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动物移动方式大不同!猎豹为什么跑这么快?

2023-10-16 未解之谜网

动物的移动方式及进化

动物会使用肌肉骨骼系统来进行各种运动,有时是只动身体的一部分,有时则是移动整个身体,让自己移往其他地方的情况。理所当然的是,动物将自己整个身体移动到其他地方,会比只有动一部分身体需要更多的能量。所以移动时会特别需要注重效率。

动物们在进化过程中获得各种生活形态,以及适合该生活形态的移动方法。只要看看动物们的走路方式,就能理解这个进化过程。

像山椒鱼等两栖类动物,以及蜥蜴、壁虎等爬虫类,都是从躯干伸出四肢来撑起身体,并扭动身躯,一一藉着四肢的支点往前方移动(图一)。扭动躯体的运动跟鱼在游泳时的躯干动作很类似。两栖类和爬虫类是嵴椎动物进化过程中最初上陆的动物们,本来就拥有类似鱼那样扭动身躯的身体构造,要善用这种构造在陆地上运动,就演化出了这样的走路方式吧。

图一、壁虎的步行姿势。随着步伐,嵴骨(白线)会左右大大弯曲。

后来两栖类中有一部分躯干变短、后肢也变得发达,那就是蛙类(图二)。长长的后肢可以产生强大的跳跃力。说到弹跳,身体要是扭来扭去的稳定性就不好,要是身体变短,就不会扭来扭去的了。因为获得了短身躯跟长后肢,使得蛙类可以进行大幅度跳跃。

图二、青蛙的骨骼标本。长脚可以进行强力跳跃,短短的躯干则让跳跃时可以保持身躯稳定。

一部分的爬虫类(恐龙类)和哺乳类的四肢又更加发达,可以进行多样化的运动。他们的四肢不只是变长,还跟两栖类或蜥蜴等爬虫类不一样,四肢不是生长在身体两侧,而是下方。往下生长的四肢可以高高举起躯干,只要前后摆动四肢就能移动了。

比起移动整个身体,只有四肢动作的效率会比较好。另外,体干如果可以不激烈动作,身体就可以比较安定,而且更容易控制。结果就能实现高速运动。另外,像鹿或是马等擅长跑步的动物,它们的四肢,特别是末端部分会很长(图三)。脚变长的话,跨一步的距离也就会变长,可以跑得比较快。

图三、马(左)和人(右)的骨骼,马的掌骨跟肱骨差不多是同样长度,人的骨骼图为臼田隆行作画。

本来哺乳类也不是躯干就保持不动,而是躯干跟四肢经常一起协调地动作,但是方向跟鱼或蜥蜴的横向运动不同,是身体往腹背方向弯曲再伸直,像是为人熟知的猫科动物跑步时的动作。例如,猎豹跑步时,身体会大大弯曲再伸直,用全身力气来有力地跳跃并让步伐加大,创造出陆地上最快生物才有的跑步速度。(图四)

图四、跑步中的猎豹。跑步时嵴骨(白线)会往腹背方向大大弯曲再伸直,让每一步的步伐距离变长。

所有哺乳类虽有程度差别,但似乎都有像这样身体往腹部方向屈伸的动作。前面所述的马跟鹿等动物,虽然看起来躯干动作没这么大,但嵴骨还是会反覆进行弯曲再伸直的动作。只是活动程度比猫科动物少得多了。

稍微离题一下,从陆地再度回到水中的哺乳类也不例外,海豹或海狗、鲸鱼等动物,游泳时的嵴椎也是往腹背方向屈伸的。鱼类一般是身体往两侧扭动来游泳,所以我们可以说水栖哺乳类的身体往腹背方向屈伸,是因为从脚配置在躯干下方的哺乳类演化而来,可以说水栖哺乳类才有这样的特性吧!

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