第五章-人类对环境的生物生态课件

第五章人类对环境的生物生态适应

一、从猿到人的生物生态适应（一）直立行走（二）脑的进化（三）进化的原因二、人种与环境（一）人种的形成（二）四大人种的特征和分布（三）人种形成的生态学原因三、人类对环境生物生态适应的主要规律四、社会环境的发展与人的体质变化五、人体的生物节律一、从猿到人的生物生态适应人与自然的关系历来是科学家和哲学家关心的问题。广义的生态学，实质上是一个永恒的哲学课题。因为它关系到人类自身的安危和生存环境,关系到人类家园的生死存亡问题。回顾人类的整个文明史,在人与自然、人与人、人体自身这三大文化主线中，人与自然的关系既决定着人类本身的特点,又决定着、影响着和规定着人类的生存和发展。因此,对人与自然关系的探索和讨论，从古到今,一直贯穿着整个科学史和哲学史,更成为人类生态学研究的中心课题,在人类与自然环境的关系中,人作为生物的人,人的生物生态适应是最重要的方面。人类的生存、进化和发展与其环境有着不可分割的关系,人类的外部形态、内部结构、生理生化等方面的特点，与其生存环境有着密切的联系。

一、从猿到人的生物生态适应

（一）直立行走人类完成从猿到人的进化过程，正是对环境的变化逐步产生生态适应的结果。人与猿的生物学区别是人类进化研究的重要问题。1980年7月,在意大利佛罗伦萨举行了一次有关人类起源的讨论会。会上，世界各国有关专家对猿类的形态、功能、生态、分子生物学和化石人类学等方面进行了论证。根据腊玛古猿头骨的形态，特别是颅底结构的特点,以及颅底大圆孔（枕骨大孔）的位置等，最后以行为方式——是否能两足直立行走来确定人与猿的区别。科学家们一致认为，直立行走是人和猿在生物分类上的主要标志。直立行走有以下意义：直立行走使人的骨骼系统发生了变化。头骨以下的脊柱成为支柱，因而枕骨大孔由猿（其他动物也如此）的头骨后方移到头骨下方，颈后部无需再有强大的肌肉来维持头的位置而不使之下垂。颈后部肌肉的减弱，又减轻了头骨上附着的强大肌肉的重负，为脑的进一步发展创造了条件。由于直立的姿势，使人的视野扩大了，头部的各种感觉器官也越加发达，脑子可以接受更多的信息，促进了脑的发展。如果体重相当，人的脑量为猿的3倍。由于脑颅的增大和葡后肌肉的减弱，因而人的脑颅表面比较平滑，没有动物颅上强大的骨脊。人的脊柱由许多脊椎骨形成。各椎骨之间，隔有软骨的椎间盘。脊椎的各个弯曲：颈曲、胸曲和腰曲、骶曲加上椎间盘的作用，使直立行走的人类在走路和跑跳时能缓冲和减弱对头部的震动和冲击，有利于大脑的保护，并有利于上肢的活动。人的脊柱由许多脊椎骨形成。各椎骨之间，隔有软骨的椎间盘。脊椎的各个弯曲：颈曲、胸曲和腰曲、骶曲加上椎间盘的作用，使直立行走的人类在走路和跑跳时能缓冲和减弱对头部的震动和冲击，有利于大脑的保护，并有利于上肢的活动。由于直立行走，人的嘴部在从猿到人的进化过程逐渐后缩，使现代人的嘴部与前额几乎在同一个垂直平面上，由于嘴部的后缩，舌的位置也发生了变化。猿类和哺乳动物的舌是平摆在口腔里的，而人的舌有1／3下降到咽腔内。咽腔内的舌能像乐器中的簧片一样产生振荡和颤动，这也是人具有语言能力的一种生态适应。人直立行走后，上肢从身体中解放出来从事各项劳动、制造和使用工具。人的上肢仅以锁骨内侧端与胸骨相连，因而活动的自由度与灵活度远较猿类好。使用工具和劳动的结果，使人的腕骨和掌骨形成了宽阔的手掌，而拇指的腕骨与掌骨之间有很大的活动度，对握的动作达到完善的程度。由于上肢和下肢的明显分工，人的手足差别比任何动物都大。人的下肢骨远比上肢骨为长，髋关节和膝关节增强，而上肢骨相对缩短，以使身体的重心下移；支持体重的足附骨既长且大，几乎占全足的一半，而腕骨不及手长的1／6，脚后部增大，形成足弓，手指的长短不齐更有利于手的抓、握和自由活动。人类直立行走以后，可以比动物的四足爬行消耗较小的能量，花费较小的力气就可以走较长的距离，这对早期人类的狩猎与采集活动是有积极意义的。（二）脑的进化脑的进化除了脑容量的变化以外,脑的结构也发生了巨大的变化。猿脑和人脑结构的基本类型是一样的。二者都分成左、右半球,每一半球都有4个不同的叶：额叶、顶叶、颞叶和枕叶。但在猿脑中,脑后部的枕叶大于额叶，而入的类型正好相反。