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美丽的骨骼,致命的危险丨图集

日本摄影师汤泽英治在一次参观动物园时,意外被角落展示的动物头骨吸引,他形容那种冲击“宛如潜藏在黑暗宇宙中的行星突然闪亮登场,在看到它美丽身姿的瞬间,让人感到永恒。”

这种冲击,一方面因为动物骨骼本身精妙的构造、奇异的光泽,另一面则由于骨骼背后所体现的物种进化之神力、大自然的鬼斧神工。

被这种自然之美击中的汤泽英治开始拜访各大动物园、博物馆,拍摄了129种动物骨骼标本,并邀请动物园兽医东野晃典为这些骨骼的功能与历史做出解释。于是就有了这本《骨骼之美》。

本文选取了其中12幅照片,来展现鲨鱼、毒蛇、老虎、北极熊等动物的危险和神秘从何而来。以下图片和内容均来自《骨骼之美》一书,经出版社授权刊发。

 

 

脊椎动物的牙齿起源于原始鱼类体表由象牙质组成的突起物(象牙质结节)。鲨鱼则继承了这种牙齿的进化特征,让我们可以想象它的进化过程。实际上,鲨鱼的体表覆盖着一种角质化的盾鳞,这种盾鳞与牙齿的构造基本相同(一般来说这就是鲨鱼的表皮)。其口腔内也存在跟盾鳞一样的东西,这些物质被称为黏膜牙。在进化的过程中,象牙质结节和黏膜牙随着颌的发育被固定在上面,并进化为牙齿。与此同时,鲨鱼的牙齿作为捕食器官进化得也很完美,它们的牙齿一生中会不断地再生。颌内侧所生长的牙齿会像自动扶梯似的向外移动,直至移动到颌的边缘,以用来作为捕获猎物的工具。鲨鱼每次使用牙齿的时候,都可能会导致牙齿出现断裂或不锋利的情况,而鲨鱼会定期脱落牙齿再换出新牙来取而代之。鲨鱼这种特殊的换牙方式,可以为其捕猎提供源源不断的锋利武器。

鱼类、两栖类和爬行类动物颌上的牙齿形状基本一样。它们并没有像哺乳类动物那样为了提高咀嚼能力而生长出各种形状的牙齿,但是为了适应不同的生态环境,它们的牙齿也是各具特色。比如灰鲭鲨以鱼和乌贼为主食,它的牙齿非常尖锐,在捕猎时可以用来刺杀猎物。铠鲨可以从比自己体型还要大的鱼身上撕咬下肉块,为了方便撕咬猎物,它的牙齿呈锯齿状,就连牙冠边缘也呈锯齿状。宽纹虎鲨喜食贝类和甲壳类,它们的牙齿形状独特,前后牙齿的形状不一样,颌前侧的牙齿呈荆棘状,而后侧的牙齿却是长方形,像垫脚石一样排列着,适合用来咬碎贝壳类猎物的硬壳。

 

蛇没有四肢、身体细长。很多人看到蛇,都很厌恶,觉得它不是我们的同类。但是蛇的这种形态特征,对于它们捕食猎物、维持生存具有很重要的意义。由于蛇没有四肢,身体无突出的部位,同时也不需要肌肉来支撑四肢,所以它的身体才能长得又细又长。这样的体型让它在追捕老鼠等猎物时能穿越狭小的空间及茂密的树丛。蛇的脊柱由200 — 400 块椎骨组成,这些椎骨代替了它的四肢,可以让它们蛇形前进。这些椎骨由韧带与肌肉组成,活动自如,能够支撑其特有的柔软动作。此外,它的肋骨发达,遍布全身,肋骨和肌肉与身体两侧的鳞片相连接,运动时发挥了重要的作用。蛇在吞食猎物时,身体的粗细度能膨胀好几倍,这是蛇因为没有胸骨,肋骨能够根据通过消化管的猎物的大小自由地扩张。

人们容易关注蛇没有四肢的特征,其实它的头骨也很特殊。蛇的上颌(网纹蟒类的前上颌、上颌骨、颌骨、翼状骨)各有两排牙齿,下颌(齿骨)有一排牙齿。这些牙齿呈圆锥状,非常尖锐,齿尖都朝向喉咙,所以被它咬到的猎物是无法逃脱的。没有毒的网纹蟒用牙咬到猎物之后将其绞死。因此,为了能牢固地抓住猎物,蛇的牙齿很大,头骨也很结实。此外,有剧毒的饭匙倩毒蛇在上颌骨有很大的毒牙。因为毒液能毒死猎物,所以除毒牙以外,这种蛇其他的牙齿都很小,头骨也很弱。

在蛇的头骨当中,最应关注的就是它的颌部构造。蛇的左右下颌的前端自成一体,只有韧带相连接。因为这个构造,它们的左右颌部可以分别活动,嘴巴能向左右大大张开。蛇的方形骨不仅与下颌连接,还与鳞状骨形成灵活自如的关节,简直就像有两个颌部的关节。因此,颌部能大大张开。因为这种特殊构造,即使比蛇头部大的猎物,它也能够使用张口大、用可以左右活动的颌部将猎物慢慢吞食。

