人类在地球上生活了几百万年，避免不了因适应当地气候而留下深刻烙印。我们在小学课本上就得到这样的知识：生活在赤道附近的黑种人头型偏小，鼻子较阔，有着抵御酷热气候的“面目”；生活在寒带、温带的高纬度地区的白种人为了抵御严寒，往往有一个比住在湿热地区的人更钩的鼻子……可以说，人类在影响地球的同时，也在被气温等自然因素“雕琢”。

　　除了气候对五官和身高的“刻画”，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所潘雷发现，人类头面部形态特征具有适应性，现代人群头面部表面积在全球范围内有纬度性变化，也与当地温度有密切联系。

　　纬度与气温影响着现代人的头骨

　　潘雷告诉记者，很久以前就有研究者探究人类颅骨的大小、体积是否与他们居住地区的纬度、气候有关，在上世纪80年代已经有人依靠游标卡尺等手工测量仪器做过此类研究。由此得到的数据除了颅容量（也就是脑的体积）是三维数据以外，其他大多数都是线性数据，比如颅骨长度、宽度等。当时的研究证明，总的来说，高纬度、寒冷地区的人，脑体积比较大，头顶比较高耸，整个头骨更加接近球体，而热带地区的人正好相反。

　　现在的研究者仍然采用现代人的头骨作为研究材料，但与前人不同的是，技术水平已经飞速提高，能够采用三维激光表面扫描技术，建立头骨的三维虚拟模型，用软件来测量头骨特定部分的表面积；并结合当地的纬度、气温数据，进一步研究头骨形态在不同纬度不同环境的分布。这是一种探索性的尝试。

　　结果显示，纬度越高、气温越低，当地人群头盖部表面积越大；处于低纬度、热带环境的人群则反之。而颧骨面积则与纬度没有显著联系，只与气温有关。气温越低，当地人群颧骨表面积越大；低纬度、热带环境的人群则反之。头颧指数（即颧骨与头骨面积的比例）也只与气温呈负相关，与纬度没有显著联系。

　　为什么人类头部的形态会被环境“改变”

　　上世纪80年代的研究者们认为，人类头部形态改变主要与头部的温度调节有关，潘雷认为也是如此。当然人类作为高等动物，有社会行为、生活习惯、文化现象，并且能自发地改造环境，因此可能也有其他原因。但是目前无法证明其他原因能够在全球范围内造成这种趋势，所以温度调节仍是唯一有说服力的解释。

　　人们在感觉到冷的时候，会本能地收缩肢体，甚至把身体蜷成一个球形；而觉得热的时候，又会尽量舒展身体。这是人类与生俱来的本能，也是一种非常有效的调节体温的方式。当体积不变时，在所有三维形体中，球体的表面积是最小的。寒冷环境下收缩肢体也是这个道理，减小了与外界接触的表面积，也就有效地减少了通过皮肤散发到外界的热量。反之，感到热的时候需要向外界散发热量，伸展肢体就增大了与外界接触的表面积。

　　如果说人们感觉到温度变化时，暂时改变身体姿态是出于本能，那么哺乳动物包括人类的体型在全球范围内的分布就来自外界环境的长期作用。研究发现，人类头面部形态在不同纬度、气候条件下的分布，也可能基于相同的原理，与头部温度的调节有关。

　　其他哺乳动物相比，人类十分特殊。几百万年前，生活在非洲的人类祖先是四足行走的，在转变为直立行走以后，解放双手，开发了上肢功能，才发展了大脑。然而人类体态的改变，也引起了一些脑血管流体压力的变化，简单来说就是某些承担着脑部温度调节的血管，随着人类发展了直立姿态，不能像在四足行走时那样运转了。但急剧增长的大脑对温度要求很高，颅内小幅度的温度变化都可能造成致命后果，人类的活动性又很强，有时身体能产生大量热量需要迅速调节，因此拥有高效的温度调节系统非常重要。

　　为何头盖部和颧骨与当地纬度气温有联系

　　人类发展了直立行走姿态以后，逐渐演化出了“导静脉”以及相关静脉网络，主要分布在头顶下方、颅骨内表面，起到调节颅内温度的效果，进一步通过头骨、皮肤与外界进行热量交换。这些区域也恰好是直立姿态下头部接受阳光照射的主要区域。所以导静脉所涉及的这些头骨区域，也可能起到温度调节作用。这不仅关系到日常生活的舒适，还关系到人类的生存。

　　头盖部不仅以对流方式与外界进行热量交换，还接受来自太阳的热辐射，全球范围内热辐射强度大致随纬度升高而减小。赤道地区和一些高海拔地区，日光的热辐射（如紫外辐射）很强，如果长时间暴露在强日光的辐射下，不但对视力有损害，还可能诱发致命的神经系统障碍，如日射病等。低纬度地区人群头盖部表面积较小，就能减少接受到的日光辐射，减少这种情况的发生。而高纬度地区日光辐射强度较弱，时间也较短，如果接受不到足够的阳光照射，可能致使骨骼、软骨发育不良，因此人群头盖部面积较大，可接受充足的日光照射，在使得头部温暖的同时，也保证了正常发育。

　　而颧骨与头盖部情况不同。直立状态下颧骨很少接受阳光直射，但仍然有着调节头部温度的功能。因此与纬度没有明显联系，而依然与当地温度相关。但由于人们的颅容量随纬度升高而增大，也许颧骨面积增大是伴随这一变化而产生的。另外，颧骨与面部很多其他骨骼有关联，也与语言、咀嚼、面部表情等相关，因此影响颧骨性状的因素比较复杂。例如极地地区的人群，由于食物非常粗糙，因此咬肌发达。相应地，颧骨也宽扁粗壮。

　　研究帮助了解人类演化之路

　　头骨的不同区域，受到外界环境长期影响以后，响应方式有区别。有一些特征例如头盖部面积，代表着适应性，其实与我们的生存是息息相关的，而有些特征的决定因素就比较复杂。

　　潘雷表示，我们目前已经建立了全球多个人群的数据库，以满足以后的对比研究。

　　实际上，在古人类学研究中，一个重点问题就是某些体质特征的来源。假设在我国发现古人类头骨化石，这个头骨化石体积比较小，头顶低矮，这和亚洲中、高纬度人群的特征不符合，而类似于低纬度地区的人群。研究者的任务就是探讨这种特征的来源：这些特征是中性的还是具有适应性。依据这次研究，科学家就可以推断，如果真的发现这样的化石，那么这个个体就有可能拥有来自低纬度地区的祖先，而且头骨的这一特征本身是具有对低纬度炎热环境的适应性的。这些研究既能帮助了解过去人类演化之路，也能在气候波动剧烈的现在和未来，对人类未来的演化方向提供一些有价值的参考信息。