第七章 人类的适应性
人类在面对环境压力时，通过行为反应、生理反应和基因频率改变等形式对付这种压力，继续生存的能力，称为对环境的适应性。
一、人类适应性的形式
人类应付环境压力的形式包括适应 ( adaptation )和调节 ( adjustment )。
适应是群体通过基因频率的改变对环境的选择压力作出的反应。适应通常需要多代时间才能完成。
调节是群体通过行为反应和生理反应对付环境压力的过程。调节是非遗传形式的短暂的适应性。调节可分为三种型式：行为调节 ( behavioral adjustment )、气候调节( acclimatory adjustment )和发育调节( development adjustment)。
二、人类的调节
（一）行为调节
行为调节又称为文化调节 ( cultural adjustment ),是人类对环境压力的文化反应。人类的行为调节可表现为如下几个方面。
1.住房：已知最古老的人类居住建筑物是在奥杜威峡谷发现的。这是东非发现重要古人类化石的考古遗址。这种在大约 2百万年前出现的建筑物由一圈石块围成，半径约为360～420厘米。这些石块很可能支撑着一种灌丛建筑物。
住房的结构取决于社会文化因素和环境因素。社会文化因素包括宗教信仰、家庭与氏族结构、社会组织、谋生方式和个人之间的社会关系。对住房有影响的特殊环境因素包括温度、湿度、风、雨和光。
在恶劣的环境中使用住房的一个典型例子是因纽特人（爱斯基摩人）的圆顶雪屋。这种圆顶雪屋由一个圆顶的结构和通到外面的隧道组成。建筑材料为雪砖。雪是很好的绝缘体，因为空气被吸附在雪里面。建筑物内的热
图7-1 因纽特人的圆顶雪屋
由一盏海豹油灯提供。油灯产生的热在白天使雪稍稍溶化，晚上又重新凝固，在里面形成一个冰反射层，将热反射到整个小屋。圆顶结构使得热辐射表面积降到最小，使热损失减少。长隧道有助于对进入建筑物的空气进行加温，并起挡风作用（图7-1）。
2.用火：考古学证据表明，人类用火已有 50万年的历史。用火可以抵御严寒，驱除野兽，实行熟食，对人类的进化有促进作用。
3.衣服：人类在正式穿衣之前，可能已将未经裁缝的兽皮披在身上。骨针的发现表明，人类穿衣的历史至少有 35000年。
4.文化习俗：人类还利用文化习俗对自身的社会组织进行调节，以应付极度恶劣的环境压力。例如，爱斯基摩人有杀女婴的习俗。人类学家 Knud Rasmussen在金威廉岛上发现，在 18对夫妇生下的 96个女婴中，有 38个被弄死。这种杀女婴的习俗是 Netsilingmuit爱斯基摩人和其他民族用来提高男女比率的一种策略。他们这样做是因为男性是狩猎者。在严寒的北极环境中，女性对于生存的贡献没有男性大。生活在严酷居住地的居民在危急的情况下，可能也有自杀、杀病弱者和杀老人的习俗。
（二）气候调节
气候调节是人类群体对付环境压力的可逆的生理反应。人类通过气候调节能够在严寒、酷热和氧气稀薄的严酷环境中生存下来。
（三）发育调节
发育调节是人类群体通过生长发育模式的变异对付环境压力的反应型式。在高山环境中生活的小孩，会发育出较大的胸围，肺容量较大。这些小孩肺内的肺泡数目较多。不同群体的女孩的月经初潮的平均年龄也存在变异。一般来说，经济发达，营养水平高的群体有早熟的倾向。
三、人类对不同环境压力的适应和调节
（一）太阳辐射与肤色
人类的肤色由胡萝卜素、血红蛋白和黑色素决定。而黑色素是决定肤色深浅的主要因素。
黑色素有抵御太阳辐射的有害效应的功能，能吸收紫外线。人体过度晒太阳会增加导致皮肤癌的危险。人体对太阳辐射的反应是晒黑，皮肤黑色素增加。皮肤癌发病率与紫外线强度有关。例如，美国德州的皮肤癌发病率比麻省高 5倍。
人类黑色素的产生是为了抵御皮肤癌的进化结果。因为人类是热带起源的，紫外线辐射较强；早期人类大部分时间呆在户外，不穿衣或很少穿衣。因此，黑色素的产生是自然选择的结果。
