動物的爬行——處之泰然,最「經濟」最原始的運動方式!

2021-01-10 宇宙探索百科

動物的爬行沒有任何令人驚訝的記錄。與其他的運動形式相比,爬行談不上有速度,更多的情況是慢得連測量它的平均速度都很難。但是,這種緩慢的運動方式也不失為一種獨闢蹊徑的生存之道。

最原始的爬行

微小的單細胞動物——原生動物的偽足運動就是最原始的爬行。例如,變形蟲是一種樣子蠢笨而怪異的原生動物,能緊貼底部緩慢地爬行,每小時僅移動13毫米。它沒有固定的形狀,忽兒縮成圓團,忽兒又向四周伸出舌狀突起的偽足。它的偽足也稱為肉足,與其他胞器不同,它們沒有固定形狀,可以隨時形成也可以隨時消失。隨著它們的出現和消失,變形蟲就不斷地移動著位置,爬到了新的地方。

原生動物的變形運動雖然是一種原始的運動方式,其運動機制卻並不簡單。人們提出了很多假說來說明其機制,但至今很多問題仍未搞清。在發明了電子顯微鏡後,人們發現變形蟲的內質可以分為兩層,靠近外質的是較為黏稠的布滿顆粒的凝膠層;內層則是液態狀的顆粒較少的溶膠層。

進行變形運動時,溶膠質向運動的方向流動,達到前端之後,向外岔開變為凝膠質,後面的凝膠質則不斷地變為溶膠質。隨著生化技術的發展,人們從變形蟲的細胞質中提取到了肌動蛋白和肌球蛋白或與之相似的一些蛋白質,而且發現其變形運動直接受到化學因子的控制。

尺蠖狀爬行

尺蠖又稱步曲、吊死鬼,是一種尺蛾類的幼蟲,在農田和園林中常可以見到它吃植物的葉子。它的身體細長,爬行的姿態也很特別:每前進一步,都要將身體像拱橋一樣向上拱起,一伸一屈地爬行,看上去,就如同人用手丈量尺寸一樣,所以人們給它取了「尺蠖」這個名字。尺蠖狀運動也被稱為丈量式運動、伸屈式運動或蛭式運動。

尺蠖腹部一般從第三腹節到第六腹節各有一對足,第十腹節又有一對足,稱為腹足。幼蟲體壁向外突起所形成的盤狀構造,又稱趾,周圍有一圈彎鉤,稱為趾鉤,是用來附著植物的。

由於尺蠖只有第六腹節和第十腹節有腹足,所以在爬行時身體就會弓起,把腹部後端拉到胸部後端,然後再把頭和胸向前伸,進行下一步,從而形成了尺蠖在爬行時所具有的明顯特點。

蛭,俗稱螞蟥,屬於環節動物。

它的身體是分節的,向前後的伸縮活動是由體壁肌肉層的收縮作用所造成,環肌在外,縱肌在內。水螞蟥在水中遊泳時背腹肌收縮、環肌放鬆,肌肉由前向後產生收縮波,身體扁平,如一片平鋪的柳葉,呈波浪式向前遊動。旱螞蟥,或者水螞蟥離開水體時,在陸地上或植物上也能進行尺蠖狀運動。

在其身體的前端和後端有吸盤,是爬行時固定身體的工具。在陸地上無論什麼運動方式,都是前後吸盤交替使用。對於蛭來說,這是它們行進速度較快的一種爬行方式。

蠕動式爬行

蚯蚓也屬於環節動物。它的身體由許多部分組成,每個部分都有自己整套的圓形肌肉、縱向結構的肌肉。蚯蚓爬行時,肌肉一節接一節地連續收縮,從身體前部向後延展,可以在土壤顆粒間向前推進。無論是挖穴或者在地面爬行,蚯蚓身體各節上的剛毛都可以起到支撐和固定身體的作用。

螞蟥除了上述的尺蠖狀運動外,也能採用蠕動的形式爬行。首先,它將身體平鋪在物體上,當前吸盤固定時,後吸盤鬆開,再收縮長在身體周圍的圓形肌肉,使身體沿著水平面向前縮短,接著後吸盤固定,前吸盤鬆開,身體又沿著平面向前伸展,這樣身體就由遍及全身的縱向結構肌肉的收縮而向前推進,這種爬行速度比尺蠖狀運動的速度較慢,但可穿行於土壤中,或從人的衣襪與皮膚之間的空隙穿進去吸血。

軟體動物的爬行

在軟體動物中,腹足類的足最發達,位於身體的腹面,所以得名。腹足類是軟體動物中種類最多的一個類群,包括蝸牛、蛞蝓、螺螄、鮑魚等等,分布遍及世界各地海洋、淡水和陸地,有的種類甚至在8000米的深海裡被發現。腹足類通常有一個螺旋形的貝殼和塊狀的足,足部肌肉十分發達,可以附著在固體上爬行。

