人类的皮肤都是黄色的吗(为什么热带地区人的皮肤却进化成了黑色)

我记得在小学的教科书中就有提到,深色物体比浅色更容易吸热,比如:在夏天穿着黑色衣服会更热。黑色物体之所以容易吸热,是因为黑色物体理论上来说能够吸收所有色光,也就是黑色物体的吸光能力强,更容易聚集能量,温度升的自然也比较快。

那么问题来了,热带地区的原住民为什么在进化的过程中形成了黑色的皮肤?这样岂不是不利于人体散热?人类的肤色又是怎么形成的?

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带着以上疑惑,来阅读以下相关知识吧。

人的肤色与散热没有多大关系

上面已经说过了,在阳光下,黑色更容易吸热。黑色皮肤在阳光下吸热快,肯定不利于人体散热,体温很快就升高了。

其实,黑色物体在阴暗环境下也更容易散热黑色物体吸热和散热快,其本质原因是,物体的颜色越深,物体对热辐射(电磁波)的吸收率和反射率就越高。根据物理学中的辐射规律,物体的辐射能力等于它的吸收能力。需要注意的是,物体究竟是吸热还是散热,除了与环境温度有关,还与物体的对外热辐射量以及外界射入的热辐射量有关。

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如图所示,太阳能热水器就采用了深色管道

热带虽然很热,但肤色对身体散热影响不大。人类发明了衣服,这对调节人类的体温有很重要的作用,衣服相当于人类的第二层皮肤,主要功能是保温。全身长满毛发,在天气炎热时不利于散热,有了衣服,人类的体毛显然就不是太重要了,于是在长期的进化过程中,体毛就逐渐退化了。原始人类为了生存,需要整长距离奔跑来捕捉猎物,汗腺也变得越来越发达。此外,人类也并不会傻傻的长时间暴露在阳光下,让太阳炙烤。

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由此可见,人类肤色的形成与散热没有太大关系,反而是稀疏的毛发与发达的汗腺更有利于散热。

为什么人类有肤色之分?

接受过九年义务教育的可能都知道,如果按人的肤色来分,世界上主要有三大人种:黑种人、黄种人和白种人。此外,还有棕色人种

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不管是什么肤色的人,从生物学上来说,他们都属于同一种人——智人。就算是同一种猫,它们毛发的颜色也有好几种,比如有黑、白之分,这是基因上的细微差异导致的。整体上来讲,人类个体的智商相差也不大。

人类拥有共同的祖先,这一点从基因上就可以确定无疑。古人类学家经过长期的研究发现,最早的智人很有可能诞生于非洲,然后再从非洲向各大洲发展。有些人可能有疑惑,原始人类是怎么穿越海洋的?科学家告诉我们,在几百万年以前,那时候地球时常出现冰期,海平面比现在低,原始人类是通过各大陆之间的大陆桥迁徙过去的。后来冰河期消退,人类就因此隔离了。

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如图所示,进入冰河期的地球

在人类还没有进行全球范围内的大规模移民时,处于热带地区的人的皮肤基本上都是黑色的,而温带地区则是黄色,寒带地区则是白色。正是长期的地理隔离,才造成了人类之间的肤色差异。不过这只是表面上的原因,根本原因还在于太阳。

太阳真的很重要,没有太阳就没有地球,更不会有人类。要一分为二的看问题,太阳光既有利又有弊,比如植物的光合作用就需要阳光。太阳光除了包含可见光以外,还包含紫外线波段。紫外线,相信大家都听说过,在生活中也有应用,比如:紫外线杀毒、紫外线验钞等。

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根据科学家的研究,人类之所以会形成不同的肤色,就是为了应对阳光中的紫外线。热带地区太阳光常年直射,紫外线强度也比温带及寒带地区强。高强度的紫外线能够杀死细菌,长时间暴露在太阳光的紫外线下同样会损伤人的皮肤细胞,使人类患上皮肤癌等疾病。

紫外线(英文缩写代号为UV)按波长的不同主要可以分主A、B、C、D四个波段,其中C、D波段由于波长短(在280纳米以下)能量高,早早的便被臭氧层拦截了。早些年,大家可能经常听到臭氧空洞这个概念,就是因为如果臭氧层消失了,人类将会暴露在高强度的紫外线中,会对人类以及地球上的生命造成很大的威胁。

