,体内热量不足,就会导致偶尔流鼻血。不妨好好吃一顿犒劳自己,补充足够能量。
24、鼻塞
若是过敏性鼻炎引起的鼻塞,除了可能造成呼吸困难,还会让大脑供氧不足,让脑筋变得迟钝。鼻塞代表呼吸道黏膜功能脆弱,日本医学研究证明,这多半与肠胃功能不佳有关,别光顾着通畅鼻子,保养肠胃道也一样重要。
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内稳态(homeostasis)机制,即生物控制自身的体内环境使其保持相对稳定,是进化发展过程中形成的一种更进步的机制,它或多或少能够减少生物对外界条件的依赖性。具有内稳态机制的生物借助于内环境的稳定而相对独立于外界条件,大大提高了生物对生态因子的耐受范围。
生物的内稳态是有其生理和行为基础的。很多动物都表现出一定程度的恒温性(homeoth-ermy),即能控制自身的体温。控制体温的方法在恒温动物主要是靠控制体内产热的生理过程,在变温动物则主要靠减少热量散失或利用环境热源使身体增温,这类动物主要是靠行为来调节自己的体温,而且这种方法也十分有效。
维持体内环境的稳定性是生物扩大环境耐受限度的一种主要机制,并被各种生物广泛利用。但是,内稳态机制虽然能使生物扩大耐受范围,但却不能完全摆脱环境所施加的限制,因为扩大耐受范围不可能是无限的。事实上,具有内稳态机制的生物只能增加自己的生态耐受幅度,使自身变为一个广生态幅物种或广适应性物种(eurytopic species)。
依据生物对非生物因子的反应或者依据外部条件变化对生物体内状态的影响,可以把生物区分为内稳态生物(homeostatic organisms)和非内稳态生物(non-homeostatic organisms)。这两类生物之间的基本差异是决定其耐受限度的根据不同。对非内稳态生物来说,其耐受限度只简单地决定于其特定酶系统能在什么温度范围内起作用。对内稳态生物来说,其内稳态机制能够发挥作用的范围就是它的耐受范围。
总之,生物对不同非生物因子的耐受性是相互关联的。可以借助于驯化过程而加以调整,也可在较长期的进化过程中发生改变。内稳态机制只能为生物提供一种发展广耐受性的方式。
[编辑本段]二、内稳态理论的建立
(一)亨德森
亨德森(l·j·henderson,1879—1942)是一位美国医师,同时又是生理学家、哲学家和社会活动家。他从酸碱平衡的研究中,发现了血液的缓冲作用;从体液平衡的角度为内环境的稳定提供了科学依据。
在哈佛大学学习时,亨德森对阿伦尼乌斯的电离理论非常感兴趣,并且坚信这个电离理论可以直接应用于生物学研究。大学毕业后,他到德国斯特拉斯堡跟著名胶体化学家霍夫迈斯特(f·hofmeister,1850—1922)学习物理化学。在那里他不仅受到了良好的科学训练,而且深受德国分析学派思想的影响。他也曾确信一个生物学家必须使用物理化学方法去研究生物体的结构和功能。他们认为生命现象可以分解成物理化学中的分子、原子和离子,能用实验证实。1904年他回到哈佛任教,在阿伦尼乌斯电离理论的基础上着手研究酸碱平衡问题。
亨德森通过精确测量水溶液中氢离子(h )浓度与未解离的酸或盐总量(关系)定量地描述了缓冲系统的作用和特点。向缓冲系统中加入酸或碱,系统可以通过改变弱酸盐或弱碱盐解离比率保证溶液中氢离子浓度相对稳定。我们的身体体液中包含着酸、碱和盐,一定存在着缓冲体系。于是,亨德森着手研究血液或组织液的缓冲作用。因为血液的组成成分相当复杂,他首先研究简单的模拟血液中的缓冲系统,定量地测定了人造缓冲系统的物理化学特征。不久他就发现血液中包含着多种缓冲体系,而且生理缓冲系统比人造缓冲系统有效得多。比如说碳酸和碳酸氢纳在试管中只有中等的缓冲效力,但在血液中缓冲效力却很大。通过对水溶液和模拟血液的研究之后,亨德森开始利用这些方法和原理全面系统地研究异常复杂的血液系统。他选择了最重要的七种相互有关的变化成分进行深入细致的研究,取得了大量的物理化学数据。他巧妙地利用了一种像笛卡尔列线图(cartesian nomofram)一样的图解格式对七组数据进行了处理,终于找到了一种解释和显示他选出的七种变化成分相互作用的方式。他清楚的发现血液的总缓和势并不是各组分缓冲势的简单累加。这些成就都概括在《作为物化体系的血液》一书中。