蝸牛的足由肌肉纖維構成。它的腹足不斷地做波浪式的收縮,這個肌肉的收縮波從足的後方開始,緩慢向前推進。足的運動是由肌肉伸長和縮短這種波形活動所造成的,很像上述的蛭類的爬行。蝸牛全速爬行的最快速度每小時只有8.5~9米。

蝸牛,以及蛞蝓等,在它們走過的牆壁、樹木或莖葉上總是留有一條清晰的痕跡,表明它們在物體上爬行時,能分泌一種有固定作用的物質。原來,在它們足的腹面前端中央有一個腺體,叫做足腺,能分泌黏液,使足經常保持溼潤,以免在爬行時受到損傷,這個痕跡就是足腺所分泌的黏液所造成的。

利用腕手的爬行

在頭足類軟體動物中,章魚能利用腕手在陸地上爬行,並且速度較快,據說可以達到每小時420米。事實上,各種不同的章魚在陸地上爬行的能力有所不同。有趣的是,它在來到陸地上以後,總是正確無誤地知道海洋的所在方向,並能按「直線」爬向大海,絕不會因繞過障礙物而偏離選定的「航向」。

在棘皮動物中,海星的腕堪稱「妙手」。每條腕的腹面中央各有一條溝,溝內有許多管足,末端有吸盤,數目很多,成百上千,裡面充滿液體,全身相通,形成一個複雜的水管系統。靠水壓的作用使管足蠕動而產生運動,海星在海底每小時可緩慢地爬行60米,最快可達120米。海星吸附在巖石上時,將管足內的液體排到專門的囊中,使管足內部形成真空,所以吸附得非常牢固,即使狂風巨浪也奈何不了它。當海星需要活動時,液體再流回到管足中,身體就可以自由活動了。

海星的腕上分布有感覺細胞,能接受外界的信息。它的5隻腕動作並不完全一致,其中有一隻腕特別活躍,不停地伸縮,有人認為這隻腕起著頭的作用,支配其他器官,一旦這隻腕受傷,會有另一隻腕取代其作用。

其他棘皮動物也具有爬行的能力。海參腹面的管足發達,可以用於爬行。

海膽也可以通過管足運動,這時,足端的吸盤大顯身手,這個吸,那個松,不但能向前爬行,還可以爬上斜坡。海蛇尾的運動本領也很強,沿著海底爬行時,有的腕前伸,有的腕隨後,可以像蠕蟲一樣彎曲蠕動,又似蛇蜿蜒前行,並因此得名。

利用肢體的爬行

嚴格地說,只有沒有肢體的動物,通過收縮或伸長整個身體或身體某個部位的方式移動,才稱為爬行。但是,平常人們把擁有肢體的動物進行的各種匍匐運動也都稱為爬行,包括人類自己四肢著地進行的緩慢運動。

在無脊椎動物中,最善於利用肢體爬行的是節肢動物。它們的附肢既用於在底物上支持身體,又用於運動。除昆蟲、蜘蛛外,蝦、蟹等十足類動物的爬行速度也相當快,如普通濱蟹爬行速度達到每小時3600米。

它們爬行時主要使用步足,螯足一般不參與這種運動。在正常情況下,它們都向前爬行,但間或向後,寄居蟹有時斜向一側。螃蟹則大多橫向左側或右側爬行。

運動時一側的兩隻足步彎曲,牽引身體,而另一側的兩隻步足伸長,推動身體,因此身體橫向一側前進。橫行具有一定的生物學意義,有利於動物察覺水中的環境變化。因為一對出水孔位於動物身體前端,鰓室內汙濁的水不斷從出水孔排出,如果向前爬行的話,那麼位於出水孔附近的第一對觸角就會浸浴在汙水中,完全失去了感受水中化學刺激的功能,而橫行正可使這對觸角避開汙水,與周圍的水接觸,藉以察覺環境因子。

多足類節肢動物,如蜈蚣、馬陸、蚰蜒等,足的數目特別多,最多可達200對以上。如此多的足是怎樣在爬行過程中協調一致的呢?馬陸在爬行時左右兩側的足同時行動,前後各足密接,每足只在它前面的足活動後接觸地面一下,有節奏地推動著,由前向後呈波浪式運動,就像彈鋼琴時按鍵的程序一樣,非常有趣。

兩棲動物中的蠑螈、大鯢在成熟後,都可離開水在地面爬行,靠前後肢交替伸展前進,而身體左右擺動,保持在水中遊泳的特點。它們四肢向前伸展時按一定的程序進行,當左前肢向前伸時其他三肢保持不動,隨後右後肢跟著前伸。

