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揭秘动物尾巴的奇妙形态与功能

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:蛇的尾巴虽然拖在地上,却已用鳞片保护了起来。鳄鱼的尾巴强壮而有力,可以有效提高捕猎的效率。相反的例子还是考拉,就因为没有尾巴,所以别名又叫无尾熊。与考拉情况相似的树懒倒是残留着一点尾巴,事实上也形同虚设,基本上算是消失了。浣熊的尾巴与环尾狐猴的类似,也是又粗又长,而且更炫酷,配有白棕相间的环形条纹,看起来华丽富贵、招摇醒目。

揭秘动物尾巴的奇妙形态与功能

在我们的印象中,尾巴似乎是很多动物的标准配置。其实有些动物的尾巴并不是真正的尾巴,比如蝎子和龙虾,它们的尾巴只是消化道的延伸而已。只有脊椎动物的尾巴是脊椎延长的结果,尾巴中包含脊椎骨和密集的肌肉组织,以及丰富的神经,可以灵活地摇来摆去。

只有少数几种脊椎动物没有尾巴,最常见的例子是青蛙。蝌蚪原本是有尾巴的,长成青蛙以后却丢掉了。因为青蛙体型较小,需要敏捷地跳跃,它们的跳跃就像是抛掷石块,距离短,速度快,不需要尾巴的平衡。加上青蛙还没有用四肢将身体支撑起来,而是经常呈四十五度角蹲坐在地上,如果拖着一条长尾巴,肯定会出现严重的磨损,不如索性把尾巴丢掉。蝾螈虽然也是两栖动物,但大部分时候生活在水中,这才保留了尾巴。至于壁虎,尾巴可以用于诱骗天敌,本来就是一种快消品。蛇的尾巴虽然拖在地上,却已用鳞片保护了起来。鳄鱼的尾巴强壮而有力,可以有效提高捕猎的效率

鲸鱼海豚是生活在海洋中的哺乳动物,为了适应海洋生活的需要,它们的尾巴已经变成了像鱼类那样的尾鳍,成为趋同进化的典型例子,趋同进化就是不同的动物为了相同的目标而进化出了相似的器官。与鱼类不同的是,鲸鱼的尾鳍是水平的,只能上下摆动;而鱼类的尾鳍却是垂直的,只能左右摆动。如果只是为了拨动水流向前游动,这两种生长方式都有效。鱼类和鲸类的尾鳍之所以具有不同的方向,与它们不同的生活方式有关。

鱼类为了追逐食物或逃避敌害,需要垂直尾鳍实现快速的左右变向。与鱼类不同,鲸鱼是哺乳动物,时常需要浮到水面换气,然后再潜入水中觅食,所以需要水平的尾鳍进行上下运动。正因为水平的尾鳍,鲸鱼才有机会用力拍打水面,形成壮观的鲸跃,而拍打水面产生的次声波又可以作为鲸鱼之间交流的语言,可谓一举数得。

真正将尾巴的潜力发挥到极致的,还要算陆生哺乳动物。

陆生哺乳动物的尾巴最重要的功能就是驱赶蚊虫。在野外生活,它们不可避免地会遭到蚊虫袭扰,既然没有别人来替它们驱赶蚊虫,那就只能自己解决。它们把身体分为两部分,然后分片包干,前半部分主要由脑袋负责,后半部分则主要由尾巴负责。马、牛、狗、老虎等都是这么干的。如果没有尾巴的帮助,它们的屁股就可能会被叮成漏勺。

北极熊是个例外,它们的尾巴很短,因为尾巴根本没用。北极并没有蚊虫,尾巴也就失去了驱赶蚊虫的功能,仅有的一点作用大概只是保护肛门,免得裸露的肛门被严寒冻伤。棕熊也很少受到蚊虫的侵扰,它们满身厚厚的毛发足以抵挡蚊虫的叮咬。棕熊甚至敢去掏蜂窝,小小的苍蝇蚊子更是不在话下。

