世界“奔跑”速度最快的蛇是沙漠響尾蛇,它能以每小時(shí)29公里的速度“奔跑”,相當(dāng)于一秒就能跑8米,這個(gè)速度雖然比不上世界短跑冠軍,但足以秒殺大部分的人了,最關(guān)鍵的是蛇是沒(méi)有腳的,它們的速度完全是靠身體爆發(fā)出來(lái)的。
那么,為什么蛇沒(méi)有腳也能“跑”呢?我們一起來(lái)聊聊這個(gè)有意思的問(wèn)題。
腳從有到無(wú)的蛇
蛇是一類(lèi)古老的爬行動(dòng)物,從目前已發(fā)現(xiàn)的化石來(lái)看,最早的蛇出現(xiàn)在距今約1.67億年前,此時(shí)的蛇類(lèi)祖先是有四肢了,一直到距今約9000萬(wàn)年前,蛇才進(jìn)化掉了四肢,成為了無(wú)足爬行動(dòng)物,也就是說(shuō)蛇用了接近7000萬(wàn)年的時(shí)間才將四肢退化掉。
那么,為什么蛇要退化掉四肢呢?或者說(shuō)為何退化了四肢的蛇成功的生存至今呢?我們先來(lái)聊一下這個(gè)有意思的問(wèn)題。
原始蛇的四肢退化必然是基因突變的結(jié)果,至于這個(gè)基因突變?yōu)槭裁磿?huì)出現(xiàn),答案很簡(jiǎn)單:不知道,因?yàn)榛蛲蛔儽旧砭褪菬o(wú)序的,它是不受控制的,這個(gè)也很好理解,如果動(dòng)物能控制自己基因突變的方向,那么動(dòng)物早就要啥有啥了。
在蛇的基因組中,發(fā)生了關(guān)于四肢生長(zhǎng)的基因突變,這導(dǎo)致了一部分蛇出現(xiàn)四肢退化的特征。通過(guò)一代代的積累,這個(gè)特征越來(lái)越明顯,最終完全消失掉,既然如此,退化四肢必然是對(duì)蛇的生存有著重大的利好,不然這個(gè)基因突變是不可能被自然選擇保留的,所以,我們來(lái)看一下,退化四肢對(duì)蛇生存的好處。
首先,蛇類(lèi)最早的祖先是一類(lèi)穴居的蜥蜴,它們是生活在白堊紀(jì)的洞蜥,洞蜥是一種小型的爬行動(dòng)物,而當(dāng)退化四肢的基因突變出現(xiàn)后,那些出現(xiàn)了該基因突變的洞蜥相比較其他洞蜥,在遇到危險(xiǎn)時(shí),能更容易的鉆進(jìn)洞穴中,而且四肢逐漸消失也讓部分洞蜥的洞穴更加狹小,安全性也大大提升,這是有利于生存的一方面。
其次,蛇在世界上分布很廣,尤其是熱帶地區(qū),比如沙漠地區(qū),相比較有四肢的動(dòng)物,沒(méi)有四肢更容易在沙漠中行走,因?yàn)橐坏┯兴闹眢w的力量壓在四條腿上極容易陷入沙粒之中,而整個(gè)身體貼近地面,會(huì)讓爬行動(dòng)物能夠更好的生存。
第三,沒(méi)有了四肢后,蛇的隱藏能力進(jìn)一步提升了,它們?cè)诿艿牟輩仓惺琴N近地面的,非常不容易發(fā)現(xiàn),這會(huì)帶來(lái)兩個(gè)好處:不容易被天敵發(fā)現(xiàn)以及更容易捕獵。而且在移動(dòng)時(shí),沒(méi)有了四肢,蛇更容易在一些復(fù)雜和狹小的空間內(nèi)活動(dòng),這進(jìn)一步提升了生存能力。
蛇的四肢退化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,涉及到基因、環(huán)境和適應(yīng)性的相互作用。在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中,那些沒(méi)有四肢或四肢較小的蛇逐漸變得更具有生存優(yōu)勢(shì),并通過(guò)遺傳將這種特征傳遞給下一代。最終,蛇的四肢逐漸退化并最終消失。
沒(méi)有了腳,蛇是如何“行走”和“跑”的?
