为什么没有体型大如哥拉斯般的哺乳动物?
01比例缩放。根据前面叙述的强度和重量之间比例缩放模型,如果强度增加至原来的1个数量级的倍数,其可以支撑的重量就增加至原来的1.5个数量级。相反,重量每增长至原来的1个数量级的倍数,强度增长到原来的2/3个数量级的倍数。
动物体重的增长比肢体的支撑能力增长的更快,因此如果结构、形状和构成物质保持不变,随着体重增加,他将被压垮。
02网络框架。除了上述的比例缩放模型以外,还存在其他限制体形的最大尺寸条件,即确保所有细胞都会得到足够的氧气供应。毛细血管等终端单位之间的平均距离与身体重量之间呈幂指数缩放,其指数为1/12,代表身体尺寸非常缓慢的变化,网络越来越张开,越来越稀少。比如较大树木的树冠通常比小树更大,而且随着树木尺寸非常缓慢地增大,树叶间的平均距离也在缓慢增大。蓝鲸的体重是鼩鼱的一亿倍,但其毛细血管的平均距离仅为鼩鼱的4.6倍。
毛细血管为细胞服务,网络张开意味着随尺寸的增加,相邻毛细血管之间有更多的组织需要被服务。平均来说,每个毛细血管必须系统的服务更多细胞,这种增长不可能是无限制的。在没有足够的氧气维持距离太远的细胞之前,氧气的扩散距离是有限的。因为毛细血管之间的距离如果变得过大会导致缺氧。
由此们可以推断出一个动物最大有多大。