松鼠在树上来回跳跃时,需要尾巴来起平衡作用。所有需要在开阔地带高速奔跑的动物,也都离不开尾巴的平衡调节,否则很容易在急转弯时脱轨摔倒,这就是猎豹的尾巴很长的原因。相反的例子还是考拉,就因为没有尾巴,所以别名又叫无尾熊。为什么考拉没有尾巴呢?因为它们根本不需要尾巴。它们行动缓慢,不会在树枝间跳跃,也不会下地奔跑,当然不需要尾巴来平衡身体。由于长年吃桉树叶,考拉的身上有一种古怪的气味,连蚊虫都避而远之。与考拉情况相似的树懒倒是残留着一点尾巴,事实上也形同虚设,基本上算是消失了。树懒身上披着浓密的毛发,毛发间长满了苔藓,蚊虫纵然想叮,也无从下口。

马达加斯加岛上的环尾狐猴的情况比较特别,它们不但长着尾巴,而且尾巴又粗又长,上面环绕着黑白相间的环形条纹,行动时会将尾巴高高挑起,就像在身后竖起了一面信号旗,同时还向空气中散发强烈的气味,以此宣示自己的社会地位。对环尾狐猴来说,尾巴越长,代表社会地位越高,因为能把那么长的尾巴撑起来也是一种能力。浣熊的尾巴与环尾狐猴的类似,也是又粗又长,而且更炫酷,配有白棕相间的环形条纹,看起来华丽富贵、招摇醒目。它们的尾巴都可以成功吸引异性的关注,道理和雄孔雀的尾巴相同,尾巴越华丽,身体就越强壮,越容易得到雌性的青睐。如果某个家伙的尾巴又短又细,环形条纹也不规则,看起来一点儿美感都没有,还是不要妄想去挑战强者的地位了。

两只老虎并排散步时,会把尾巴纠缠在一起,有时还会用尾巴轻轻拍打对方的后背,以此传递亲昵之意。毕竟它们没有双手,无法互相拥抱表达自己的热情,尾巴就成了重要的情感交流手段。狗的尾巴是情感交流的典范,所有爱狗人士都能读懂狗尾巴的语言。这种信息交流功能有时会拓展到其他方面。比如野猪的尾巴平时总是绕来绕去显得很惬意,一旦情况有变,尾巴就会立刻竖起,有时尾尖还会打一个小卷。同伴一见,就知情况不妙,马上就会警觉起来。羚羊的短尾巴也可以用于报警,在遇到危险时,羚羊会高高跃起,白色的小尾巴不断摇摆,等于不断摇晃的小白旗,可以让同伴一眼看见,以此提醒大家都要小心。有一种松鼠遇到蛇时,也会晃动尾巴与同伴交流。如果晃动一次,意味着暂停进攻。晃动两次,表示准备再次进攻。晃动三次,表示准备集体强攻。也就是说,尾巴晃动的频率越高,情况越是紧急,快速摇动等于紧急动员,要求大家全力以赴,与敌决战。

若在平时,松鼠的尾巴还有一个妙用,不但可以在睡觉时当枕头,而且可以当被子。黄鼠是一种生活在草原上的小动物,因为草原缺少树荫,所以黄鼠会拿尾巴当遮阳伞。当气温升高时,黄鼠就会背对阳光,把毛茸茸的大尾巴高高举起,效果比遮阳伞还好。所以,黄鼠在炎热的夏季可以照样活跃。

尾巴不但可以当遮阳伞用,而且可以当饭盒用。有些动物会把多余的养分贮存在尾巴里,鸭嘴兽、狐猴、绵羊、红颈袋鼠等都是这方面的专家,而尤以红颈袋鼠的表现最为突出。它们的尾巴相当发达,可以像驼峰一样贮存营养和水分,等到食物匮乏时再拿出来消耗。

袋鼠的尾巴可以算是尾中之王,因为袋鼠主要靠两条后肢跳跃前进,尾巴基本上承担了第三条腿的作用,袋鼠甚至可以坐在尾巴上休息,所以它的尾巴必须强壮,否则就会一屁股坐到地上去。

尾巴的功能如此种种,不一而足。无论如何,尾巴对哺乳动物都具有举足轻重的作用,所以绝大多数哺乳动物都有尾巴,区别只在于长短粗细不同而已。

那么,同为哺乳动物,为什么狮子的尾巴那么长,而羚羊的尾巴却那么短呢?