接著右前肢前伸,左後肢跟著前伸。這樣,四肢便完成了一個跨步的運動周期。這樣,身體重心保持在身體中央一帶,所以爬行較為穩定。

爬行動物自然都是爬行的能手。蜥蜴在爬行時,四肢在跨步周期的次序也和蠑螈一樣。壁虎的動作更為敏捷,爬行的時候頭部離開地面,身體後部隨著四肢左右交互地扭動前進,腳底的吸附能力很強,甚至能在豎直的牆壁上爬行自如。

原來認為它的腳下有吸盤,其實其趾端膨大的足墊並不是吸盤,而是在足墊和腳趾下的鱗上密布著一排一排的成束的像絨毛一樣的微絨毛,如同一隻只彎形的小鉤,所以能夠輕而易舉地抓牢物體,微絨毛頂端的腺體的分泌物也能增強它的吸附力。

對於鳥類來說,善於「爬行」的恐怕只有企鵝了。平時,企鵝在巖石上跳躍般行走,有時也利用嘴巴和鰭腳在巖石上爬行。遇到危險時,它立即俯身躺在冰上或雪地上,用足和鰭腳支撐地面,連滾帶爬,顯得十分可笑。

哺乳動物的爬行大多發生在爬樹、攀巖以及在洞穴等空間狹窄的地方。例如樹袋熊就是善於爬樹的動物。它的足顯得大而扁平,都具有五個趾,趾端長著尖利的爪。前足的第一、二趾和其他三個趾是相對而生的,所以能夠緊緊抓住樹幹、樹枝。靈長類動物也大多是爬樹的能手。

鰭足類中,海獅在陸地上可用四肢著地支持身體,海豹類則由於後肢完全伸向後方,不能朝前彎曲,所以在陸地上只能靠前肢和上體的蠕動,像一條大蠕蟲一樣匍匐爬行,步屢艱難,跌跌撞撞,顯得十分笨拙可笑,活動的範圍也不大。

爬行之王——蛇

古人對「蛇無足能行」頗為困惑,稱為自然界的奇事之一。其實,蛇雖然沒有四肢,但在腹部有一層像板子一樣的腹鱗,靠一系列肌肉與肋骨相連在一起。腹鱗重疊在一起,重疊起來的部分由於不貼近身體,所以會前後移動。

蛇通過椎骨、肋骨以及與上述部分和腹鱗相連的肌肉的協同作用,把長長的身體的某部分腹鱗推向前,另外的腹鱗則向後拉,體壁由前向後產生的收縮波使蛇體向前移動。這樣,通過蠕動每一塊鱗片,蛇便可以在沙子及凹凸不平的巖石上靈巧而有節奏地爬行,如同坦克的履帶一般,讓蛇身摩擦地面前進。這種前進的方式稱為直線型爬行法。

這種動作雖然較慢,但不易被發覺,在悄悄追蹤獵物,然後突然前進捕食時非常有用。蛇的另一種前進方式稱為曲線型爬行法,也叫迂迴運動,這是蛇最典型的活動方式,也最為常見。爬行時,蛇身體左右蜿蜒擺動,形成一系列不規則的彎曲動作。蛇體呈波浪形,從頭向尾運動,每段曲線就能產生一個向後的推力。當伸展到每個波浪的頂部時,身體向後拉,貼近地面,這樣就使身體向前移動。這種方式適合蛇作中速或高速曲線前行。鰻魚在潮溼的草地上爬行的方式也與此相似,但在身體兩旁都需要有支撐物,靠著支撐物的反作用,把身體向前推進,可以爬到離岸邊很遠的地方。

蛇還可以在十分狹窄或空間有限的地方產生另一種蜿蜒狀的爬行方法,如在夾縫裡或在獵物的洞穴裡。進行這種運動時,蛇先是固定後部,將環狀部分緊緊貼在壁上,伸展前部,然後前部固定不動,後部向前拉。這時,蛇身體一部分彎曲,形成的波浪向後移動,使整個身體得以前進,好像拉手風琴時扇葉的波浪。這種前進的方法稱為扇葉型爬行法。這是蛇獨特的一種爬行方式,是其他動物難以做到的。當蛇進入鼠穴捕食時,就利用這種方式前進,使獵物束手就擒。

蛇爬行的許多特點是由於其軀體演化成細長的形狀,並且四肢退化所造成的,並由此發展成適應各種環境和各種情況的許多活動的類型,從而可以活動自如。這種特點是體形和它們相似的鰻魚、鱔魚等無法相比的。

在人們的印象裡,蛇似乎爬得很快,所以有「蜈蚣百足,行不如蛇」的說法。其實大多數種類的蛇,每小時只能爬行4千米左右,和人步行的速度差不多。爬行速度最快的蛇是生活於非洲的曼巴蛇,每小時可以爬行15~24千米,被譽為蛇中的「神行太保」,可是它們只能在短時間內爬得這樣快。

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