太阳光对人类的另一种作用是促进维生素 D的合成。维生素 D促进钙的吸收，对骨的生长起促进作用。因此，在太阳弱的地区，深肤色对人体有害。维生素 D缺乏会导致佝偻病。人们发现，在朝鲜战争中，美国黑人士兵的冻伤率较高。在北纬度较高的地区，肤色较浅，有利于吸收紫外线，促进维生素 D的吸收，并防止冻伤。
人体对太阳辐射的反应表现在两个方面。(1).太阳辐射是一种潜在有害的环境压力。人体如果过度吸收太阳辐射，会增加导致皮肤癌的危险；如果吸收紫外线不足会导致维生素 D缺乏和冻伤。(2).人体以晒黑对抗太阳紫外线的增强。
自然选择的结果使得赤道附近的群体肤色较深，远离赤道的群体肤色较浅。
（二）环境温度
人类居住地的气温差异很大，有酷热的沙漠，如非洲的撒哈拉沙漠，也有严寒的北极冻原。西伯利亚东部一月份平均气温为－
1.严寒
人类主要通过生理调节来对抗严寒。研究人类对寒冷的生理反应主要有两种方法。一是实验室的实验，包括测量浸泡在冷水中的肢体的皮肤温度；用睡袋在寒冷的室外睡觉，将实验对象与当地居民进行对比，测量他们睡着的时间长度。二是田野观察，主要观察体质特征（如身高和鼻形等）与环境因素的关系以及在地域上的分布。
根据研究，人类对寒冷的生理调节的机制主要有三种形式：(1).热量在四肢重新分布（斯堪的那维亚的拉普人）；(2).总体代谢率增高（爱斯基摩人以高蛋白、高脂肪食物维持高代谢率）；(3).皮肤表面温度下降，但内脏温度恒定（澳大利亚中部土著）。
生理变化缓冲了严寒的效应。例如，澳大利亚土著可以裸体在接近冰点的野外不盖东西睡觉。这是一种适应。在斯堪的那维亚做的睡袋实验中，挪威的学生逐渐对严寒产生生理调节，可以在睡袋中睡着，虽然一直在发抖。这是一种生理调节。
在文化方面，住房、用火和穿衣服对抵御寒冷起着调节作用。
人体对付寒冷的反应可能既涉及遗传适应，也涉及生理适应。保罗·贝克用实验判断人类对寒冷的遗传适应和生理适应的相对效应。他的实验对象分为三个组：当地的奇楚亚印第安人、有奇楚亚印第安人祖先的大学生、秘鲁的白种人大学生。三组受试对象生活在大致相同的海拔高度，但是两个学生组在寒冷的环境中生活的时间较短。当受实验者的手指在实验室里暴露到寒冷中时，两组印第安人以非常相同的方式对寒冷做出反应，他们的反应与白种人不同。与白种人相比，两组印第安人手指温度下降较慢，而且较快重新变暖。因此，这种现象可能是一种遗传适应。
奇楚亚印第安人通过增加四肢血流量的方式保持四肢的温暖。但是，温暖的血液流向四肢，热量会通过辐射散发出去。这种热量的损失如果时间过长，会使体内温度下降，导致损伤或死亡。因此，使四肢温暖与热量损失两者之间要保持平衡。人类通过四肢血管周期性的收缩与扩张维持这种平衡。这种周期性的血管运动称为“振荡”反应。当手暴露到寒冷中时，血管收缩有助于阻止热量损失。在15分钟后，小血管扩张，温暖的血液流向手部，使手部组织重新变暖。随后，小血管再次收缩。这种“振荡”反应对于手部在寒冷中保持灵活性非常重要。所有人类都会出现这种反应，但是，因纽特人（爱斯基摩人）的这种反应较迅速而强烈，这使他们在严寒的环境中仍然能保持手脚灵活。因纽特人还通过提高代谢率和产热量的方式对付严寒。这与他们的食物结构有关。他们主要以海豹为食，海豹肉含有丰富的脂肪和蛋白质。因纽特人代谢率较高也可能与遗传有关。另外，高原奇楚亚印第安人、平地奇楚亚印第安人和白种人全身暴露到寒冷中的实验表明，平地奇楚亚印第安人的反应与白种人相似。这种现象是一种生理的和非遗传的相似性。此外，对付寒冷压力的反应与对抗高原压力的反应可能有相互促进作用。
在文化适应方面，奇楚亚印第安人主要用酒来对付寒冷的气候。奇楚亚印第安人在进行户外活动的时候通过喝酒来保持身体的温暖。他们消费大量85度的甘蔗酒。对某个高原村庄的调查显示，啤酒和甘蔗酒占了当地总贸易额的20% 以上。