一些人类解剖学家认为,，人脑和猿脑的这种差别,可能成为人的心智产生的基础。人的大脑有左右两个半球，表面的大脑皮层约有140亿个神经细胞，大约分成100多个功能区，而动物脑的功能区则不明显。人的左脑具有语言、概念、分析和计算的能力,并且控制着积极的情感（如欢乐）；人的右脑则与知觉和空间有关，具有对音乐、图形、整体性映象和几何空间的鉴别能力,而且，人的右脑还控制着消极的情感（如悲哀和反感等）。人的两性差别也反映在脑的差别上，一般说来,男性的右脑更发达，女性的左脑更发达。人脑的进化，使人成为世界万物中最聪明、最具智慧的动物，也使人创造了自己特有的文化。人种或种族(race)是根据能遗传的体质形态特征(如肤色、发色、发形、眼色和眼形,胡须和体毛的多少，身材的高矮，四肢的比例等,以及一些明显的生理、生化特征如血型等）划分出来的地域性的入群。近年来,随着人种学的深入研究,在生理、生化指标上不仅可根据指纹和血型的分布概率来区分人种,还可根据白细胞抗原(HL—AN)系统分布概率以及DNA的分布概率来区分人种。人类起源于同一生物种——灵长类人科、人种。然而在漫长的演化过程中，由于受特定的地理环境影响,人类从古猿→猿人→智人→新人的演化过程中,到了新人阶段，便出现了不同体质形态的原始人种分化。不同的人种的形成过程很像生态学里生态型的形成过程。即同一种生物的不同个体群由于地理隔绝等生态原因,由于对不同环境趋异适应的结果，便形成了不同的生态型。因此,人种也可以称为人的不同生态型。人种的形成过程是极为复杂的,综合人类学家和人种学家所收集的不同人种的体质形态和生理、生化资料,人种大致可分为亚美黄色人种、欧洲白色人种、非洲黑色人种和大洋洲棕色人种。各人种的起源时间大致相同,形成过程也是基本相同和平行的。人种之间没有高低贵贱之分。（二）四大人种的特征和分布1．黄色人种肤色褐黄或浅黄，头发粗而直，色黑；面部宽阔，颧骨干高而突出，鼻根低矮成平直，唇厚中等；眼暗黑或黑褐，眼睑有内眦褶，外角稍上斜，成所谓“丹凤眼”；胡须和体毛最为稀少。黄色人种主要分布于亚洲的大部分地区和美洲。2．白色人种肤色白或浅褐，发色和眼色也较浅。头发柔软，多呈波状，发色有金栗、棕黄、棕褐和灰黑等色；眼球虹彩多呈青蓝色、碧色、蓝灰色；鼻狭窄而鼻梁高直,嘴唇薄,口裂开度较小；胡须和体毛较发达。白色人种分布在欧洲、北美、西亚和北印度等地。3．黑色人种肤色黝黑，头发黑或暗褐，多卷成螺旋状；鼻翼宽，鼻根低矮，唇厚而凸，口裂和眼裂开度较大；眼球虹彩颜色深，黑白分明；胡须和体毛较少。黑色人种主要分布于非洲大陆。4．棕色人种肤色从棕色到深棕色,头发黑呈波状或卷羊毛状;眼球虹彩多呈黑褐色或深棕色；唇厚、鼻短宽,鼻梁较低、鼻根凹或低平,眉脊显著；胡须和体毛较发达。棕色人种主要分布在大洋洲及其附近的岛屿。四大人种中，由于地理环境的差异导致的人的生态适应的差异，还可以进一步细分，如黄色人种还可分为北亚人种、北极人种、远东人种、南亚人种、美洲人种和彼里尼西亚人种.黑色人种也可细分为尼格罗人种、中非人种、南非人种和东非人种。白色人种则可细分为印度-地中海人种、大西洋-波罗的海人种、中欧人种、白海-波罗的海人种、高加索人种、西伯利亚人种和乌拉尔人种等。这些不同的人种都是作为哺乳动物纲灵长目人科人种的同一生物种,由于地理隔绝以及伴随的文化隔绝,长期生物生态适应的结果，形成的具一定的外部体质形态、内部生理、生化而有差异的人群，并通过遗传将这些差异固定下来的生态型。（三）人种形成的生态学原因

在生物学里，动物的生态适应有三条法则：第一，伯格曼法则。每只动物的体积,在气候温暖的地方较小，在气候寒冷的地方较大。第二，阿伦法则。动物突出的肢体,在较冷的地方比较热的地方短。第三，格洛洛法则。动物的颜色,在温暖潮湿的气候中显较深的颜色,在寒冷干燥的气候中呈较浅的颜色。研究四大人种的特征，人作为生物的人,人的生物生态适应也符合这三大法则。四大人种的体质形态,在身高、肤色、眼色、发色以及手臂的长短等方面,也脱离不了这些适应特点。只是人的体质形态方面的生态适应远不如动物那么丰富罢了。皮肤的颜色很明显是人对地理环境生态适应的结果，各人种肤色的变异在地理分布上有明显的规律性。