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动物的爬行没有任何令人惊讶的记录。与其他的运动形式相比,爬行谈不上有速度,更多的情况是慢得连测量它的平均速度都很难。但是,这种缓慢的运动方式也不失为一种独辟蹊径的生存之道。
最原始的爬行
微小的单细胞动物――原生动物的伪足运动就是最原始的爬行。例如,变形虫是一种样子蠢笨而怪异的原生动物,能紧贴底部缓慢地爬行,每小时仅移动13毫米。它没有固定的形状,忽儿缩成圆团,忽儿又向四周伸出舌状突起的伪足。它的伪足也称为肉足,与其他胞器不同,它们没有固定形状,可以随时形成也可以随时消失。随着它们的出现和消失,变形虫就不断地移动着位置,爬到了新的地方。
原生动物的变形运动虽然是一种原始的运动方式,其运动机制却并不简单。人们提出了很多假说来说明其机制,但至今很多问题仍未搞清。在发明了电子显微镜后,人们发现变形虫的内质可以分为两层,靠近外质的是较为黏稠的布满颗粒的凝胶层;内层则是液态状的颗粒较少的溶胶层。进行变形运动时,溶胶质向运动的方向流动,达到前端之后,向外岔开变为凝胶质,后面的凝胶质则不断地变为溶胶质。随着生化技术的发展,人们从变形虫的细胞质中提取到了肌动蛋白和肌球蛋白或与之相似的一些蛋白质,而且发现其变形运动直接受到化学因子的控制。
尺蠖状爬行
尺蠖又称步曲、吊死鬼,是一种尺蛾类的幼虫,在农田和园林中常可以见到它吃植物的叶子。它的身体细长,爬行的姿态也很特别:每前进一步,都要将身体像拱桥一样向上拱起,一伸一屈地爬行,看上去,就如同人用手丈量尺寸一样,所以人们给它取了“尺蠖”这个名字。尺蠖状运动也被称为丈量式运动、伸屈式运动或蛭式运动。
尺蠖腹部一般从第三腹节到第六腹节各有一对足,第十腹节又有一对足,称为腹足。幼虫体壁向外突起所形成的盘状构造,又称趾,周围有一圈弯钩,称为趾钩,是用来附着植物的。由于尺蠖只有第六腹节和第十腹节有腹足,所以在爬行时身体就会弓起,把腹部后端拉到胸部后端,然后再把头和胸向前伸,进行下一步,从而形成了尺蠖在爬行时所具有的明显特点。
蛭,俗称蚂蟥,属于环节动物。它的身体是分节的,向前后的伸缩活动是由体壁肌肉层的收缩作用所造成,环肌在外,纵肌在内。水蚂蟥在水中游泳时背腹肌收缩、环肌放松,肌肉由前向后产生收缩波,身体扁平,如一片平铺的柳叶,呈波浪式向前游动。旱蚂蟥,或者水蚂蟥离开水体时,在陆地上或植物上也能进行尺蠖状运动。在其身体的前端和后端有吸盘,是爬行时固定身体的工具。在陆地上无论什么运动方式,都是前后吸盘交替使用。对于蛭来说,这是它们行进速度较快的一种爬行方式。
蠕动式爬行
蚯蚓也属于环节动物。它的身体由许多部分组成,每个部分都有自己整套的圆形肌肉、纵向结构的肌肉。蚯蚓爬行时,肌肉一节接一节地连续收缩,从身体前部向后延展,可以在土壤颗粒间向前推进。无论是挖穴或者在地面爬行,蚯蚓身体各节上的刚毛都可以起到支撑和固定身体的作用。
蚂蟥除了上述的尺蠖状运动外,也能采用蠕动的形式爬行。首先,它将身体平铺在物体上,当前吸盘固定时,后吸盘松开,再收缩长在身体周围的圆形肌肉,使身体沿着水平面向前缩短,接着后吸盘固定,前吸盘松开,身体又沿着平面向前伸展,这样身体就由遍及全身的纵向结构肌肉的收缩而向前推进,这种爬行速度比尺蠖状运动的速度较慢,但可穿行于土壤中,或从人的衣袜与皮肤之间的空隙穿进去吸血。
软体动物的爬行
在软体动物中,腹足类的足最发达,位于身体的腹面,所以得名。腹足类是软体动物中种类最多的一个类群,包括蜗牛、蛞蝓、螺蛳、鲍鱼等等,分布遍及世界各地海洋、淡水和陆地,有的种类甚至在8000米的深海里被发现。腹足类通常有一个螺旋形的贝壳和块状的足,足部肌肉十分发达,可以附着在固体上爬行。
