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緯度與氣溫影響著現代人的頭骨

神秘

（）據中國氣象報（趙曉妮）：人類在地球上生活了幾百萬年，避免不了因適應當地氣候而留下深刻烙印 。我們在小學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、溫帶的高緯度地區的白種人為了抵御嚴寒，往往有一個比住在濕熱地區的人更鉤的鼻子……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” 。
除了氣候對五官和身高的“刻畫”，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所潘雷發現 ， 人類頭面部形態特征具有適應性，現代人群頭面部表面積在全球范圍內有緯度性變化 ， 也與當地溫度有密切聯系 。
緯度與氣溫影響著現代人的頭骨
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的緯度、氣候有關，在上世紀80年代已經有人依靠游標卡尺等手工測量儀器做過此類研究 。由此得到的數據除了顱容量（也就是腦的體積）是三維數據以外，其他大多數都是線性數據，比如顱骨長度、寬度等 。當時的研究證明，總的來說，高緯度、寒冷地區的人，腦體積比較大 ， 頭頂比較高聳，整個頭骨更加接近球體，而熱帶地區的人正好相反 。
現在的研究者仍然采用現代人的頭骨作為研究材料，但與前人不同的是 ， 技術水平已經飛速提高，能夠采用三維激光表面掃描技術，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；并結合當地的緯度、氣溫數據 ， 進一步研究頭骨形態在不同緯度不同環境的分布 。這是一種探索性的嘗試 。
結果顯示，緯度越高、氣溫越低，當地人群頭蓋部表面積越大；處于低緯度、熱帶環境的人群則反之 。而顴骨面積則與緯度沒有顯著聯系，只與氣溫有關 。氣溫越低 ， 當地人群顴骨表面積越大；低緯度、熱帶環境的人群則反之 。頭顴指數（即顴骨與頭骨面積的比例）也只與氣溫呈負相關，與緯度沒有顯著聯系 。
為什么人類頭部的形態會被環境“改變”
上世紀80年代的研究者們認為，人類頭部形態改變主要與頭部的溫度調節有關，潘雷認為也是如此 。當然人類作為高等動物，有社會行為、生活習慣、文化現象，并且能自發地改造環境，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造成這種趨勢 ， 所以溫度調節仍是唯一有說服力的解釋 。
【緯度與氣溫影響著現代人的頭骨】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節體溫的方式 。當體積不變時，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到外界的熱量 。反之，感到熱的時候需要向外界散發熱量，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，暫時改變身體姿態是出于本能，那么哺乳動物包括人類的體型在全球范圍內的分布就來自外界環境的長期作用 。研究發現，人類頭面部形態在不同緯度、氣候條件下的分布，也可能基于相同的原理 ， 與頭部溫度的調節有關 。
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 ， 在轉變為直立行走以后，解放雙手，開發了上肢功能，才發展了大腦 。然而人類體態的改變，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著腦部溫度調節的血管，隨著人類發展了直立姿態，不能像在四足行走時那樣運轉了 。但急劇增長的大腦對溫度要求很高，顱內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，有時身體能產生大量熱量需要迅速調節，因此擁有高效的溫度調節系統非常重要 。
為何頭蓋部和顴骨與當地緯度氣溫有聯系
人類發展了直立行走姿態以后 ， 逐漸演化出了“導靜脈”以及相關靜脈網絡，主要分布在頭頂下方、顱骨內表面 ， 起到調節顱內溫度的效果，進一步通過頭骨、皮膚與外界進行熱量交換 。這些區域也恰好是直立姿態下頭部接受陽光照射的主要區域 。所以導靜脈所涉及的這些頭骨區域，也可能起到溫度調節作用 。這不僅關系到日常生活的舒適，還關系到人類的生存 。
頭蓋部不僅以對流方式與外界進行熱量交換，還接受來自太陽的熱輻射，全球范圍內熱輻射強度大致隨緯度升高而減小 。赤道地區和一些高海拔地區，日光的熱輻射（如紫外輻射）很強，如果長時間暴露在強日光的輻射下 ， 不但對視力有損害，還可能誘發致命的神經系統障礙，如日射病等 。低緯度地區人群頭蓋部表面積較小 ， 就能減少接受到的日光輻射，減少這種情況的發生 。而高緯度地區日光輻射強度較弱，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，也保證了正常發育 。
而顴骨與頭蓋部情況不同 。直立狀態下顴骨很少接受陽光直射，但仍然有著調節頭部溫度的功能 。因此與緯度沒有明顯聯系，而依然與當地溫度相關 。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生的 。另外，顴骨與面部很多其他骨骼有關聯，也與語言、咀嚼、面部表情等相關，因此影響顴骨性狀的因素比較復雜 。例如極地地區的人群，由于食物非常粗糙，因此咬肌發達 。相應地，顴骨也寬扁粗壯 。
研究幫助了解人類演化之路
頭骨的不同區域，受到外界環境長期影響以后，響應方式有區別 。有一些特征例如頭蓋部面積，代表著適應性，其實與我們的生存是息息相關的，而有些特征的決定因素就比較復雜 。
潘雷表示 ， 我們目前已經建立了全球多個人群的數據庫，以滿足以后的對比研究 。
實際上，在古人類學研究中，一個重點問題就是某些體質特征的來源 。假設在我國發現古人類頭骨化石，這個頭骨化石體積比較小 ， 頭頂低矮，這和亞洲中、高緯度人群的特征不符合，而類似于低緯度地區的人群 。研究者的任務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性 。依據這次研究，科學家就可以推斷，如果真的發現這樣的化石，那么這個個體就有可能擁有來自低緯度地區的祖先，而且頭骨的這一特征本身是具有對低緯度炎熱環境的適應性的 。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 。