黑人的肤色比白人深，南欧人比北欧人的肤色深，南非人的肤色又远较北非人的肤色深，肤色的深浅与皮肤内的黑色素含量和光照强度有着直接的关系。经科学研究证明，所有人种的皮肤中都含有黑色素细胞。在各人种间，黑色素细胞的数量几乎是相同的，人种间肤色的不同是由于黑色素细胞合成黑色素速率的不同和移入角质层形成细胞数量的不同。这些黑色素细胞主要分布在表皮的生发层里,生发层深部有一层排列整齐的短柱状细胞,是黑色素细胞的老巢。黑色素细胞对阳光十分敏感。阳光照射强烈，制造黑色素颗粒的速度快、数量多，分布集中，并延伸到表皮的颗粒层，皮肤则呈较深的黑色。反之，阳光弱，形成黑色素的速度就慢、数量少，呈液态状分布，皮肤就白皙。当黑色素密集于生发层时，皮肤呈棕色或棕黑色。如果生发层内黑色素的含量中等，或以颗粒状均匀分布，皮肤呈黄色或浅黄色。人类的肤色是人种形成过程中的一种生物生态适应,因为黑色素可以防止紫外线穿透皮肤,损伤内部组织。因此,分布在赤道带的人种肤色较深,而高纬地区人种的肤色较浅。人类的不同发色和眼色，也和人类的肤色一样，是人类生物生态适应的结果。它是由于毛干皮质部和虹膜内的上皮层及后缘层所含黑色素的色质、密度、分布形成所决定的。人种的其他特征也是因其生活环境中的某些生态因子,如光因子、温度因子、水分因子以及这些因子综合作用形成的气候因子长期生态作用，而形成的生物生态适应的结果。例如，中国内蒙古、新疆等中亚地区多风沙和雪地的自然风貌,对黄种人的眼睑皱褶形成关系很大。这种生态适应的结果，有助于眼睛免受风沙尘土的侵袭和取暖时烟火的熏烤,也可防止雪光的反射对眼的危害。生活在赤道附近的黑种人，他们的汗腺远较欧洲的白种人发达，这样易于散热。黑种人卷曲成螺旋状的头发，是抵御阳光的、多孔隙而又不导热的自然“凉帽”，可以保护头部的皮肤和血管不受紫外线损伤。黑种人较宽的口裂、眼裂和厚实的嘴唇,增大了粘膜面积,可增加水分的散失面积,这对生活在炎热气候中的黑色人种的散热是有利的。生活在寒冷地区的白色人种，具有高耸的鼻梁和狭窄的鼻腔，这有助于寒冷的空气在吸人肺部前变得温暖和湿润。欧洲的白种人和西伯利亚的黄种人的直颌，也是对冷空气的一种生态适应，这样能使吸入的空气通过更急的弯曲，阻滞冷空气吸入的速度，减轻鼻咽部冷空气的伤害作用。人种除了用体质形态方面的生态适应来适应不同的环境以外，在生理、生化方面，也有很多适应的特征。北欧的阳光较弱，但生活在那里的人并不缺钙。因为北欧人的皮肤里有一种7-脱氢胆固醇可以转化为维生素D，从而增进钙的新陈代谢，防止佝偻病和软骨病。欧洲的白种人以及阿拉伯和苏丹的一些沙漠居民，由于较冷和严酷的气候需要摄入较多的蛋白质以维持热量，长期食用牛奶的结果，使那里人的肠内有较高的乳糖酶，这样有利于牛奶的消化和吸收。因为牛奶中的营养物质，除蛋白质、脂肪、维生素以外，还含有不同于人乳的β型乳糖。这种乳糖在肠内必须通过乳糖酶的作用，才能分解为1分子的葡萄糖和1分子的半乳糖而被吸收。因此，肠内乳糖酶的多少，往往也是不同人种和地区人群生态适应的一个指标。该指标还随年龄而异。一般来说，婴儿和少年时期人体肠内乳糖酶分泌较多，成年人较少。东亚和南亚人群由于气候的原因,多食用植物蛋白,摄入牛奶较少,因而肠内乳糖酶分泌较少,喝大量的新鲜牛奶,常会出现腹胀、肠呜、产气、腹痛甚至腹泻的情况。中国南方民族中肠内缺乏乳糖酶的人比例较高。例如,广西壮族中肠内缺乏乳糖酶的人高达95.5％。人种还与人群的血型、指纹、牙齿等有关。1939年，科学家发现Rh血型的阴性个体在白种人中约占15％，而在黄种人中却不到0.5％。此外，人种的白细胞抗原（HL－AN）、红细胞抗原的分布频率在人种中也有明显的不同。人类生态学家的研究结果表明,人类的A、B、O血型系统的基因分布具有十分朋显的地域特征。在亚洲、非洲和欧洲的大多数民族中，具有全部四种血型和决定四种血型的三个基因。可是在欧洲民族中,，具有A型基因的人明显多于具有B型基因的人。越往东，具有B型基因的人逐渐增多。到西伯利亚、中亚、南亚和东亚，具有B型基因的人达到最多。人类生态学家还发现，世界上的一些疾病也具有地域性的人种特征，这和血型的地域性有关。