其实不只是狮子和羚羊,这种格局是一种普遍现象,即肉食动物的尾巴往往很长,比如猎豹的尾巴几乎和躯干一样长,而草食动物的尾巴往往很短,我们都知道“兔子尾巴长不了”。你只要注意一下,就会发现,不只是兔子的尾巴很短,几乎所有草食动物的尾巴都很短,比如绵羊和梅花鹿等,很少有例外。

为什么会这样呢?

因为尾巴不是想长就能长的,而是需要一定的资格。

决定动物尾巴长短的因素,不是具体的功能,比如驱赶蚊虫之类,那只是尾巴的副作用。前提是要有能力让尾巴长出来,对于有些动物来说,尾巴长短是生死攸关的大问题。一只拖着长尾巴的兔子更容易被狐狸捉住,那时它们的尾巴就再也没有机会驱赶蚊虫了。所有草食动物都面临着同样的问题,它们不能为了赶蚊子而丢了性命,尾巴太长就会成为累赘,以至于使自己成为肉食动物优先猎杀的目标。所以,草食动物的尾巴一般都很短,相对较短的尾巴才是相对安全的尾巴,不会让它们在逃命过程中被杀手咬住。只有少数几种草食动物是例外,它们有着相对较长的尾巴,因为它们基本能够保证自身的安全,不会成为长尾巴的牺牲品。比如野马和斑马,虽然都是草食动物,但它们身材高大,奔跑速度够快,可以轻松摆脱捕猎者,不太担心被咬住尾巴。尽管如此,它们也没有让尾巴无节制地长长,而是采用了一种聪明的策略。对它们来说,长尾巴其实是个假象,真正的肉质部分并不是很长,显得较长的是尾巴上面的尾鬃,尾鬃不但可以顺利完成驱赶蚊虫的任务,而且不必担心被天敌咬住,毕竟咬掉几根长毛很快就可以再长出来,咬掉一块肉的代价可就太大了。

相对看来,大象和水牛的尾巴也挺长,不过架不住人家个头大,轻易无人敢惹,尾巴长一点也无所谓。至于其他动物,比如绵羊和山羊之类的,还是好自为之吧。

懂得了这个道理,就会明白肉食动物的尾巴为什么那么长,因为它们肆无忌惮,它们是侵略者而不是受害者,很少有别的动物会向它们发起攻击。就算是强大的狮子,也不会轻易攻击猎豹。肉食动物更常见的是互相攻击,比如一头雄狮可能会为了抢夺地盘和雌性而攻击另一头雄狮,它们为什么不担心被咬住尾巴呢?

答案是狮子一般不会咬对方的尾巴,不是因为儒雅,而是因为咬尾巴效率太低,就算咬住也不会立即将对方置于死地,反倒有可能被对方借机反杀。正确的方法是咬脖子,或者咬生殖器,那是狮子战斗时的本能反应,因此狮子不必担心自己的尾巴会受到攻击,而草食动物绝对没有这样的自信。

生活在树冠的灵长类动物,对尾巴则有着完全不同的考虑。树冠的蚊虫数量相对较少,所以灵长类动物的尾巴主要起到平衡作用,确保在枝叶间跳跃穿梭时不会偏离方向。有的灵长类动物的尾巴还相当于第五只手,可以缠住树枝,为树居生活增加一份保险。比如蜘蛛猴,其尾巴长度可以接近一米,比四肢还要长。在林间攀缘时,它们总是会先用尾巴跟着一只前肢抓住树枝,就算偶尔失手,也不会同时“失尾”。一旦抓稳了树干,它们还会用尾巴去摘取果实。在休闲时间里,它们常常用尾巴缠树枝,将身体吊起来,然后腾开手脚,该干嘛干嘛。

