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蜘蛛这种日常吊立状态,为什么不能发生人类吊立时特定身体组织充血的困扰?

题主想说的是倒立或者倒吊吧……原因很简单:蜘蛛体型太小,即便头朝下倒挂在网上,从脚到头的高差微不足道,对头部造成的额外压力也很小(而且蜘蛛的“头部”无论是结构还是功能都跟人类完全不一样),因此蜘蛛不会像常年直立行走,习惯了脑袋在最高点的人类一样倒过来头下脚上时间长了就脑部充血,进而产生各种不适和症状。

(仅用血压不能解释题主的疑问,具体容后补)

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同为哺乳动物且体型大小接近人类的树懒,即便常年生活在树上,也不能长时间头朝下倒吊着。图片由 Daniel Onea 摄于哥斯达黎加
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树懒所谓的倒吊,通常是图中这样“肚皮朝上背朝下”的姿势,类似于人类的四马攒蹄造型。图片由 David Bygott 摄于巴西

至于蜘蛛的循环系统,倒是有不少有趣的地方:

一、蜘蛛虽然体型很小,但其心率和人类非常接近

据 Bristowe、Sherman 等人在 20 世纪 30~70 年代之间的测量,蜘蛛的心率与体型大小成反比,总体来看与人类大致相当:

  1. 体型最大的捕鸟蛛,其安静心率约为每分钟 30~40 次(对比,马拉松、铁人三项、越野滑雪等长距离耐力项目的顶级运动员安静心率也在每分钟 40 次左右);
  2. 体长只有 1~2 毫米的小型蜘蛛心率要快得多,其安静心率约为每分钟 100 次左右(对比,人类诊断心动过速的标准恰好也是安静心率超过 100 次 / 分)。
  3. Sherman 等人在测量一只狼蛛的心率时发现其安静心率为 48 次 / 分,但在快速奔跑 30 秒后就达到 176 次 / 分,这个数值也和健康成年人剧烈运动时的心率水平(180~200 次 / 分)非常接近。

二、蜘蛛的血压下限远低于人类,但日常上限和生理极限上限都接近人类

人类体型巨大(相对于蜘蛛来说)又是直立行走,因此需要有足够的血压才能保证脑部的血液供应。而蜘蛛虽然体型微小又是爬行,仅考虑保证供血的话并不需要多高的血压,但蜘蛛的运动却需要血压帮忙——简单地说就是蜘蛛的腿伸展时靠的是心脏收缩产生的液压(也就是血压),屈曲时则是靠关节处肌肉的收缩——所以蜘蛛的血压变化幅度非常大(以下数据来源于 Hoffman、Stewart 等人在 20 世纪 40~70 年代的测量):

  1. 安静状态下,蜘蛛的收缩压和舒张压分别略超过 20/10 毫米汞柱,如果没有外界声、光、振动等刺激,则会逐渐缓慢地降到 12/8 毫米汞柱左右。
  2. 缓步行走状态下,蜘蛛的收缩压可升至 60~150 毫米汞柱,具体数值与其体型大小、体重、行走速度等因素有关。
  3. 在被人抓起,大力挣扎时,蜘蛛的血压可以达到 480 毫米汞柱,但这仍低于蜘蛛外骨骼的承受极限(600~750 毫米汞柱)。
  4. 除此之外,蜘蛛在蜕皮时需要升高血压来撑破旧的外骨骼,此时蜘蛛会通过心脏收缩把腹腔内的血淋巴液泵入头胸部,使血压升至 300 毫米汞柱,从而涨破在蜕皮前因为激素作用,强度降低约 2/3 的旧外骨骼,完成蜕皮。

而人类的血压值除安静状态下远高于蜘蛛外(但从上面的数据可以看到只要蜘蛛活动起来血压水平就跟人类差不多了),在极限数值上也有类似表现:

  1. 在安静状态下,人体收缩压可以达到 300~360 毫米汞柱,这个数值是在 1)司机高速行驶时突遇紧急情况被迫急刹车;2)人在熟睡状态中突然被刺耳尖锐噪音惊醒 两种状态下测得的(某本医学生理学书籍中看到的,忘了具体书名了);
  2. 在运动状态下,人体收缩压可以达到 480 毫米汞柱,这个数值是在让被试个体使用瓦氏呼吸法同时进行高强度腿举练习并重复至完全力竭的状态下测得的(MacDougall, 1985)。

所以,仅用血压本身不足以解释蜘蛛可以而人类不能长时间头下脚上倒挂的问题,必须结合两者在体型和日常身体姿势方面的巨大差异才行。

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