例如,A血型人中的骨癌患者大约比O血型人中高1.25倍。反之,胃溃疡和十二指肠溃疡患者在O血型人中要多一些.天花曾经在中亚和南亚地区（特别是中国和印度）流行,与这些地区B型血较为集中（占20％～80％）,而缺乏对天花病毒有抑制作用的抗体有关。科学家还发现,约有7％的美国黑人能够准确无误地预感天气变化，这是因为他们具有识别空气剧烈变化的异常血红蛋白。当空气湿度升高时,这些人身上的红细胞开始变形,使血液循环发生困难,并且像预报天气的晴雨计一样准时发病。人的指纹差别现在也是研究人种的人类生态学注意到的问题。为了综合研究人类指纹的拱、箕和斗（旋纹）,人们用三角洲(即三个不同旋流的纹线相会合之处)指数来研究不同人种的指纹,结果发现，欧罗巴白色人种的三角洲指数为10.77～14.65，而非洲尼格罗黑色人种为11.43～13.54，蒙古黄色人种为13.45～15.90。这说明,黄色人种的斗型指纹明显多于白种人。黄种人与白种人相比，手掌外侧的拇指隆起和手掌内侧的小指隆起之间的中央线较多，上部在四指上的纹线较多，下部手掌内侧小指的纹线也较多。不同人种在牙齿特点上，也有一定的差别。前苏联人类学家A.A.祖鲍夫的研究表明，北亚、中亚和东亚的黄色人种具有许多特有的牙齿特点,如铲形门齿、磨牙牙齿间有三角形隆起等。据统计,黄种人中具铲型门齿的人约占60％以上,而在白种人和黑种人中,则不足15％。随着分子生物学研究的进展和人种分子生物学比较的深入研究，人种基因频率的差异也有明显的规律性，而这些差异，同样与人群所处的环境息息相关，是一种十分明显的生态适应。正是这种既受遗传因素的影响，又受环境作用的基因频率的差别，才导致了人种外部形态、内部结构、生理生化的生态适应的差别。除四大人种外还有一些过渡类型的人种，这是由于早期人群的迁徙时，四大人种的特征尚未形成，而迁徙人种与当地地理环境相互作用及长期生态适应而形成的。例如，美洲印第安人除具有一般黄种人的特征外，还有鼻梁稍突而鼻尖下垂的特征，这可能与美洲印第安人是当初黄色人种从亚洲经西伯利亚，然后经白令海峡进入时，黄色人种的特征尚属人种形成早期，进入美洲后长期生活在美洲而形成的特殊生态适应有关。美洲印第安人的主要特征与西伯利亚、中国西藏及华北，甚至中印半岛的居民有所相似；他们突起鼻梁的形成，可能是受历史上末次冰期造成的北亚和北美严酷的冷空气侵袭的缘故。现居住在北极地区的爱斯基摩人,形态特征与中国的鄂伦春族有相似之处.现今一般都把美洲印第安人和爱斯基摩人看作黄种人的两个不同支系,这是同一人种由于不同环境影响趋异适应的结果。在欧亚交界的乌拉尔地区人种，是白种人和黄种人相混合而形成的中间类型，它的起源和形成在末次冰期结束的前后，由白种人从巴尔干高加索地区往北迁徙。而古代生活在东西伯利亚地区的黄种人则向西迁徙，两个人种在乌拉尔和芬兰东北地区相遇，长期融合，形成一个地区类型。自然环境条件无疑在人种分化的早期阶段是起作用的。大约距今5～7万年以前,人类已从亚洲、非洲和欧洲扩散到大洋洲和美洲等地。一般认为，黄种人可能是旧石器晚期在中东和东亚的干燥草原和半荒漠地区形成的。棕色人种可能起源于南亚和大洋洲，以后迁徙到澳大利亚，在长期地理隔绝的条件下逐渐形成。白种人可能是在欧洲和高加索地区形成，黑种人则可能在非洲撒哈拉大沙漠以南的地区形成。人种的体征是能遗传的，在种族内是相当稳定的。例如，白种人到了非洲和大洋洲，白种人的各项性状基本不变。非洲黑人目资本主义兴起以来,虽然大量迁徙到美洲，但黑种人的各种性状也是基本不变的。中国蒙古族和哈萨克族是黄色人种，虽然大部分是牧民，也以动物的乳制品为生,但他们体征中也有缺乏乳糖酶的黄种人的特征。1984年，中国科学院遗传研究所和前联邦德国合作调查了华北的汉族、内蒙古的蒙古族和新疆的哈萨克族,发现缺乏乳糖酶的青年人和成年人（1～46岁）,在汉族中占92.3％,蒙古族中占87.9％,哈萨克族中占76.4％。蒙古族和哈萨克族也缺乏乳糖酶的原因，是由于他们的饮食习惯并不依赖喝新鲜牛奶而生存，而是食用大量发酵过的乳制品。而且，这两个民族长期以来与汉族有相当的基因交换。中国在西方国家和澳大利亚的华人后裔，虽然经过若干代的迁徙生活，但肠内仍缺乏乳糖酶，这说明人种的遗传特征是相当稳定的。