迈克尔·利特尔（Michael Little）做过一些实验，想看一看奇楚亚印第安人男子喝酒是否能够适应寒冷。他在特定的气温下给受调查者喝一定量的酒，然后测定他们足部的体温。结果表明，受调查者喝酒后，足部温度显著升高。这说明喝酒能够提高身体表面，如耳和四肢的温度。喝酒虽然在短期能增加体表和四肢的血流量，使人感到温暖，但是，如果时间过长，四肢血流量增加会导致热量散发，导致体内温度下降，对身体是有害的。
奇楚亚印第安人对寒冷的另一种适应方式是经常咀嚼与石灰相混的古柯叶。在咀嚼过程中，古柯叶会释放出多种化学物质，其中包括可卡因。虽然这种麻醉药不能从身体上减轻对寒冷的压力，但是，许多奇楚亚印第安人说，咀嚼古柯叶使得他们“感觉到温暖”。因此，咀嚼古柯叶使得奇楚亚印第安人在心理上适应寒冷。另外，从事农业的奇楚亚印第安人所建的房屋具有较好的抗寒作用。在寒冷季节，室外温度到达冰点，而他们的室内温度可保持在
在卡拉哈里沙漠冬天的夜晚，温度下降到冰点。桑人（布须曼人）以文化适应来对抗寒冷压力。在傍晚，他们分成三个群，每一群围着自己的火堆。第一个群由母亲和小孩子组成。第二个群由年轻男子以及家里拥有喂奶妻子的丈夫组成。第三群由母亲已经不喂奶的家庭单位组成，每个家庭有自己的火堆。人们脚向着火堆，身上盖着兽皮大衣并且捂住头，围着火堆睡在一起。他们拥挤在一起互相取暖并共用大衣。他们的脚起着温度计的作用，如果火灭了，他们会被惊醒，向火堆添柴。他们用这种方法使身体周围的气温保持在
2.酷热
人类以生理调节和文化调节来对付酷热气候的环境压力。
人类对酷热气候的生理调节机制包括：(1).皮肤黑色素增加，抵御太阳辐射；(2).体表毛细血管扩张，有利于热量散发；(3).尿量减少，有利于保存水份；(4).汗腺分泌增加，通过汗液蒸发促进散热；(5).脉搏减慢，心输出量减低。
人类对酷热气候的行为调节包括：(1).在炎热的白天减少体力活动，降低身体产热量。(2).放松身体，提高身体表面积，有利于汗液蒸发；(3).穿宽松的衣服，有利于汗液的蒸发，并利用衣服与身体之间的空间隔热；(4).呆在阴凉的室内；(5).生活在炎热而潮湿的热带雨林中，汗液蒸发较慢，人们穿较少的衣服。
在酷热环境中，人体以蒸发、辐射、传导的方式散发多余的热量。蒸发散热主要与出汗有关。人类不同群体汗腺的数目和分布没有太多的差异，每个人大约有200万个汗腺。但是，人体不同部位汗腺的密度，每个群体中人与人之间，汗腺有一定的变异。一些群体汗腺的作用方式有所不同。
热量的辐射主要与人体的表面积有关。人体的表面积与人的体型有关。因此，人的体型随着环境气温而改变。在十九世纪，有两位生态学家注意到人类的体型与环境气温的相关性。伯格曼（Bergmann）认为，两个体型相似的个体，体型较大者单位体积的表面积较小，较易保存热量，因而较容易适应寒冷气候，体型较小者单位体积的表面积较大，较易使热量散发，因而较容易适应酷热的环境。因此，生活在酷热气候中的人群，他们的体型较小，而生活在寒冷气候中的人群，他们的体型较大。这被称为伯格曼规则。D.F.罗伯兹（D. F. Roberts）统计了一百多个人类群体的资料，结果显示，一个群体的平均体重与环境的平均气温成反比，即气温升高，体重下降。其他几位学者的研究也得出相同的规律。阿伦（Allen）认为，在炎热地区，人类的躯干较苗条，四肢较长，以增大体表面积，有利于散热；而在寒冷地区，人类的躯干较壮实，四肢较短，以减少体表面积，有利于保存热量。我们可以看到，在非洲撒哈拉邻近地区生活的居民，有苗条的躯干和修长的四肢，而在北极地带生活的因纽特人却有壮实的躯干和较短的四肢。这被称为阿伦规则（图7-2）。人类体型方面的这种差异是一种遗传适应，是自然选择的结果。有人用12位男子做实验对象，让他们在炎热而潮湿的环境下做4个小时体操，他们的出汗率非常高，但降温的效率较低。当他们适应气候之后，在十天后进行同样的实验，结果表明，他们的出汗率下降，他们体温上升的幅度降低。这种现象是对酷热环境的生理适应。