亨德森把贝尔纳的内环境思想和自己的实验结合起来,阐述了自己对生命现象的独特见解。他认为生命系统是由相互作用的因子组成的,具有调节自己各种活动过程的能力。生理过程依赖于生命体内的物理和化学条件,但是通过孤立研究这个系统的任何组成部分都不能完全真正阐明生命现象的机理。亨德森承认物理一化学方法是一种重要的分析手段,但仅仅依赖它将会导致作出过于简化或错误的结论。他特别强调应该研究生命现象的整合作用和协调作用。这与贝尔纳的思想是一脉相承的。亨德森是在美国传播贝尔纳思想的主要干将。1927年他第一次把贝尔纳的《实验医学研究导论》译成英文。亨德森通过自己出色的工作大大地发展了贝尔纳的思想。他的同事坎农在贝尔纳和他工作的基础上,结合谢灵顿的神经态合理论将内环境理论推向了一个新的高度——建立了内稳态理论。
(二)坎农
坎农(wbcannon,1871—1945)和亨德森一样曾在哈佛受过良好医学生理学训练。通过对休克的研究,他清楚地意识到这种身体不能自我维持的生理状态是机体调节机制衰竭的结果。他认识到全身生理过程的调节像温度,代谢率、血糖水平、心博率和呼吸速率的调节等并不是完全像亨德森所强调的那样依靠血液的缓冲作用,还要靠甚至更主要是靠神经系统和内分泌系统的相互作用来实现。这是一个异常复杂的问题。坎农先研究了脊椎动物身体上调节不随意反应如营养,血管、生殖机能自主神经的交感分支。他发现交感神经系统起着主导作用,实际上控制着身体的其他调节系统。例如当气温升高时,交感神经系统一方面使皮肤表层的毛细血管舒张并刺激汗腺分泌汗液,另一方面促使肾上腺释放更多的肾上腺素到血液加速身体的代谢过程。这些相互作用的结果将使体温维持相对恒定。通过对肾上腺髓质机能的深入研究,坎农认识到肾上腺髓质的机能本质上是一种适应机制,一种有助于动物准备好逃跑或战斗应付紧急情况的机制。坎农通过对交感神经系统和与此相关的内分泌功能的研究,对贝尔纳的内环境理论有了更深刻而具体的理解。1932年他在《人体的智慧》一书明确提出了内稳态理论。
内稳态这一术语描述了维持内环境稳定的自我调节过程。他提出内环境的稳定不是靠使生物与环境隔开,而是靠不断地调节体内的各种生理过程。稳态是一种动态的平衡不是恒定不变;各个组成部分不断地改变,而整个系统却保持稳定。坎农虽然认识到了身体内环境的稳态是神经、内分泌以及血液缓冲作用的结果,但其具体作用机制仍然有待进一步探讨。坎农和亨德森晚年一样确信生命现象不能完全分成物理化学过程,即生命系统各部分的结构及其相互作用与简单的物理化学过程不同。他将生物体视为一个整体,每一部分都有其自己的功能,但要通过各种控制过程对各部分进行整合。这反映了一个古老而时髦的哲学命题:整体大于部分的总和。
坎农和亨德森的工作合在一起再加上霍尔丹对呼吸速度调节机理的研究代表了20世纪新生物学或生理学中最有影响的理论取向。他们改变了一直在生理学中占重要地位的还原论研究方式。他们坚信生命系统各部分的作用遵循基本的物理一化学规律,但又强调整体的作用不能完全用物理一化学来解释。他一方面避免陷入活力论,另一方面又摆脱了还原论的局限。宏观与微观相结合,理论与实验相结合,为生理学乃至生物学的发展建立了良好研究方式。他们的这种方式被认为是唯理主义科学观(rationalistic science)的重要组成部分。他们是整体唯物主义者,他们坚信事物起因的物质性,并且强调探索系统中各组成部分之间的相互联系。
一般认为内稳态理论是现代生理学建立的标志,也是生理学进一步发展的基础。进入20世纪后,生理学的发展出现了两个激烈的领域:神经生理和内分泌生理。
