行动类型及适应生态条件的探索

行动的类型

不同的物种为了适应相同的生态条件发展出类似的器官，例如，细菌和原生动物的鞭毛、昆虫翅和鸟翼等等。这些功能上相近但非同源的器官称为同功器官。因为在进化阶梯上处于不同地位的生物，面对同样的功能要求，只能是改造利用自己原有的结构。所以这些同功器官结构不同，效能也各异。

一、游动

上面介绍过几种微小水生生物的行动方式：变形运动和鞭（纤）毛运动。但在动荡的水体中，它们基本是随水流被动地漂移。在水中能主动游动甚至逆流而行的生物，只能依靠肌肉收缩，并主要采取四种行动方式：①波浪式游动：鳗鲡、海蛇等细长型动物在游动时，身体左右移动形成一个由头向尾传播的波浪形运动，其作用类似摇橹驶船。这种方式速度不高。②水翼式游动：大型快速游泳的动物如金枪鱼等均采用这种方式，它们左右摆动其尾鳍推水前进，作用也像摇橹。尾鳍产生推力的原理类似机翼，属于小翼类型。因鱼尾面积大且摆动有力，故速度颇快。至于胸、肤、背、臀等鳍的功能主要是维持平衡。海兽如鲸的尾叶呈水平位，上下摆动产生强大推力。海龟的鳍状前肢和企鹅的鳍状翼的工作原理也是如此。③喷水式游动：水母、章鱼均利用向后喷水前进。扇贝平时栖居水底，行动时猛然关闭双壳将水外挤。因其断面轮廓像机翼断面，且喷水方向偏下，故扇贝向斜上方漂去。④划水式游动：大多数水禽后肢带蹼，在水面游动时左右交替划动，潜水时则双侧一同蹬水。蛙类和淡水龟也都用带蹼后肢划水。

二、地面行动

除了某些小昆虫因体轻可利用水的表面张力在水面上行走之外，绝大多数陆生动物和底栖动物都是在地面上行动。底栖动物与陆生动物不同处在于，水的阻力大，行动不能很快，但水浮力却减轻了体重负荷，因而虾、蟹在水中行动比陆上还快些。有些小扁形动物和小软体动物也可以利用腹面纤毛在底面滑行。这些小动物在腹面还分泌一层黏液将身体垫离底面以容纤毛运动。所有地面行动可分为蠕行和走行两个基本类型。

蠕行见于多种管型动物如蠕虫和蛇，它们借躯体的伸缩、屈伸或摇摆向前行进，行进时部分身体紧贴地面。蛭的身体前后两端各有一个吸盘，如果开始时用后吸盘固着地面，便先向前伸长躯体并使前吸盘附着地面，然后以前吸盘为固着点，躯体收缩带动后吸盘前移，然后再以后吸盘为固着点重复上述行动。这种以一点固着地面，或收缩后面部分，或伸长前面部分的前进方式常被称为“收缩－固着－伸长”式行动。这种行进方式只见于体壁柔软的蠕虫，因无骨骼限制，故可借助纵肌和环肌变换体形，体腔内液体起传力作用。但更常见的是蚯蚓式的蠕动。因为蚯蚓身体被隔膜分为多个体节，体液只能在每个体节内流动，每个体节的体积恒定，纵肌收缩时体节变得短而粗，环形肌收缩时体节变得长而细。短而粗的部分压强较大乃固着地面，细而长的部分抬离地面。固着部分前面的体节伸长变细，后面的体节缩短转粗，在收缩波向后传播的同时整体却在前进。蛇有脊椎骨，故身体长度无法改变，它躯体一侧的纵肌收缩，该侧躯体便侧弯，而对侧舒张，一张一弛形成波浪，波浪式的运动从头到尾传递。当收缩的躯体遇地面上可凭依的物体时，它便借侧推力前进。

走行指依靠附肢在地面行动，见于节肢动物和陆生脊椎动物。附肢具关节，有助于灵活运动，而附肢将身体抬离地面才使快速运动成为可能。这样，附肢不仅是行动器官，还要支持身体；不论如何行动，身体重心须保持在附肢支持的范围内。对小昆虫来说，微风也可能将其吹倒，故其附肢伸展面积远超过身体投影面积。附肢数多，有助于稳定，但不利发展速度。昆虫6足，蜘蛛8足，而多足纲常达几十足。陆生脊椎动物多为4足，而当其快速奔跑时，保持着地的足数常不超过2足，甚至有4足腾空的阶段。开阔草原上的大型植食动物如斑马，长途跋涉于水草之间，遇敌只能靠奔跑逃生。它们附肢的远端细长，以特化的趾端（蹄）着地。减少远端重量有助增加前后摆动的速度；肌肉集中在近端也是牺牲力量而求速度的表现。某些大型肉食动物也相应加快了速度，不过它们以爪着地，爪有利捕食或攀缘。猎豹在奔跑时，背部也有屈伸运动，伸时有助增加步长。借助躯干运动来增长步长的还有蝾螈（两栖类）和蜥蜴（爬行类），它们的四肢位于躯体两侧，因此躯干向一侧侧弯叶可大大地加大另一侧附肢间的距离。