图7-2 非洲居民和因纽特人
此外，在炎热而干燥的环境中（例如沙漠地带），人类以衣服作为对付炎热压力的文化适应手段。穿衣服遮盖住皮肤，使太阳辐射产生的热量不能直接到达皮肤，因此，人体可以减少出汗，免除脱水的危险。当进行重体力劳动，大量出汗时，穿宽松的衣服有利于汗液的蒸发。在炎热而潮湿的气候中，人们则少穿甚至不穿衣服。
住房也是人类对付炎热环境的文化适应方式。用泥砖和石头建造的房子在炎热而干燥的地区也起着一种适应作用。因为泥砖和石头建造的房子在白天能吸收太阳辐射，而夜晚则将热量缓慢释放，使得房子里能够昼凉夜暖。另外，在房子上开些窗户，将墙壁涂成浅色，在屋子旁边种植树木等措施，都是人们对炎热而干燥环境的文化适应。在炎热而潮湿的环境，如热带丛林中，已经有许多树阴。在这种环境中，通风变得非常重要，因此，房子多采用轻而透气的材料（如茅草和竹子等）来建造。房子高出地面，以利于通气。
（三）高原
初次到高原生活的人，会患“高山病”，出现呼吸短促、呼吸不畅、体力和精神疲倦、脉搏加快、中断性睡眠、活动时剧烈头痛、轻度的消化功能失调、体重显著降低等反应。有些人会觉得呼吸困难，恶心和呕吐。
世界人口不到1％的人生活在高原地带。高原环境对人类群体造成巨大的压力。这些压力包括：氧含量低、太阳辐射量高、寒冷、风大、经常缺乏潮气、地体崎岖不平、动植物资源相对有限。
在严寒和酷热环境中，文化调节发挥着重要作用。但是，在高原环境中，人类主要依靠生理调节来适应气候。生活在高原最主要的环境压力是氧气稀薄，氧分压低。例如，在珠穆朗玛峰，氧分压只有海平面的 1/3。
人类对高原环境的生理调节机制主要包括：(1).呼吸频率加快，可达海平面时的两倍，将较多的氧带入肺泡。(2).血液中二氧化碳浓度提高，改变血液的 PH值，使血液携带氧的总量提高；(3).毛细血管数目增加，缩短了氧从血液到达组织的路径；(4).红细胞数量增加，增强血液携带氧的能力。
高原环境对人类的健康有着消极的影响。在高原环境中出生的婴儿，出生时体重较轻。婴儿的死亡率较高。儿童的生长发育较缓慢。
生活在高原地区的人类主要靠发育调节、生理调节、遗传适应和文化适应来对付当地恶劣的自然环境。
在秘鲁高原的奇楚亚印第安人生活在高原环境已经很长时间了。安第斯高原在海拔
生活在高原环境中的人类必须适应他们所呼吸的空气的低氧分压。就是说，海拔
保罗·贝克（Paul Baker）对奇楚亚印第安人忍受缺氧的能力做了长期的研究。对缺氧调节的一个测量项目是耗氧量，即身体利用氧气的能力，这种能力影响人的工作能力。对出生和生长在海拔
在发育期间，身体的解剖形态受环境的影响而发生改变。如果在发育期间氧气供应量较低，胸腔和肺就可能较大。生活在高原村庄的奇楚亚印第安人所有年龄组儿童的胸腔都大于生活在平地的奇楚亚印第安人相同年龄组儿童的胸腔。在发育完成后，从平地移居到高原的奇楚亚印第安人的呼吸器官不能大幅增大，因此，他们的肺决不能达到他们在高原长大的同伴。在发育期间，人类通过对身体发育的调节来适应当时的氧气环境。
高原压力的效应在不同的群体中是不一样的。根据辛西亚·比尔（Cynthia Beall）的研究，奇楚亚印第安人胸腔的大小与生活在青藏高原的西藏人胸腔的大小是不一样的。与西藏人相比，年纪较小的奇楚亚印第安人开始发育时胸宽较小，但是，当发育完成时，他们的胸宽却大于西藏人。在发育早期，西藏人的胸深（胸部矢径）一直小于奇楚亚印第安人，但是，在发育快完成的最后阶段，他们的胸深的大小赶上了奇楚亚印第安人。以登山技术著称的夏尔巴人（Sherpas）的胸围明显小于西藏人。这种变异可能有遗传基础，也可能反映了营养、健康状态等因素的差异。