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C、D波段被拦截了,于是对人类构成威胁的就剩下A、B两个波段了。其中A波段对人类的威胁最大,因为它可以穿透人体皮肤表层直达真皮层,能够对人体皮肤细胞产生伤害。紫外线能够使皮肤加速衰老,甚至能够破坏皮肤细胞中的DNA,还会使皮肤变黑。防晒化妆品,防的就是太阳光中A、B波段的紫外线,即UVA和UVB。

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如果人类有浓密的毛发的话,热带与寒带的人也许就不会存在肤色上的差异了,因为毛发也可以在很大程度上阻挡紫外线。不过人类的毛发在进化过程中为了散热退化了,必然要有其它的东西来阻挡紫外线。上文曾经提到过,深色物体对热辐射的吸收率更高,紫外线也是一种热辐射。因此,紫外线越强的地方,人的肤色也就越深,热带地区的人自然就进化出了黑色的皮肤,并固化到了基因上。至于肤色的深浅,就与黑色素有关了,这个将在下面讲到。

这里举个简单的例子,一张白纸和一张黑纸,透过它们看太阳,显然白色纸张的透光率更高,黑色纸张的透光率更低。因为黑色纸张颜色更深,对阳光的吸收率更高。同理,深色的表层皮肤将紫外线抵挡在外,从而保护了下层的皮肤组织。

长此以往,经过自然选择,处于热带地区的人的皮肤会变得越来越黑,人的肤色差异就这么形成了,黑人皮肤天生黑色素含量高。

人类肤色的生理基础

人类的皮肤颜色之所以不同,是因为皮肤中黑色素的含量以及分布不同。黑色素是决定人类肤色的主要因素。黑色素是由人类表层皮肤下的黑色素细胞生成的,随着新陈代谢(这里形象点来说就是蜕皮),黑色素逐渐转移至皮肤表层。

不知道大家有没有听说过白癜风,这种疾病就是由于人类皮肤中的黑色素缺失造成的,皮肤中的黑色素细胞不能正常生成黑色素,就导致局部皮肤出现白斑。

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如图所示,由于局部皮肤缺少黑色素,导致出现白斑。

其实不管是白种人、黑种人还是黄种人,它们的皮肤中都含有黑色素,只是量不同而已。通常,白种人的皮肤中的黑色素相对来说最少,黄种人中等水平,黑种人皮肤中的黑色素最多。

人类的皮肤主要可以分为表皮层和真皮层。表皮层的最外面是由角化的上皮细胞构成的,俗称死皮,具有防水、防摩擦、防止机械损伤等功能;表皮层中最下面的一层是基底层,黑色素细胞就位于该层。据估计,人的表皮上大约有20亿个黑色素细细胞。

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黑色素不是染料,而是一种生物色素。人体皮肤中的黑色素是在UV的诱导下产生的。当UV作用于皮肤基底层,肌肤就会启动自我保护机制,激活酪氨酸酶的活性,并通过复杂的化学反应生成黑色素,来保护我们的皮肤细胞。雀斑、晒斑等就是黑色素的沉积导致的。

许多爱美的女性外出总是喜欢打伞,最主要的原因不是怕热,而是怕被晒黑。皮肤长时间暴露在阳光下,皮肤中的黑色素增多,白人也会变黑人,而且还有可能导致晒伤。

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结语

通过上面的介绍,相信大家已经明白了,为什么大热的非洲,原住民的皮肤反而是黑色的。因为深色皮肤能够有效的阻碍紫外线,防止紫外线损伤皮肤内部的细胞。而散热可以通过其它途径解决,最重要的方式就是排汗。

进入现代社会,由于大规模的人口迁移,赤道附近也生活着大量的白人,并且人们大多数时间都待在室内,黑色素也就不那么重要了,人们正趋向于变白。而且我们还有衣服,还有遮阳伞,还有防晒霜等,都可以防止紫外线。如果未来人类还存在的话,那么人类的肤色肯定会变浅的。至于故意晒黑的,那就另当别论了。

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