[编辑本段]三、内稳态理论举例
内稳态是一个非常优美的生理学概念。
生物系统抵抗外界干扰的负反馈状态就是内稳态。
江山易改,本性难移,指出的是心理素质方面的内稳态。
运动员按照一定的方案训练,达到运动训练平台的时候就形成了内稳态。只要维持相应的训练,运动水平就可以稳定发挥。
内稳态的稳定程度就是内稳态的品质。优秀运动员的内稳态品质当然高于普通运动员。
常规训练维持内稳态的稳定,超常训练则提高内稳态的品质(打破品质低的旧内稳态,建立品质高的新内稳态)。围绕这些问题开展的训练学研究可以称之为内稳态训练理论(见体育学刊第三期我们的论文)。
内稳态的品质越高,抵抗外界干扰所产生的应激的能力越强,各种应激的影响越小。
饮食是一种维持内稳态的方式,不恰当的饮食也会造成应激。内稳态的品质越高,受饮食方式的影响越小。
绝食是一种极端的饮食方式,可以认为,内稳态品质越高的人,所能绝食的天数也就越多。从这个角度可以理解一些佛教徒辟谷的修行方式。因此,参加绝食的人必须有很高的内稳态品质。普通人的绝食会对身体造成不可逆损伤。
饮食营养配方的重要性与内稳态的品质成反比。受精卵是内稳态品质最低的,人们发现成年人很多慢性病与母亲十月怀胎的营养失调有关。成年人的内稳态品质是一生中最高的,尤其是男性(女性的月经周期会影响内稳态的品质),也是受营养成分影响最小的。遗憾的是,成年人也是赚钱较多的时候,他们花在饮食方面的预算也是最多的,造成一定的浪费。相反,成年人对其它时期的家属的关心也是最少的。其它成员因为受营养配方不全患病的机会较多,造成家庭开支的恶性循环。
优秀运动员常规训练时期的内稳态品质较高,受营养配方的影响很小。只有在非常规训练期间对营养配方比较敏感。遗憾的是,人们没有这个意识,不管是否处于非常规训练期,各种营养补品都上,造成相关消化器官过度使用,降低了非常规训练期对营养配方的吸收能力。这里导致的是营养开支和消化器官的双重浪费。正是基于类似的原因,澳大利亚划船队的一个营养教练一天只吃一餐。
[编辑本段]四、内环境与稳态
细胞外液(包括血浆、淋巴 、脑脊液及一切组织间液)是高等动物机体的内环境,也就是细胞直接生活的环境。内环境这一概念是19世纪法国生理学家c贝尔纳提出的。他认为高等生物的细胞,生活在一个与体外环境不同的内部环境之中。多种动物的细胞外液,不仅在成分上与身体周围的水或空气不同,而且在外环境成分变动时,或食物等物质进入体内后,仍能保持内环境的相对恒定性。内环境的恒定性是机体生存的必要条件。1929年美国生理学家wb坎农采用homeostasis一词表述内环境恒定现象及其中的调节过程。homeostasis是由希腊文homoios(类同之意)和stasis(稳定之意)两词组成,汉文一般译作“稳态”。稳态的保持涉及到全身每一器官、组织和细胞活动的调节,表现在生物系统的各级水平,从细胞到整体。
细胞由细胞膜与其周围环境隔开,细胞内部情况与细胞周围液体有很大差别,细胞与周围液体不断进行物质交换并保持其内部的恒定性,这就是细胞稳态。保持整个身体的稳态,在高等动物要靠激素和神经系统的整合作用。激素保持身体的稳态,它可有及时使激素释放和停止分泌的能力,这就是激素分泌的稳态的保持。中枢神经系统在保持身体稳态中起重要作用,而其本身也要保持稳态。中枢神经系统的稳态依赖于其所接触的内环境的恒定性。
[编辑本段]五、中医内稳态理论
根植于中国传统文化土壤的中医学,充分体现了传统文化的精华,形成了以阴阳学说为主要说理工具的一套系统的理论体系,其所阐明的“阴阳和”、“阴平阳秘”的生理机制正是儒家“致中和”思想的最佳体现。阴平是阴气盛满和平的一种最佳态,阳秘是阳气充盛闭密的一种最佳态。“阴平阳秘”王冰注曰:“阴气和平,阳气团密,则精神之用日益治也。”首先,二者各自达到最佳,在此基础上,相互交感,谐和为用,“阴者藏精而起巫也,阳者卫外而为固也”,才能达到一种整体最佳稳态,也就是“致中和”。因此,儒家的“致中和”思想直接影响了中医阴平阳秘稳态理论的形成。