人类的人种分化是同种个体在不同的以地理环境条件为主的生态作用下，长期对特定的地理环境“趋异适应”的结果,形成“遗传漂变”,也就是自发遗传过程。“遗传漂变”的实质在于，几乎所有实行内婚制的孤立种群，明显提高了隐性基因在等位基因中相遇的机会，不断降低与其他小种群杂合性婚配的可能性，从而提高了隐性基因在纯合状态中的集中程度。俄罗斯学者的研究证明,在小种群和孤立种群中,个别种族分布的明显进展,大约要经过50代人的漫长岁月。如果把两代人的间隔平均算作25年,那么遗传漂变的作用在种族特征及其组合上,并且使孤立种群在一般外貌上发生重大变化大约需要1250年的时间。自发遗传在遍布全球的人种中,肯定对决定种族特征的一对或数对等位基因的分配发生很大的影响。正如前面所说,这些特征有:血型、齿型的地域特点以及指纹等。然而,更重要的则是典型的种族外部特征,如肤色、发色、发型、色素、身材、头部和面部的比例等,大部分是多基因性的,即由若干对基因决定的,因而受遗传传递力的影响较小。毫无疑问，因地理环境隔绝引起的遗传漂变过程，正是人类种内分化、趋异适应而形成不同的种内生态型——不同人种的结果。这种遗传漂变过程，不仅形成了四大人种，而且也形成了与四大人种密切关联的很多小种群类型。例如，外表像澳大利亚人但头发较卷曲的塔斯马尼亚人，南美火地岛人，非洲的布须曼人，亚洲的阿留申人、爱斯基摩人等。许多人常把种族与民族混同起来,实际上这是两个完全不同的概念。人种或种族,是整个人类种群中由于地理隔绝长期生态适应而形成的以体质形态划分的生态型,民族则是人类社会发展到一定历史阶段的产物。民族与种族不同,它不是根据体质特征来区分的，而是根据语言和生活的地域、经济生活和心理素质,特别是文化特征来划分的。民族受社会历史发展规律所支配,有它产生、发展和消亡的客观规律。在原始社会,以血缘关系为特征结合而成的氏族和部落，是组成这个社会的基础结构。到了原始社会末期,随着社会生产力逐渐发展，出现了社会分工和产品交换,产生了私有制,出现了阶级和作为阶级压迫工具的国家。原始社会解体,构成氏族、部落的血缘关系也就松散了。在一定区域范围内的各氏族、部落之间在经济、文化、政治上的联系加强,沟通了语言，于是形成了民族。在同一个种族里,可以有多个民族。例如,白色人种内，可以有欧洲的日耳曼族、斯拉夫族、雅利安族等；中国有56个民族，世界有2000多个民族。三、人类对环境生物生态适应的主要规律人类对环境的生物生态适应的趋异性,造就了世界上不同的人种。但作为世界上不同的人种来说,对相同环境条件的影响，也有趋同适应的表现。而且,这种生态适应现象具有一定的规律性：第一，人类对地理环境影响的生物生态适应性,不论其种族和民族的属性如何，都会在同样的方面里表现出来。第二，人体生态适应的反应率,即人体特征的变化，是在某种族所固有的界限范围内实现的,这是人体对地理环境反应的自然遗传性。第三，人类对极端环境的生态适应具有补偿性的特征。例如，在人群处于极端环境下,人的体重减轻、胸围和身体肌肉块的减少，以及在人群体质下降时,其血液中制造免疫体的γ球蛋白含量呈增加的趋势,从而提高了人体对极瑞环境生态适应的能力。第四，人类对环境生态适应最普遍和明显的特征，在于组成人体的化学元素与其所处环境的化学元素背景值息息相关，环境本底的化学元素含量的多少，往往决定其居民体质形态的某些特征。例如，在含有大量的促进骨骼生长的化学元素的地区内，居民都在自己所属人种的体质范围内，显得身体相对高大而魁伟,头较长而颅骨显得优美;而生活在含抑制成骨过程元素（硅）较多的地区，居民的特点恰恰相反，身材相对矮小，脸形较大，颅骨宽而短。第五，人类的食物结构是人对环境中生存资源的一种文化生态适应，而人的生物生态适应又与这种文化生态适应息息相关。例如，人类血清内胆固醇含量与食物内脂肪和蛋白质的含量及热量呈正相关，而与食物内糖的含量呈负相关。不同人种中的素食者，其体重、胆固醇、葡萄糖、剩余氮、钙、蛋白质总量都明显偏低，同时，其淀粉酶活性程度和碱性磷酸酶程度明显提高，而尿素和酸性磷酸酶活性明显降低。这些特征显然与食物结构有关。因为人类是生态系统食物网中的一个网点，而且处于食物网的上部，是杂食动物。