蜗牛的足由肌肉纤维构成。它的腹足不断地做波浪式的收缩,这个肌肉的收缩波从足的后方开始,缓慢向前推进。足的运动是由肌肉伸长和缩短这种波形活动所造成的,很像上述的蛭类的爬行。蜗牛全速爬行的最快速度每小时只有8.5~9米。
蜗牛,以及蛞蝓等,在它们走过的墙壁、树木或茎叶上总是留有一条清晰的痕迹,表明它们在物体上爬行时,能分泌一种有固定作用的物质。原来,在它们足的腹面前端中央有一个腺体,叫做足腺,能分泌黏液,使足经常保持湿润,以免在爬行时受到损伤,这个痕迹就是足腺所分泌的黏液所造成的。
利用腕手的爬行
在头足类软体动物中,章鱼能利用腕手在陆地上爬行,并且速度较快,据说可以达到每小时420米。事实上,各种不同的章鱼在陆地上爬行的能力有所不同。有趣的是,它在来到陆地上以后,总是正确无误地知道海洋的所在方向,并能按“直线”爬向大海,绝不会因绕过障碍物而偏离选定的“航向”。
在棘皮动物中,海星的腕堪称“妙手”。每条腕的腹面中央各有一条沟,沟内有许多管足,末端有吸盘,数目很多,成百上千,里面充满液体,全身相通,形成一个复杂的水管系统。靠水压的作用使管足蠕动而产生运动,海星在海底每小时可缓慢地爬行60米,最快可达120米。海星吸附在岩石上时,将管足内的液体排到专门的囊中,使管足内部形成真空,所以吸附得非常牢固,即使狂风巨浪也奈何不了它。当海星需要活动时,液体再流回到管足中,身体就可以自由活动了。
海星的腕上分布有感觉细胞,能接受外界的信息。它的5只腕动作并不完全一致,其中有一只腕特别活跃,不停地伸缩,有人认为这只腕起着头的作用,支配其他器官,一旦这只腕受伤,会有另一只腕取代其作用。
其他棘皮动物也具有爬行的能力。海参腹面的管足发达,可以用于爬行。海胆也可以通过管足运动,这时,足端的吸盘大显身手,这个吸,那个松,不但能向前爬行,还可以爬上斜坡。海蛇尾的运动本领也很强,沿着海底爬行时,有的腕前伸,有的腕随后,可以像蠕虫一样弯曲蠕动,又似蛇蜿蜒前行,并因此得名。
利用肢体的爬行
严格地说,只有没有肢体的动物,通过收缩或伸长整个身体或身体某个部位的方式移动,才称为爬行。但是,平常人们把拥有肢体的动物进行的各种匍匐运动也都称为爬行,包括人类自己四肢着地进行的缓慢运动。
在无脊椎动物中,最善于利用肢体爬行的是节肢动物。它们的附肢既用于在底物上支持身体,又用于运动。除昆虫、蜘蛛外,虾、蟹等十足类动物的爬行速度也相当快,如普通滨蟹爬
行速度达到每小时3600米。它们爬行时主要使用步足,螯足一般不参与这种运动。在正常情况下,它们都向前爬行,但间或向后,寄居蟹有时斜向一侧。螃蟹则大多横向左侧或右侧爬行。运动时一侧的两只足步弯曲,牵引身体,而另一侧的两只步足伸长,推动身体,因此身体横向一侧前进。横行具有一定的生物学意义,有利于动物察觉水中的环境变化。因为一对出水孔位于动物身体前端,鳃室内污浊的水不断从出水孔排出,如果向前爬行的话,那么位于出水孔附近的第一对触角就会浸浴在污水中,完全失去了感受水中化学刺激的功能,而横行正可使这对触角避开污水,与周围的水接触,借以察觉环境因子。
多足类节肢动物,如蜈蚣、马陆、蚰蜒等,足的数目特别多,最多可达200对以上。如此多的足是怎样在爬行过程中协调一致的呢?马陆在爬行时左右两侧的足同时行动,前后各足密接,每足只在它前面的足活动后接触地面一下,有节奏地推动着,由前向后呈波浪式运动,就像弹钢琴时按键的程序一样,非常有趣。
两栖动物中的蝾螈、大鲵在成熟后,都可离开水在地面爬行,靠前后肢交替伸展前进,而身体左右摆动,保持在水中游泳的特点。它们四肢向前伸展时按一定的程序进行,当左前肢向前伸时其他三肢保持不动,随后右后肢跟着前伸。接着右前肢前伸,左后肢跟着前伸。这样,四肢便完成了一个跨步的运动周期。这样,身体重心保持在身体中央一带,所以爬行较为稳定。
