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3.为什么没有体形大如哥斯拉般的哺乳动物?这吓伽利略提出的有趣的重要问题之一，当然，他并没有提及哥斯拉那样的怪物。从第2章中我们得知，伽利略的论点基于一个简单的想法，即动物体重的增长比肢体的支撑能力增长得更快，因此如果结构、形状和构成物质保持不变，随着体重增加，它将被压直。这为动物、植物和建筑的尺寸极限提供了充分的证据，也为我们思考成长和可持续性的极限等问题提供了模板。然而，为了证实这一观点，即对动物的最大斥十进行定量测算，我们需要对它们的生物力学进行详细分析，而不是仅仅停留在伽利略所设想的静态情况。我们知道，最大的机械应力出现在动物的行进过程中，特别是在奔跑过程中，而奔跑对很多动物来说是重要的生存特征。最大的陆生哺乳动物是巨犀，它是现代犀牛的前身，长约10米《超过30英斥)，重达20吨，见图4-1。体形最大的陆生动物应该是丸龙，长达25米，重达50吨。也有一些证据显示还有比这更大的动物，但这些证据大都是骨头碎片，需要我们对其结构和骨骼进行大量推断才能确认。甚至有人猜测，改龙太大了以至它们不得不半水生以支撑其自身的重量，尽管没有实质性的证据证明这一点。无论这一猜测是真是假

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，它确实提供了男一种猜想，为了扩大体形，动物需要返回海洋以减轻自身重力的负担。如果无须对抗重力，伽利略的论点就会变得毫无意义。所以，已知的最大的动物一直存活至今，直至现代人类出现，它们在广阔的海洋中繁衍生上县，这并不奇怪。其中最大的就是蓝钱，一种长度可达30米〈约100英尺)的哺乳动物，体重100多吨，比令人和钨惧的霸王龙重20倍以上。那么地球上可能存在更大的哺乳动物尚未进化吗?就像陆生动物有生物力学和生态学的限制一样，海洋动物也有。鲸需要长距离快游才能获得足够的食物，以支持其巨大的代谢率，它们需要每天进食100万卡路里，是人类摄取量的400倍左右。将这些限制条件纳入数学和物理学以确定海洋动物的最大尺寸，这比确定陆生动物的最大尺寸更具挑战性，而且到现在为止还没有可靠的预测。然而，我现在要展示的是，除了生态生物力学以外，还存在其他限制体形的最大矿才的条件，即确保所有细胞都会得到足够的氧气供应。这涉及网络供应系统的几何和动力学特性。证我为你描述一个简化版的论证，来解释如何估算体形的最大矿寸。网络理论的一个更神秘的结果是，毛细血管等终端单位之间的平均距离与身体重量之间呈寡指数缩

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放，其指数为1112〈等于0.0833...)。这是一个异常小的指数，代表着一种身体斥寸非常缓慢的变化。它预测网络将变得越来越张开，也越来越稀少。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。同样，虽然蓝鲸的体重是购鱼的1亿〈108)倍，但其毛细血管的平均距离仅为网吝的《108)112倍，约为4.6倍。毛细血管为细胞服务，所以网络的张开意味着随着斥寸增加，相邻毛细血管之间有更多的组织需要被服务。因此，平均来说，每个毛细血管必须系统地服务更多的细胞，这反映了前面讨论过的规模经济效应。然而，这种增长不可能是无限制的。作为不变单元的每个毛细血管能组织供应的氧气是固定的。所以如果需要由单个毛细血管供氧的细胞组变得太大，其中一些细胞将不可避免地被剥夺氧气，技术上称之为缺氧。诡贝尔奖得主、丹麦生理学家奥古斯特:死罗〈August”Krogh)在100多年前首次定量地解释了氧气如何扩散到毛细血管管壁和组织给细胞供氧。他意识到，在没有足够的氧气以维持距离太远的细胞之前，氧气的扩散距离是有限的。这个距离被称为最大死罗半径，它是围绕毛细

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