因而，环境中的动植物以及人的食性，也是人类生物生态适应的一个重要原因。人的生物生态适应的这些规律性，在分析不同的地理纬度、海拔、经度。距离海洋远近的人群中，可以得到充分的论证。在低纬热带地区生活的居民,其共同特征是身体密度降低,身高降低,热带居民的大多数身高属于中等身材或短身材,他们的平均身高约为164cm，比标准人的个子稍矮一点。大多数热带居民的体重在49～62kg范围内,低于世界人口的平均体重数——55kg。人的体重由高纬向低纬方向降低是罗伯尔茨发现的,，所以身高-体重的罗伯尔茨指数,是研究热带居民生态适应的体质形态特征的一个重要指标。除美洲印第安人以外,热带居民的特点是身体密度降低。因此,热带居民的罗伯尔茨指数平均值,大大低于世界居民的平均水平。热带居民的这些生态适应特征,主要是由于这些地区的居民长期生活在炎热及紫外线强烈的气候中,因而导致的生态适应性，包括人的基础代谢水平随气温的升高而降低，人体内氧化酶的活性降低等.同时由于热带地区居民的饮食以植物性饮食为主,居民普遍肌肉不发达,而糖类食品也导致了基础代谢降低.此外,科学家还发现,热带地区由于疟原虫和其他寄生虫以及一些病原微生物的猖撅,这些地区的居民血液中γ球蛋白质的水平普遍较高,从而增加抗病能力.在高纬的北极地区，人的生物生态适应的特征则与低纬地区的居民截然不同。这些地区的居民包括楚克奇人、爱斯基摩人、萨阿米人动基聂茨人等，他们当中一些人的外貌兼有白色人种和黄色人种的共同特征。由于长期适应极地气候——严寒、缺氧，这里的居民体重较重，胸围较宽，腰部较粗，上下肢粗大，身体肌肉发达，而且，北极地区居民最显著的生态适应标志主要是圆形的胸廓构造，这是人类在寒冷缺氧的气候环境里所形成的一种血氧过少的综合适应。因为，在严寒缺氧的气候里，人体氧化还原过程增强,人体内维生素C的消耗量增加而引起维生素C浓度的降低,从而引起血氧过少。北极居民圆柱形胸廓的形成，还由于在北极严寒缺氧的环境中，为了减轻气体代谢的过程，并且能在某种程度上消除因肌肉组织紧张度增加而引起的影响。北极地区居民皮下脂肪较厚，是抵抗严寒的一种生态适应。爱斯基摩人在骨骼方面还有一种特征，就是他们的骨髓管径粗大，也是对北极地区缺氧的一种生态适应，这样的生理结构，可以提高造血机能。科学家并且发现，北极地区居民骨骼矿物含量通常比温带和大陆性气候带居民的骨骼矿物元素含量高，但北极地区的环境本底中的人体成骨过程所需的常量元素和微量元素并不高,因此，北极居民体内可能存在某种矿物元素营养吸收的补偿机制，导致其骨骼矿物元素的含量增高。在严寒缺氧的环境里，北极居民形成了特殊的饮食习惯，即食肉性饮食文化，而他们又同时具有适应这种文化的生物生态适应，包括前面谈到的体质形态特征，以及血清内胆固醇含量高以保证人体内能量代谢增强，脂肪酸化能力增强等。而且，北极居民虽然长期食用高蛋白、高脂肪的食品，但几乎没有发现与尿酸过高有关的疾病（如痛风）等。这一地区居民人尿内氮的排出量比较高，也是生理方面对多余的氨基酸有脱氨基作用的一种生物生态适应。大量研究资料还表明，北极居民虽然血清中有较高的胆固醇含量，但却几乎没有动脉粥状硬化的病例。北极居民对北极严寒气候的生物生态适应方面，还有一个重要的特点就是北极地区居民体温调节方面的特殊生物生态适应。科学家证明，北极地区土著居民在低温条件下，手脚的温度远较其他地区的居民高，而且，北极居民的血流速度也较快。造血速度加快和减少热散发的特殊生理特征也是这一地区居民的抗寒的生物生态适应。北极居民对北极严寒气候的生物生态适应方面，还有一个重要的特点就是北极地区居民体温调节方面的特殊生物生态适应。科学家证明，北极地区土著居民在低温条件下，手脚的温度远较其他地区的居民高，而且，北极居民的血流速度也较快。造血速度加快和减少热散发的特殊生理特征也是这一地区居民的抗寒的生物生态适应。对远离海洋的沙漠地区的居民来说，沙漠生境的特点是风大沙多，干燥少雨，光照强烈,冷热剧变,土质贫瘠。在沙漠地区的阳光下，人裸体时所承受的热负荷比在热带地区高2.4倍,人对高温的生物生态适应是排汗以降低体温,而沙漠又缺水。在这样的环境中，长期生物生态适应的结果，沙漠居民的特点是新陈代谢活性降低和身体蒸发性比面积增加。