爬行动物自然都是爬行的能手。蜥蜴在爬行时,四肢在跨步周期的次序也和蝾螈一样。壁虎的动作更为敏捷,爬行的时候头部离开地面,身体后部随着四肢左右交互地扭动前进,脚底的吸附能力很强,甚至能在竖直的墙壁上爬行自如。原来认为它的脚下有吸盘,其实其趾端膨大的足垫并不是吸盘,而是在足垫和脚趾下的鳞上密布着一排一排的成束的像绒毛一样的微绒毛,如同一只只弯形的小钩,所以能够轻而易举地抓牢物体,微绒毛顶端的腺体的分泌物也能增强它的吸附力。
对于鸟类来说,善于“爬行”的恐怕只有企鹅了。平时,企鹅在岩石上跳跃般行走,有时也利用嘴巴和鳍脚在岩石上爬行。遇到危险时,它立即俯身躺在冰上或雪地上,用足和鳍脚支撑地面,连滚带爬,显得十分可笑。
哺乳动物的爬行大多发生在爬树、攀岩以及在洞穴等空间狭窄的地方。例如树袋熊就是善于爬树的动物。它的足显得大而扁平,都具有五个趾,趾端长着尖利的爪。前足的第一、二趾和其他三个趾是相对而生的,所以能够紧紧抓住树干、树枝。灵长类动物也大多是爬树的能手。
鳍足类中,海狮在陆地上可用四肢着地支持身体,海豹类则由于后肢完全伸向后方,不能朝前弯曲,所以在陆地上只能靠前肢和上体的蠕动,像一条大蠕虫一样匍匐爬行,步屡艰难,跌跌撞撞,显得十分笨拙可笑,活动的范围也不大。
爬行之王――蛇
古人对“蛇无足能行”颇为困惑,称为自然界的奇事之一。其实,蛇虽然没有四肢,但在腹部有一层像板子一样的腹鳞,靠一系列肌肉与肋骨相连在一起。腹鳞重叠在一起,重叠起来的部分由于不贴近身体,所以会前后移动。蛇通过椎骨、肋骨以及与上述部分和腹鳞相连的肌肉的协同作用,把长长的身体的某部分腹鳞推向前,另外的腹鳞则向后拉,体壁由前向后产生的收缩波使蛇体向前移动。这样,通过蠕动每一块鳞片,蛇便可以在沙子及凹凸不平的岩石上灵巧而有节奏地爬行,如同坦克的履带一般,让蛇身摩擦地面前进。这种前进的方式称为直线型爬行法。这种动作虽然较慢,但不易被发觉,在悄悄追踪猎物,然后突然前进捕食时非常有用。
蛇的另一种前进方式称为曲线型爬行法,也叫迂回运动,这是蛇最典型的活动方式,也最为常见。爬行时,蛇身体左右蜿蜒摆动,形成一系列不规则的弯曲动作。蛇体呈波浪形,从头向尾运动,每段曲线就能产生一个向后的推力。当伸展到每个波浪的顶部时,身体向后拉,贴近地面,这样就使身体向前移动。这种方式适合蛇作中速或高速曲线前行。鳗鱼在潮湿的草地上爬行的方式也与此相似,但在身体两旁都需要有支撑物,靠着支撑物的反作用,把身体向前推进,可以爬到离岸边很远的地方。
蛇还可以在十分狭窄或空间有限的地方产生另一种蜿蜒状的爬行方法,如在夹缝里或在猎物的洞穴里。进行这种运动时,蛇先是固定后部,将环状部分紧紧贴在壁上,伸展前部,然后前部固定不动,后部向前拉。这时,蛇身体一部分弯曲,形成的波浪向后移动,使整个身体得以前进,好像拉手风琴时扇叶的波浪。这种前进的方法称为扇叶型爬行法。这是蛇独特的一种爬行方式,是其他动物难以做到的。当蛇进入鼠穴捕食时,就利用这种方式前进,使猎物束手就擒。
蛇爬行的许多特点是由于其躯体演化成细长的形状,并且四肢退化所造成的,并由此发展成适应各种环境和各种情况的许多活动的类型,从而可以活动自如。这种特点是体形和它们相似的鳗鱼、鳝鱼等无法相比的。在人们的印象里,蛇似乎爬得很快,所以有“蜈蚣百足,行不如蛇”的说法。其实大多数种类的蛇,每小时只能爬行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于非洲的曼巴蛇,每小时可以爬行15~24千米,被誉为蛇中的“神行太保”,可是它们只能在短时间内爬得这样快。