在生长发育时期对高原环境的多方面的适应都会影响身体的形态，因此，高原地区青少年的发育过程会发生改变。生活在高原的居民，他们的右心室较大有助于将血液泵向肺。他们的生长发育时间也发生改变。罗伯特·弗里桑乔（Roberto Frisancho）和贝克的研究表明，生活在高原的奇楚亚印第安人与生活在平原地区的美国人相比，前者的男子和女子都有比较长的生长发育期，而且他们的发育高峰期比较不明显。其他的高原群体的发育也相当缓慢。布鲁克·托马斯（Brooke Thomas）认为，高原群体发育缓慢和延迟成熟实际上是对高原地区食物供应受限制的适应。
温斯坦（Weinstein）和哈斯（Haas）研究了生活在高原环境不同时间长度的妇女生下的新生儿的体重。结果表明，出生时的体重是新生儿健康的主要指标，体重较轻的婴儿，死亡的危险性较高。将在青春期或青春期前移居到科罗拉多州利德维尔（海拔
当成年人面对在青少年期没有遇到过的环境压力时，会出现两种类型的身体反应：首先立即出现不太有效的早期反应，接着出现比较长时间的服习或气候适应。当居住在平原的人初次面对高原缺氧的环境压力时，会出现呼吸频率加快，脉搏加快，血压升高，心脏输出量增加，动脉扩张等反应。这些都是通过增加心脏工作量来向组织提供更多氧气的不太有效的尝试。第二阶段的反应是通过产生更多的红血细胞和血红蛋白来减缓心脏的负担，这样，血液便可以携带更多的氧气。肺的体积和表面积也轻微增大，这使得肺更容易从红血细胞中得到氧气，并且让红血细胞带走更多的二氧化碳。血液和肌肉之间的气体传送通过肌肉中血管网的扩张而得到增强。服习是一种多阶段、多方面的反应。服习是一种生理适应，这种生理适应有很多变异。在高原出生长大的奇楚亚印第安人移居到平原地区后，呼吸系统感染，特别是肺结核的发病率较高。达特（Dutt）和贝克认为，这是对高原生活的生理适应随后导致肺功能障碍的结果。
奇楚亚印第安人对缺氧的高原环境的反应可能涉及遗传适应。对两组的秘鲁学生，一组是奇楚亚印第安人，另一组是“白种人”（可能与奇楚亚印第安人有一些混血）进行比较，两组学生都出生和长大在海拔
奇楚亚印第安人除了以发育调节、生理调节和遗传适应对付高原环境外，还以文化适应来对付这种恶劣的自然环境。大量的研究资料表明，孕妇流产的概率与海拔高度的增加成正比。生活在高原地区的居民知道这种现象。因此，生活在安第斯山区较富裕的高原居民，尤其是印欧混血人种的居民，会把孕妇暂时送到较低海拔的地区，以确保她们能顺利分娩。居住在高原的奇楚亚印第安人比较早结婚，并且有比较长的生育期。这些文化因素使得他们的人口能维持在一定的水平。虽然生活在高原地区的女孩的月经初潮比平地的女孩晚很多，但是，她们第一次怀孕的年龄要比平地的女孩早。高原地区的妇女生育的年限较长，而平地妇女的生育力在结婚几年之后便显著下降。这些文化因素有助于抵消缺氧所导致的较高的胎儿死亡率。
（四）其他环境压力
人类要面对的其他环境压力还包括营养、疾病、现代生活的公害等。
在农业革命以来，人类主要依靠几种有限的谷物为生，使人类的营养受到很大限制，世界上有数以百万计的人处于营养不良和饥饿当中。儿童营养不良会导致夸希奥科病和消瘦，使儿童的智力和身体发育受到很大影响。由于生产方式不同，使得非牧牛群体的乳糖酶缺乏的概率提高。这使得一部分缺乏乳糖酶的个体不能喝牛奶，营养受到一定程度的限制。
许多疾病是由病毒、细菌、霉菌、原生动物、寄生虫等病原体引起的，人体依赖自身的免疫系统来对抗病原体的入侵。如果人体的免疫系统功能低下，病原体就会乘虚而入使人体生病。病原体的传播与人类的生产方式和生活方式等有密切关系。例如，畜牧业的发展，使人类与家畜关系密切，有些病原体便由家畜传给人类。
现代生活的公害包括：人工辐射、化学品、拥挤和噪音等。人工辐射的威胁主要来源于核武器、医用放射源与核电站等。化学品对人类健康的威胁主要表现在有些药品和食物添加剂可能有致癌、致突变和致畸形的潜在危险。拥挤会对人类的健康产生有害的作用。居住空间太小，人体分泌的肾上腺激素会增加，使人脾气暴躁，容易发怒。工厂和城市噪音会损害人的听觉器官，因此，城市人的听力往往比乡下人差。
作者：陈华 版权所有