鸟类的骨骼轻便,主要的长骨内部充满了气体,骨髓是中空的。中空部有气囊,与呼吸系统连接。鸟类骨骼外层的骨皮质非常薄,鸟类的骨质比哺乳动物的骨质磷酸钙含量高,骨质既轻又密,其骨骼比外表看上去更强韧。此外,内部的骨小柱布满了三角形的骨架,可以增强承受负荷的强度。因此,鸟类的骨质虽然轻,但它的强度与哺乳类动物相比毫不逊色。鸵鸟善于奔跑,已经不能飞翔,能看到骨骼构造的二次蜕变。鸵鸟的后肢骨骼支撑着100 千克的体重,能用时速60千米的速度奔驰,比其他鸟类需要更大的骨骼强度。因此,在股骨的内部,没有像飞翔鸟类那样大的空洞,而海绵状的骨支柱则很发达,比起骨骼变轻,鸵鸟股骨的这种构造更重视骨骼的强度。

 

猫科的食性几乎全是肉食性。作为捕食者,猫科的进化具有鲜明的特征。其中最特殊的就是牙齿的形态。犬齿大而锋利,是杀伤力极高的武器。猎物一旦被咬住,因为犬齿的刺入,很难再逃脱。最后再把犬齿刺进猎物的颈部,切断其脊髓与颈动脉,用力压迫气管导致猎物窒息,给予它们致命伤害。为了刺入得更深,猫科的犬齿与臼齿之间有间隙,而颌部可以大大地张开。它们的臼齿完全没有碾磨功能,齿尖尖锐,这种形态能把切断功能发挥到了极致。它们的裂齿上下咬合如同剪刀,可以切断肉类。因为臼齿的作用只是简单地把肉切断,所以它们的臼齿数量比哺乳类动物的臼齿要少。为了有效地把咀嚼肌的力量传递给这些牙齿,猫科的脸很短。又因为咀嚼肌很发达,它们的颧弓大大地向旁边突出。

 

熊科动物的步行方式前肢是半跖行,后肢是跖行式。这样的步行方式虽然不适合快速奔跑,但很稳定,很适合爬树等立体活动。熊科动物的肢端有5 根指/ 趾,没有什么特殊的,但每根指/ 趾骨又粗又宽,形成了结实的肢端。腕骨/ 跗骨、掌骨/ 跖骨、指骨/ 趾骨的关节只能朝一个方向弯曲与伸展。因此,熊的肢端只能简单地弯曲与伸展整个身体,比起适合行走的趾行式的肢端,这个构造更方便使用。特别是它们的前肢,因为前臂可以朝内、朝外运动,熊的前肢活动自由度很高,不只是用来步行,还能当作“手”来使用。整个熊掌部分都能使用,例如把东西拉到身旁、夹紧双手拿东西,这样的动作熊都可以做到。

 

在迄今为止的进化过程中,各种动物获得了犄角这个器官,并使其不断发达。现存群体中,大多数反刍亚目动物的犄角都很发达,它们形态多样,让人瞠目结舌。犄角不仅作为对抗捕食者的武器,在同类之间的斗争中也发挥重要的作用。群居的反刍亚目动物的犄角大多有着弯曲或分叉的复杂形状,一般认为进化成这种形状是为了在个体之间的斗争中,不给对手以致命伤。它们大大的犄角主要用来震慑对方,这样能够有效避免无谓的斗争。反刍亚目动物的犄角分为四种。鹿科动物拥有与骨头同样的组织演变而成的犄角(分叉犄角)。在鹿科动物当中,只有雄性有犄角,并且每年都会长出新的。在犄角成长期间,犄角的表面被皮肤覆盖,为了形成犄角,需要从自身的骨骼中调配钙。进入繁殖期,雄性鹿科动物的犄角迅速成长,血液不再流入覆盖住犄角的皮肤,在树木或地面的磨蹭后,这些皮肤会脱落,露出骨质犄角。繁殖期一结束,犄角的根部会发生骨吸收,然后脱落。

鹿的犄角与其说是对付捕食者,倒不如说是在繁殖期雄性用来争夺雌性的武器。一部分鹿科动物保留了原始的形态,它们犄角的形状单一且短,它们主要靠犬齿进行斗争,所以犬齿很发达。有些鹿科动物犄角进化得更加复杂,随着身体的成长,大犄角会长成许多分支。几乎所有的牛科动物,不论雌雄都有犄角(洞角)。它们的犄角中心部有从前头骨生长出的骨角。覆盖着由角质形成的硬鞘(角质鞘)。角质鞘以中心部的骨角作为中轴,覆盖在表面皮肤的角质层明显角质化,不会脱落,而角质鞘的横截面有能确认其成长的角轮。也有一些牛科动物长着像大角羊那样螺旋式的犄角,这是因为骨角的位置不同、成长速度有差异引起的。牛科动物的犄角很实用,不像鹿科那样需要每年更换犄角,消耗大量的能量。雄性牛科动物的犄角大多数比雌性的要大,不仅用来争夺雌性,还可以作为武器对付天敌。大型牛科动物的犄角,能够用来单独对付捕食者。

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