土著居民在昼夜温差强烈的环境里，还形成了对热量损耗特有的血管舒缩神经调节。由于世界上沙漠的生境较复杂，这方面的研究资料还不多见。四、社会环境的发展与人的体质变化随着社会的发展与进步,人类环境也在进化和发展。人的生物生态适应除了对自然环境的生物生态适应的一面,也有对社会环境生物生态适应的一面。因为,，随着科学的进步,人类的生活环境、食物营养、医疗条件等都发生了翻天覆地的变化,人类在适应和改造自然的同时,也创造了新的人工环境,人类的体质形态和身体素质也发生了变化。人类身高的增加是近100～200年来的世界发展趋势,生活水平的提高往往促成身高提高速度的加快。例如,挪威从1760—1830年的70年间，国民的平均身高几乎没有变化,从1830—1875年的45年间,平均每10年增高0.3cm,而从1875—1964年的90年间.平均每10年增高0.6cm;日本人从1900—1939年的39年间,20岁的男青年平均每10年增高0.9cm,20岁的女青年平均每10年增高1.2cm.从10世纪中叶到1965年.成年男子的身高增长10～11cm.成年女子增加了13cm.杜若甫的研究表明，自1917—1983年，北京成年男子(平均年龄52.5岁)的平均身高(166.75cm)只增高了1.45cm，即每10年增高0.2cm，但这些人的子代（平均年龄23.8岁）平均身高170.60cm，比父辈增高3.83cm，而且,子代每10年平均增高l.34cm。可见，1949年以后，中国人的平均身高的增高速度大大加快了。中国人平均身高的增加,发达城市较不发达城市快，城市较农村快，而且,也如日本的情况一样,女子身高的增加较男子快。这与中国1949年以后经济发展以及女子的社会地位提高、营养条件改善,以及女子参加各种有利于增加身高的劳动与活动有关。身高是由遗传因素与环境因素两方面决定的。因此,身高不可能无限制地增加。在有的发达国家中,身高的增加情况已基本停止，这是受到了那些国家遗传因素的限制。发育增快也是社会发展以后的一个显著标志。发育速度有许多指标,而女性第一次月经即初潮年龄是其中最重要的标志之一。国外的研究表明，近100多年来，世界各国、特别是发达国家初潮年龄显著提前，每10年提前约3～4个月。或者说，每代人（30年）提前1年左右。目前，初潮年龄已比上一个世纪提早了2.5～3.5年。中国对北京市区、江西吉永农村和广州市区800对母女的初潮年龄进行比较的结果表明，北京市区女儿的初潮年龄比母亲提前1.82年，江西吉永农村女儿的初潮年龄比母亲提前0.78年，广州市女儿的初潮年龄比母亲提前1.65年。这说明，社会经济水平的提高，营养状况的改善以及社会的文化环境，对发育的速度有明显的影响。初潮年龄以及各项人体发育指标也受遗传因素和环境因子的限制，因此也不是无限的。初潮年龄的提前在接近遗传极限的时候，环境因子的影响就越来越不明显了。瑞典、英国、荷兰、匈牙利、丹麦等国的研究表明，女孩子的初潮年龄接近13岁以后就很少提前了。初潮年龄也决定于人的生物学特性,与人种及社会发展水平有关。1980年按现状法调查得出北京为12.77岁，广州市为12.81岁;1970年新加坡富有阶层为12.40岁;1975年土耳其君士坦丁堡市富有阶层为12.40岁。全世界最小的初潮年龄一般不小于12岁。衰老延缓和寿命延长也是社会经济发展过程中人的生物生态适应的一个特点。妇女的绝经年龄是衰老的一个重要指标。据世界各国的研究，随着社会的进步，妇女的绝经年龄有延缓的趋势，中国呼和浩特市的调查表明，从1957—1986年的30年间，妇女的绝经年龄延缓了4年多。如果与黄帝内经记载的中国妇女的绝经年龄48岁比较，推迟的时间就更长了。这是与社会环境的进化分不开的。当然，妇女绝经年龄同样受遗传因素的限制，也有一定的推迟和提前的极限。寿命的延长是人类体质的一个综合指标。人口的平均寿命往往标志着一个国家国力和社会经济水平、居民生活质量的高低。在人类的原始时代,人的平均寿命据估计只有10～20岁,人们纷纷死于饥荒、疾病、瘟疫,以及野兽的袭击和部落之间的残杀。直到18世纪初,世界人口的平均寿命也只有18岁。