退化掉四肢后,讓蛇不僅僅局限于陸地生存,它們還可以在樹(shù)木、水中等不同環(huán)境中自如地活動(dòng),將生存環(huán)境進(jìn)一步的擴(kuò)大。雖然沒(méi)有了腳,但是蛇的行走方式卻很多樣,下面我們來(lái)詳細(xì)介紹蛇的行走方式及其原理。
第一:蛇的行走原理
蛇的身體結(jié)構(gòu)與其他的爬行動(dòng)物有很大的不同,它們沒(méi)有四肢,但是它們有一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的、鱗片覆蓋的身體。在蛇的身體內(nèi)部,有成對(duì)的肋骨,這些肋骨并沒(méi)有連接到胸骨上,而是連接在脊柱上,這種結(jié)構(gòu)使得蛇的身體能夠自由地彎曲和扭動(dòng)。
蛇的身體表面覆蓋著一層鱗片,這些鱗片是由角質(zhì)構(gòu)成的,可以保護(hù)蛇的身體。另外,在蛇的腹部,有一些特殊的鱗片,叫做“腹板”。
蛇的行走主要依靠身體的擺動(dòng)和腹板的摩擦力。當(dāng)蛇的身體一側(cè)向前推進(jìn)時(shí),它的身體另一側(cè)會(huì)向后移動(dòng),這個(gè)過(guò)程中,蛇的身體會(huì)像波浪一樣地彎曲。這種彎曲的方式可以讓蛇的身體與地面形成一個(gè)相對(duì)的角度,從而增加了摩擦力。
蛇的腹板也是推進(jìn)身體的重要因素之一。當(dāng)蛇的身體向前滑動(dòng)時(shí),它的腹板會(huì)與地面緊密貼合,從而產(chǎn)生摩擦力,種摩擦力可以推動(dòng)蛇的身體向前運(yùn)動(dòng)。
此外,蛇的身體也可以根據(jù)地形來(lái)調(diào)整自己的行走方式。例如,當(dāng)蛇遇到一個(gè)較大的障礙物時(shí),它會(huì)采用跳躍式的行走方式,通過(guò)身體的彈起來(lái)越過(guò)障礙物。因此,蛇的行走原理其實(shí)是靠肌肉、骨骼以及腹板共同協(xié)作完成的。
第二:蛇的行走方式
不同的蛇有著不同的行走方式,從整體上看蛇的行走方式大致有三種:
01 蠕動(dòng)式行走
蠕動(dòng)式行走是蛇最常見(jiàn)的行走方式,也是最基本的行走方式。在蠕動(dòng)式行走中,蛇的身體會(huì)像波浪一樣地運(yùn)動(dòng),從而向前推進(jìn)。這種行走方式的優(yōu)點(diǎn)是可以讓蛇在狹窄的地方穿行,并且可以讓蛇在地面上爬行。
蠕動(dòng)式行走的原理是,蛇的身體可以分成許多節(jié),每節(jié)的鱗片都可以與地面摩擦,從而產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)一節(jié)身體向前扭動(dòng)時(shí),它的鱗片就會(huì)與地面產(chǎn)生摩擦力,這個(gè)摩擦力會(huì)使蛇的身體向前推進(jìn)。接著,蛇的下一節(jié)身體又會(huì)扭動(dòng),然后它的鱗片與地面再次摩擦,這樣一直循環(huán)下去,蛇就可以向前運(yùn)動(dòng)了。常見(jiàn)的無(wú)毒蛇以及蟒、蚺通常都是靠這種方式移動(dòng)的。
02 帶動(dòng)式行走
帶動(dòng)式行走也是一些蛇類(lèi)的行走方式,這種行走方式會(huì)給蛇帶來(lái)極快的速度,在行走時(shí)它們的身體會(huì)高高地抬起,并向前伸展,通過(guò)豎起身體的前后、左右擺動(dòng)來(lái)帶給身體前進(jìn)的動(dòng)力,在這種行走方式中,蛇的腹板不會(huì)與地面產(chǎn)生摩擦,而是通過(guò)身體的擺動(dòng)來(lái)推進(jìn)身體,它的優(yōu)點(diǎn)是可以讓蛇在較長(zhǎng)的距離內(nèi)快速移動(dòng)。眼鏡蛇科下的毒蛇大多數(shù)都是這種行走方式。
03 懸掛式行走
懸掛式行走是一種相對(duì)少見(jiàn)的蛇行走方式,而且這種行走方式常見(jiàn)于樹(shù)上的蛇。在懸掛式行走中,蛇會(huì)讓自己的身體懸掛在樹(shù)枝上,并在樹(shù)枝上擺動(dòng)身體,從而推進(jìn)自己的身體。這種行走方式的優(yōu)點(diǎn)是可以讓蛇在樹(shù)上自由地活動(dòng),而不至于掉落下來(lái),通過(guò)這種方式它們甚至可以完成跳躍。
寫(xiě)在最后
蛇的祖先用了26次進(jìn)化、接近7000萬(wàn)年才將四肢退化掉,而且自從退化了四肢后,蛇一路“開(kāi)掛”,能夠在各種環(huán)境中頑強(qiáng)的生存下來(lái),并且相比較有腳時(shí),蛇的靈活性,隱蔽性、捕獵能力、生存環(huán)境也得到了提升和改變,這使得它們成功的躲過(guò)了一次又一次的滅絕事件生存至今。
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