生体に対する熱放散

質問

寒い地方では、体の大きい(身長、体重)人と、体の小さい(身長、体重)人ではどちらのほうが住みやすいのか？生体に対する熱放散の見地から証明せよ。という質問なのですが・・・答え的には、体の大きい人のほうらしいのですが、(ヒントとして例えば北極グマ、ヒグマなど寒い地方の哺乳類などを考えるとそういうことにあてはまるようです。)(体表面の)熱放散の式と人体表面積の実験式をもとに証明するともっともらしいのですが・・・この辺の分野に詳しい方おられましたら参考程度にわかる範囲でいいので教えてください。お願いします。

回答No.1

yoisho · ベストアンサー

まだ回答がついていないようですので、私は特にこの分野に詳しいわけではありませんが、一般的な考え方を述べさせていただきます。

体からの熱の放散は、呼気、汗の蒸発、体表面からの熱放射の三つが考えられます。
これらの全体に占める割合ですが、温暖な気候の場合には、呼気や汗による熱放散がかなりを占めると思われますが、寒冷な場合は大半が体表面からの熱放射と考えられます。
そして、体表面の温度が均一であると仮定すると、熱放射量は表面積にほぼ比例すると考えられます。

ここで、表面積と体積の関係ですが、表面積はほぼ身長の２乗に比例しますが、体積（体重）は身長の３乗に比例しますので、身長が高くなるほど体表面積に対する体重の割合は大きくなります。
具体的には、例えば身長１メートルのマレーグマ（実際はもう少し大きいかもしれませんが、あくまでモデルとしてです。）と身長２メートルのホッキョクグマを比較すると、ヒグマの体表面積はマレーグマの約４倍ですが、体重は約８倍になります。
（単純なモデルとして立方体を考えると、一辺の長さが１メートルの立方体の表面積は６平方メートル、体積は１立方メートルです。一辺の長さが２倍（２メートル）になると、表面積は４倍の２４平方メートルになりますが、体積は８倍の８立方メートルになります。）

恒温動物は体温を一定に保つ必要がありますので、失われた熱は内部から熱を発生（食物で得られるカロリー）することで体温を維持しなければなりません。
つまり、マレーグマが北極で生活するには、体重がホッキョクグマの８分の１なのに、体温維持のための食料（カロリー）は、４分の１、言い換えれば体重あたりの必要なエサが２倍必要と言うことになり、効率が悪いと言えるのではないでしょうか。

その他、寒冷地では保温のために皮下脂肪（内側に衣服を着ているようなものです。）を蓄えますが、これの効率も体表面積・体重比で効いてくると思います。

単に机上の推論で根拠となるデータが無く、自信なしのアドバイスですが、多少でも考え方の参考になれば幸いです。