稳态并非中医名词,其概念由法国生理学家贝尔纳首先提出,认为生命的机制在于保持内环境的稳定。1926年坎农应用了内稳态概念,认为稳态是可变的而又保持恒定的状态,但并没有深刻阐明稳态概念。直到一般系统论的创始人贝特朗菲和耗散结构理论创始人普利高津,才深刻揭示了稳态概念,即内外环境相统一的有序稳定态。这种稳态观把生命放在一个大的宇宙系统中进行考察,同时认为人体这个有机的系统整体又有许多子系统组成,每个子系统之间有确定的关系相联系,共同处于一种动态的物质交换过程中,机体趋向于一种最佳稳定态。
中医含有丰富的稳态内容。中医将人体的生理机制归结为“阴平阳秘”,阴平阳秘便是机体最佳的稳定态,即《中庸》的“中和”状态。这种状态一旦被打破,机体便出现疾病。治疗疾病就是应用各种方法使之达到稳态。同时,机体自身尚存在一种自趋稳态机制,如《伤寒论》中所云:“阴阳自和者,必自愈。”
中医稳态是指各种因素综合利用于机体,机体自找调节所达到的一种与内外环境相适宜的最佳动态。
首先:中医隐态,法于自然,验诸个体。人与自然是一个有机的整体,人处于天地气交之中,其所感并非单一的天气和地气,而是一种天地交合之气。天地交合之气作用于人身,则又与人气相交,验诸个体又有差异,以寒热为例说明之。现代光学表明,在太阳热辐射的条件下,一份阳光产生一份热,一份阴暗对应一份寒。一年之中,夏至日最长,阳光之极至,应最热;冬至日最短,阳光最少,当最冷。其实不然,我们所感受到的是一种天地交合之气,是天气作用于地,地气作用于天,而又形成的一种温度,即《素问·脉要精微论》中说:“是故冬至四十五日,阳气微上,阴气微下”,冬至后四十五日立春日才是最冷。同样,夏至后四十五日立秋日才是最热。这一点也正符合太极图式。同样的温度作用于人,因人体质不同,其感受度又有差异。
其次:诊察病机,内外相合,取法于中。中医病因,外感六*,内伤七情,饮食劳倦,无非是作用于机体的一种因素,并非真正意义上的病因。如中风之口眼歪斜病因并非自然之风。只有这种因素作用于机体,通过个体生理及心理的反应,所导致内稳态的紊乱,表现出一系列症候,根据这种表象,用中医理论进行梳理,所得出的抽象概念,才是真正意义上的病因和病机。这种病因病机是外在因素与机体相合后所致深层机理产生的表象,再对这种表象运用中医理论进行抽象概括的结果,可以说,又是一种“中和”。细考其理论框架则发现,外在因素有自然、社会两种,内在因素有生理、心理两种。自然因素包括自然大气、饮食劳倦、烟雾戾气和虫毒损伤等;社会因素有七情内伤等;生理因素指长幼男女、体质禀赋等;心理因素指心理素质、性情喜好等。外在因素相同,作用于不同人体,中和后所形成的病理产物不同,同样,病变亦不一样。治疗亦是同理。个体不同,服用同样的药物,所产生的活性物质不同,则治疗效果亦不同。80年代,由日本人田代真一创立的“血清药理学”亦说明这个问题。他认为天然药物口服,经代谢后产生生理活性物、代谢物和固有药物成分,这些复合成分才是真正的有效成分,而原生药中的成分不一定就是治疗的有效成分。
再次:稳态机制,自趋有序,动态平衡。健康的机体在时间和空间轴上处于一种动态平衡。机体内部存在一种自我调控机制,可通过内外环境的交流,自始自终调控着机体趋向动态轴,达到一种最佳动态。如果外在因素作用不强,机体能自行达到阴平阳秘的有序状态,则不必进行治疗。如《伤寒论》中,“凡病若发汗、若吐、若下、若亡血、亡津液,阴阳自和者,必自愈。”阴阳自和,即阴阳的交感既济,是通过阴阳相互滋生的自我调节机制,而自行趋于稳态。若外在因素作用过强或过久,机体偏离稳态轴,不能自行恢复,则必须通过治疗,使之恢复稳态。如《伤寒论》中由于营卫不和而导致的自汗,则给予桂枝汤,复发其汗,使“营卫和则愈”。
[编辑本段]六、中医临床辨证中的应用
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