后肢對于陸地四足動物的重要性大概是這樣排列:地上跑的>樹上爬的>地底挖的。
地上跑的,通常后肢相對更發達,或者后肢和前肢差不多發達,而且這些動物通常和我們關系密切,所以給人一種誤解,認為四足動物很少有后肢退化的。
樹上爬的,有很多后肢退化明顯而前肢更為發達的情況,有一個專門的名詞來形容這些動物——叫作臂行動物,許多靈長類都是這種。
△ 黑蜘蛛猴,到地面喝水時無處安放的手臂
不過,靈長類的后肢通常也不差,它們甚至可能還會利用尾巴輔助樹上運動。
樹懶,這是真正完全樹棲的動物,您會發現它們的前肢高度發達的同時后肢相對退化,它們的用前肢進食和移動等幾乎一切的行為,而后肢基本主要用于支撐。
地上挖的,它們前肢通常高度發達,后肢則高度退化,甚至是完全消失!
蚓蜥就是只剩下前肢的爬行動物,就是下面這種動物,它們和蚓螈不同,蚓蜥是真正的爬行動物,它們和蛇、蜥蜴等關系密切。
蚓蜥生活在地下,它們前肢是用來撥開泥土前進,但這不是它們在地下前進唯一的動力來源,它們的主要動力來自身體的蠕動,就像蚯蚓一樣。
所以它們的前肢談也不上高度發達,只是和完全退化的后肢相比非常顯眼而已。
下面是幾種鼴鼠科動物,它們是生活在地下的哺乳動物,這些動物的后肢基本沒啥力量,而前肢都高度發達,而且高度特化——非常適合扎入泥土然后再撥開泥土。
如果你把一只鼴鼠抓起來的話,它們的后肢錘掛著沒啥力氣,而前肢撲騰起來力量很大。
還有一個有趣的問題,為什么地上跑的后肢發達?
這和物理特性有關系!
如果一種動物想要跑得更快,那么受到它加速度的影響,身體的載重會向后轉移,如果后肢沒有足夠的推動力的話,那么它根本跑不快。
所以地上跑的動物,它們的后肢都要遠遠發達于前肢,這對于那些食草哺乳動物尤為明顯,因為它們身體相對較重,前肢也不需要像掠食者那樣按住獵物。
其實,同樣的情況在汽車上的應用更明顯,你會發現后驅車會比前驅車要貴很多。
如果你去問銷售人員后驅車好在哪里,他們可能會告訴你,后驅車加速性能更好、操控性更強、重量分布更合理,這些優勢也適用于那些后腿更發達的動物。
由于后腿發達的優勢在于奔跑,所以那些不太需要奔跑的四足動物,比如陸龜、大象等,它們的四肢基本都差不多發達,從而更好的支撐自己。
樹上爬的和地上挖的,后腿的推進變得不那么重要,在樹上運動更需要重心穩定,而后腿遠離頭部,難以維持重心,所以臂行會更具優勢;
而地上挖的,它們一方面需要向前的推進力,另一方面需要盡量減少摩擦力,所以實際上四肢的存在對于地下運功來說是巨大的阻力,蛇類失去四肢的原因可能就是演化的某個階段進入了地下的緣故。
鼴鼠沒有像爬行動物那樣減少摩擦,通過蠕動身體前進,它們是優化了挖掘能力,所以前肢變得非常發達,發達的前肢也足夠能提供在地下緩慢前進的動力,所以后肢變得相對較弱許多。
有趣的是,有一種地下昆蟲的前足也特化成了鼴鼠前肢的模樣。
就是上面這種,它叫螻蛄,您會發現,相比于鼴鼠和蚓蜥,螻蛄前肢發達的同時,它們的后肢同樣也發達,不僅如此它們還有翅膀,做到地下、地面、空中樣樣在行。
陸地用腿移動的另外一大類就是節肢動物(昆蟲等動物),有時候不得不承認,這些動物的進化潛力真的遠大于其它動物。
就移動來說,它們想要跑的更快時即便后足變得發達了,也不需要讓前足退化,反之也一樣;
另外,它們想要跑得快也不一定要后足發達,例如對于蜈蚣這些腿特別多的節肢動物來說,它們沒有一條腿很發達,但是通過優化移動節奏,讓自己跑的飛快。
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