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兩性異形（英語：Sexual dimorphism），或稱性別二態性等，是同一物種不同性別個體間表現出不同形態特徵的情況，特別是不直接與繁殖相關的特徵。[1] 這種情況發生在大多數雌雄異體物種中，其中包括大多數動物和一些植物。差異可能包括第二性徵、體型、重量、顏色、斑紋、行為或認知特徵等。雄性個體間的生殖競爭演化出了一系列不同的性別二態性特徵。攻擊性的實用特徵，例如銳利的牙齒和鈍頭，被用作與對手之間攻擊性互動的武器。觀賞性羽毛或鳴叫等被動展示也主要透過性選擇而演化。[2] 這些差異可能是微妙或誇大的，並可能受到性選擇和自然選擇的影響。二態性的反面是單態性（英語：monomorphism），即兩種生物性別在表型上無法區分。[3]
兩性異形最初源自性別的演化，造成第一性徵的差異。
兩性異形的可能成因包括天擇、性擇和生殖選擇。大多數的兩性異形是性擇造成的。若雌性偏好具有特定特徵的雄性，會造成雄性演化出誇張的特徵，但雌性會因為環境選擇而保持原始樣貌，如孔雀羽毛、鬥魚的顏色。除此之外，有利於性別內競爭的特徵也可能在雄性間演化，如鹿角、公獅子的鬃毛、象鼻海豹和紅猩猩的體型。
兩性異形的一個常見的例子是兩性體性差異（sexual size dimorphism）。許多哺乳動物和鳥類是雄性較大，一般認為是性擇造成，或是天擇中的性別間競爭和棲位分割現象造成。昆蟲和蛙類通常是雌性較大，一般認為是生殖選擇造成。
人類在生理上存在輕微的兩性異形。男性會長鬍子、平均體形較大、喉結較大；女性乳房較大、臀部較寬。男性比女性的新陳代謝率高。女性傾向將能量轉化為脂肪，男性傾向將能量轉化為肌肉和可轉化的能量儲備，一般而言，上半身的肌肉男性比女性約重30%，下半身重10－15%，而男性的骨骼和筋腱的密度和硬度均較高[4]。男性比女性散熱較快，因為男性的汗腺較發達，而女性的皮下脂肪較厚，有較好的絕緣功效。所以女性的耐冷能力較高，對額外持久力的運動有較好表現。一般而言，男性有較粗的氣管和支氣管，肺容量高30%。亦有較大心臟，紅血球數量多10%，高血紅素，因此攜氧量較高。較多流動凝血因子（維生素K，凝血因子II和血小板）。這些因素令男性有更快傷口恢復能力。[4]
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