双足行动稳定性差，但却有一定速度，如某些蜥蜴迅速奔跑时两只前足离地，身体几乎直立。鸟类和人均为双足行动，前肢可从事其他活动（飞行和劳动）；两者的足掌较大，增加了稳定性。在鸟类，双足行动常只是一种辅助方式，但某些走禽如鸵鸟的奔跑速度可达每小时60千米。跳行也应属于双足行动的一类，蛙、袋鼠、兔和跳鼠都具4足，但后肢长度几近前肢的两倍，跳跃动力全来自后肢。跳跃时后肢同时蹬地，继之为腾空阶段，落地时以前足（兔）或仍以后足（袋鼠）着地。跳跃距离主要决定于起跳速度和前肢角度。蚤（无脊椎动物）的跳跃距离可达身长的50倍，这要求极高的初速（远超过蚤肌肉收缩的速度）。事实上，蚤的后肢基部有一块弹性组织，借助肌肉运动预先使其变形，跳跃时储存的弹性位能突然释放出来，将蚤体弹射出去。(www.xing528.com)

三、地下行动

泥沙阻力较小，而在土壤中行动却需要很大的力量和时间。蠕虫主要靠蠕动方式将细长的头节插入土隙，继之头节膨胀，扩大土隙，固定后再拖曳后面各节前进。两栖类和爬行类也以躯干钻行，但哺乳类却靠附肢掘穴。终生栖息地下的鼹鼠以强大的前肢掏土，将土压实在两侧壁上。至地面寻食的草原犬鼠则自身下将土排至穴外。

四、攀援

节肢动物体小而轻，故不需特殊结构以助攀援，但营攀援生活的脊椎动物都发展出各种有利附着抓握的器官。树蛙4趾端扩大如盘状，蜥蜴则具爪或鳞。啄木鸟以尾羽协助利爪，3点支撑附立树面。鼯鼠亦具利爪，且因其后足可转向抓握故可以头向下的方式奔跑。猿猴则发展出能抓握的长趾，有的还具长尾盘绕树枝以稳定身体，长臂猿则可在树间悠荡，特称臂行。

五、飞行

滑翔可以认为是飞行的雏形。有少数可以滑翔的蛙、蛇、蜥蜴、鼯鼠，它们生活在树丛中，常自高处下跃，滑行至低处或地面。它们在滑行时伸展四肢以增加空气阻力。例如，有的蜥蜴具长肋，展开后呈扇状；有的鼯鼠前后肢间有肉趾；飞蛇在滑行时身体强直，肋骨向外伸展到极限，以获得最大的体表面积，并收缩其腹部正中部分形成一个向下的凹面，以增加浮力。飞鱼的行动也近于滑翔，当在水内加速窜出水面时，翼状胸鳍和臀鳍相继外展，借风浮起，可滑行数十米。

真正的扑翼飞行只见于昆虫、鸟类和哺乳类（蝙蝠）。昆虫翅为几丁质，借褶皱结构及翅脉增加刚性。昆虫体轻不耐风力，但动作异常灵活。鸟翼系前肢演化而来，肢骨管状中空储气，故既坚固又轻，翼本身由羽毛构成。蝙蝠指骨极长，指骨末端至肱骨、体侧、后肢及尾间连以薄而柔韧的皮膜。扑翼飞行的关键在于，下扇时翼面积增大产生足够的前进推力和升力，但上扬时必须改变翼与气流的角度或缩小翼面积以避免产生反方向的力量抵消原有效果。蜂鸟还可悬停采蜜，这时鸟身直立，双翼前后翻飞只产生升力，这种飞翔耗能较大。

此外，鸟类也常利用气流滑翔。例如，山坡常有沿坡上升的气流，日照下地表也常有热流上升，鹰隼等猛禽即借此热流在空中翱翔觅食，这称为静力性翱翔。另一种是动力性翱翔，见于海鸟。在大洋中经常有平行海面的气流且越高风速越大，海鸟借风力螺旋前进。海鸟顺风下滑逐渐增速，接近海面时再上转，借已积累的动能逆较弱的海面风上升，随着上升所遇风速越来越大，原积累的动能也逐渐消失，至30～40米高再重复下滑，这样每次可前移一段距离。在整个过程中也适当辅以扑翼来补偿能量消耗。