灵长类动物的尾巴不但负有平衡的重任,还有调节体温的作用。毕竟它们生活在树冠,那里的环境与地面有所不同,风吹日晒,冷热无常。热时很热,冷时很冷,所以对热调节的要求也更高。尾巴就此而被改造成了一根鞭状散热器天气炎热、阳光正烈时,它们尾巴里的血管就会增粗,通过尾巴表面向外积极散热。天气变凉、风劲雾浓时,它们尾巴中的动脉血可以不经毛细血管直接回到体内,以免丧失过多热量。

因为有这么多的好处,所以绝大多数灵长类动物的尾巴都很长,而且更加灵活,甚至成为灵长类动物的标志性特征。(www.xing528.com)

奇怪的是,人类却在进化过程中丢掉了如此多才多艺、能文能武的实用工具,成为少数没有尾巴的灵长类动物。

其实在胚胎早期人类是有尾巴的,后来就像蝌蚪一样,尾巴被慢慢吸收掉了,残留的胚胎骨质尾巴隐藏在我们的后背之中——即尾椎骨。尾椎骨在胚胎发育过程中会被抑制生长,否则尾巴就会像手或腿一样长出来,所以有些婴儿出生时确实是有尾巴的,不过很快就会被护士一刀剪去,不留后患。

也就是说,人类某种程度上保持了长出尾巴的能力,只不过这种能力被雪藏了。因为对于人类来说,灵活的双手可以完全取代尾巴的功能,尾巴已经失去了存在的价值,徒增累赘而已。[155]

丢失尾巴并非人类首创,有几种灵长类动物也都失去了尾巴,它们有一个共同的特征——都是类人猿,包括长臂猿、红毛猩猩、黑猩猩大猩猩。正是它们失去了尾巴,才导致人类也失去了尾巴,人类只是继承了类人猿的生物学特性而已。这个过程早在人类直立行走之前就已完成,时间至少可以上推到两千五百万年前猿类起源之际,那时的地球上已经分布着大量没有尾巴的类人猿。

那么类人猿为什么会丢掉尾巴呢?

现存的灵长类动物超过两百三十种,其中两百多种都是猴子,其他的都是类人猿,也就是通常所说的大猿。之所以称为大猿,是因为它们的体型普遍比其他灵长类动物高大。大猿体型变大的时机,与其尾巴脱落的时间一致,都在大约一千多万年前发生,这提示我们灵长类动物的体型和尾巴之间可能存在某种内在的关联。

三千四百万年前,地球环境出现剧烈变化,南极冰盖扩大,海平面不断下降,森林大面积消失,地球进入冰川期。许多灵长类动物因此灭绝。好在非洲和东南亚地区仍然保存着许多种类,大猿就在此时兴起。为了生存下去,它们必须拓展自己的食谱被子植物提供的第二道大餐开始摆上餐桌,那就是树叶。

如果说被子植物提供的第一道大餐——水果——促进了三色视觉和五根手指的进化,那么第二道大餐——树叶——则导致大猿最终丢掉了尾巴。

在树叶与尾巴之间,到底存在怎样奇妙的联系呢?

换个角度看,没有哪种植物心甘情愿被吃掉,但它们无力逃跑,又不愿坐以待毙。为了对抗动物的侵略,植物只能发展大量“生化武器”,诸如单宁、生物碱和萜类化合物等。更重要的是,所有植物的细胞壁都含有柔韧的纤维素,纤维素很难被消化,吃下去很占地方,严重制约了动物的进食效率,它们必须把以前吃下去的食物排空以后,才能吃下更多的食物。

为了搞定难吃的树叶,灵长类动物进化出了两种应对策略。第一种以疣猴为代表,它们长出了两个胃——这一点与反刍动物相似,可以有效分解纤维素,变废为宝,从纤维素中获取大量能量。

另一种以人类为代表,是绝大多数灵长类动物采用的策略,即吃下纤维素后,只在胃中进行初步消化,再在小肠和结肠中通过细菌做进一步处理,虽然效率不高,可也聊胜于无。

为了获取足够的营养,必须通过数量来弥补缺口,而要想吃下更多的树叶,灵长类动物的体型必须升级。道理很简单,只有足够大的体型,才能吃下足够多的树叶。另一方面,体型越大,食物利用率就越高。所以大型动物可以利用低能量的树叶来养活自己,倒是像夜猴这样的小型灵长类动物,反而必须食用高能量的食物,比如昆虫或花蜜,才能满足身体的能量需求。目前所知的大型灵长类动物,无论黑猩猩还是狒狒,它们都以被子植物的叶片为主要食物。