18世纪后期，随着科学技术进步,特别是英国医学家发现牛痘疫苗,使人类战胜天花这种当时对人类生命威胁最大的疾病,人类的平均寿命才由18岁延长到40岁。20世纪以来，社会经济有了更大的发展，科学技术、特别是医学的发展,人类生活质量的改善，青霉素等抗生素的发明,从而使很多传染病和流行病得到控制，人口的死亡率降低,人的平均寿命于1977年提高到61岁左右；到1982年,发达国家的平均寿命达72岁，发展中国家为58岁。中国人口的平均寿命1949年前仅为35岁左右,1957年提高到57岁,1963年提高到61.7岁,1982年第三次全国人口普查,平均寿命达67.9岁,目前已超过70岁,开始进入长寿国之列。五、人体的生物节律生物的生命活动，长期适应昼夜和季节的变化,出现了一定的节律，形成了不同的物候现象。例如,植物发芽、开花、结果、落叶,动物的昼夜活动以及季节迁徙等行为。这些节律，像时钟一样准确，所以也叫“生物钟”现象。人体也有一种基本节律,决定着生命的各个方面。从20世纪初开始,有人发现人体许多器官的功能具有昼夜节律变化，或日、月、季节、年周期的节律变化,这种时间节律性是人类适应环境的昼夜、季节等节律性的变化而在数万年中逐渐形成的一种生物生态适应。人体昼夜节律的研究，是一个新的课题，涉及面很广，内容非常复杂。从无脊椎动物至高等动物以至人类,一切生物无不具有昼夜节律现象,但至今研究的对象大多是昆虫和植物。人体也同样存在着明显的昼夜节律。人体的机能随时间过程而不断变动，有着很大的生理意义。吴汝康（1989）综合各方面的有关资料,将人体在24小时内的主要变化，综合如下（表4）。科学家的实验还证明：人体有以1个月左右为周期的3种节律。一是影响人的抗病能力、肌肉力量及运动速度的“体力周期”，每23天一个循环;二是影响人的情感、精神和心理状态的“情绪周期”,每28天一个循环;三是影响人的记忆力、敏捷性和逻辑思维能力的“智力周期”,每33天一个循环。各个周期里又可分为高潮期、低潮期和临界期。在体力高潮期，人感到精力充沛，不易生病，劳动效率高。在情绪高潮期，表现出心情愉快，精神焕发，谈笑风生。在智力高潮期，人的大脑思维敏捷，记忆力强,学习效果好。如果在一段时间里3条节律曲线均处于高潮期,则在各方面都会表现出超常的能力,体力强盛，情绪高涨，智力高超。而在3个生物节律都处于低潮时，则表现出疲倦乏力，心灰意懒，记忆力减退，反应迟钝。尤其在3种节律都处于临界期时，危险性更大，表现出体力不支，喜怒无常，思绪紊乱等。因此，在几个节律同处于低潮期或临界期时，工人操作机器容易出工伤事故，司机出车容易发生车祸。不同的人的节律，稍有不同。一般来说，各种内部节律是互相协调的，但是，饮食或睡眠习惯的变化，患病初期，远距离飞行，或日夜班倒班等都会使内部节律出现混乱。原有的节律一旦被打乱，常需几天或数周才能逐渐形成新的节律。出国的人，常有时差反应，实质就是人体长期形成的对时间的生物生态适应被打乱了。现在中国人去欧洲国家和美国的人很多。两地的时差很大。北京与伦敦之间的时差为8小时，即伦敦比北京晚8小时，与纽约的时差为12小时，与旧金山的时差为16小时。对于长途旅行者来说，突然之间昼夜发生逆转，机体的节律和新到地方的时间不再是同步的。因此，常感到非常疲劳，发生所谓喷气滞差或喷气综合症（jetlagorjetsyndrome）。东西方向的旅行，由于原来的生物节律被打乱，可能是引起疲劳的原因。南北方向的旅行,如果南半球北半球纬度相差不大（例如,由北京去澳大利亚），由于昼夜节律和当地时间基本上相同，便很少感到疲劳。需要多长时间才能适应当地的时间？个体差异很大,从几天到几周.经常出国旅行的人，这种时差综合症的症状是否会轻一些呢？回答是否定的.飞行的乘务员和一般旅客一样,仍然为昼夜节律的节奏改变而苦恼,看不出有什么习惯了和适应了的现象。旅行经验多的人,不同之点只是对当地的情况比较能够适应，因此产生的疲劳减少一点。有人做过实验，在与外部完全隔绝的隔离室内进行人为的模拟飞行旅行，造成相当于向东飞行导致的时间变化，以测定尿中钾和钠排泄峰值的相位，钠的节律基本上是立即就适应了，而钾的节律变化比较缓慢，4天后才能适应。在相当于向西飞行的时相变化中，尿中钾的峰值