不过,体型增大也有麻烦。对于树居动物来说,体型越大就越危险,随时可能踩断树枝摔下地来。所以,体型最大的银背大猩猩基本已经放弃了树居生活,转而在地面生活。比大猩猩小一号的黑猩猩,其体型可能是树居生活动物的体型上限,但也同样面临跌落树下摔死的风险,所以黑猩猩并不是完全的树居动物,而是时常在地面活动,这样不但可以提高觅食效率,而且可以提高安全性。

体型增大跟失去尾巴又有什么关系呢?

体型增大以后,大猿在树冠的运动方式也随之发生了重大变化。和灵巧的猴子不同,猴子在树上主要是做跳跃运动,也就是从一根树枝跳到另一根树枝上,所以它们的骨骼结构更像四肢着地的哺乳动物,比如猫和狗等,在奔跑跳跃时需要用尾巴来平衡身体。大猿则不然,由于体型增大,它们在树上不能再像猴子那样蹦纵蹿跳,否则很容易在发力时把树枝踩断。就算是在结实的树干上,来回跳跃的冲击力也会超过大猿的身体承受能力,大猿的骨骼很容易由于物理冲击而受伤。所以,大猿开始改做秋千运动,像荡秋千那样从一根树枝荡到另一根树枝上。既然不用跳跃,当然也就不再需要用尾巴来起平衡作用了。

另一方面,大猿的手臂修长而灵活,黑猩猩和大猩猩的前臂甚至比后肢还长,可以轻松地伸到屁股后面打蚊子,所以尾巴驱赶蚊虫的功能也失效了。

也就是说,当大猿的双手越来越灵活时,尾巴的常见功能便统统失效了,倒是缺点却越来越明显。在打架时,大猿无疑不希望自己的后面有一根尾巴,因为尾巴很容易被灵活的双手捉住,只要稍一用力,自己就可能被扔下树去。黑猩猩捕杀绿猴时,主要方法就是抓住绿猴的尾巴,将它扔在地上摔死。设想一下,如果你有一根尾巴,你去跟人家打架试试看。除非你有猫女一般灵活的身手,不然你的尾巴就是致命的缺点。根本原因就在于,人类已经解放了双手,那是对付尾巴的天然武器。

所以,在大猿的双手不断进化的同时,大猿的尾巴已经彻底失去了原有的功能,从能文能武、多才多艺的宝贝变成了拖拉累赘、毫无价值的垃圾。

这就是大猿丢掉尾巴的根本原因,同时也是人类失去尾巴的根本原因。

可是就狒狒而言,其体型也很大,却仍然有尾巴,这是为什么呢?

狒狒的特点在于,它们主要在地面生活,虽然是草食动物,却体型高大、性情凶猛,比如狮尾狒。无论生活模式还是鬃毛与尾巴的特征,狮尾狒都与狮子非常相似,简直就是灵长类动物中的狮子。既然狮子有尾巴,狒狒当然也可以有尾巴。它们的战斗策略几乎与狮子的相同,巨大的獠牙甚至不比狮子的牙齿逊色,而用锋利的牙齿来对付尾巴未免有点大材小用。特别是狒狒长期在地面生活,主要依靠四肢奔跑,不再像树居灵长类动物那样抓握树枝,手指的灵活程度因此大为降低,不足以在战斗中抓住对方的尾巴,就算抓住尾巴,也没有机会把对方摔下树去,所以保留尾巴并不会造成严重的后果。

至此,我们基本理清了尾巴的作用与功能,并明白了类人猿体型增大造成的两个意外结果:一是失去尾巴,二是寿命延长。丢掉尾巴之后的大猿,意外成了寿命最长的灵长类动物,而较长的寿命,事实上将引发极为复杂的行为变化,特别是大猿的群居方式与社会关系都发生了深刻的变革。

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