据报道,英国有家动物园有只身高高达5.8米的长颈鹿,或为世界上最高的长颈鹿,长颈鹿的脖子为何这么长呢?它平时怎么睡觉呢?
据英国《每日邮报》1月4日报道,英国威尔士彭布罗克郡一家动物园内的一只长颈鹿,身高达5.8米,超出长颈鹿平均身高1.2米,有可能成为世界上最高的长颈鹿。
18岁大的长颈鹿祖鲁现住在英国彭布罗克郡一家农场动物园,5.8米的身高使它成为农场中最高的动物。由于祖鲁体重达1.3吨,他高大的身躯使得饲养员无法确切测量其身高。 祖鲁是一只品性很好的长颈鹿,喜欢与游客互动,因此在动物园很受游客们的喜爱。
目前已知的9种长颈鹿的平均身高约为4.6米,因此许多动物专家和饲养员猜测,祖鲁可能是目前世界最高的长颈鹿。
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揭开长颈鹿的神秘面纱
“长颈鹿”(giraffe)一词,源自阿拉伯文的“zarafah”,意思是“疾速行者”,而长颈鹿也的确能迈开长腿疾速行走,不过它们的腿脚太长、立柱般的颈部又会略略摇摆,使得它们行走的样子反倒显得缓慢。
有一件事我们尚不知其原因、但想必是长颈鹿特殊的生物力学性质所造成的:在需要快速移动的时候,它们并不像绝大多数四足兽那样慢跑或是飞奔,它们的前足与后足并非交替着陆与离地,而是同一侧的前足与后足同时行动。也就是说,交替的是它们的左右足,而不是前后足,这称为“溜蹄”(pacing)。
这种步态其实相当高效优雅,人类观察久了就不以为怪,反倒会觉得它优美而非笨拙。
说起来,骆驼也会溜蹄,这或许能解释长颈鹿的拉丁学名“camelopardali”里的那个“camel”——古人认为,长颈鹿是骆驼和豹子的混合体。之所以联想到豹子,是因为长颈鹿的皮肤上布满石板路一样的斑块。
再来看看那条卓尔不群的脖子。长颈鹿的颈部由多少块骨头组成?答案是七块(1999年《动物学杂志》上的一项研究说是八块),这个数字与人类相同,区别仅在于长颈鹿的骨骼十分巨大,每块颈椎骨都有约10英寸(25.4厘米)长。那么老鼠的颈椎骨又有多少?也是七块,不过每一块都很小就是了。意外吧?
有趣的骨骼:长颈鹿的脖子虽然修长,但是和它们的腿一比却又相形见绌了,说来不可思议,即使那样的长颈依然不能顺畅地够到水潭,因此在低头饮水的时候,它们必须将两条前足分得很开才行。这个笨拙的姿势使它们成为了猎食者攻击的对象
说起长颈鹿的脖子,最著名(至少对生物学家而言)的大概要数它古怪的神经了,尤其是左侧的喉返神经,也就是朝它的喉头发送神经脉冲的那条。
长颈鹿也许是大型动物中最安静的一种,只会发出一点微弱的声响。没有人知道它们为什么这样轻声细气,但是显然,它们的喉头也像其他嗓门较大的动物一样,有着基本的神经分布,只是神经脉冲运行的路程要长一些。长颈鹿的安静,或许和它们脖子太长有关,又或许是它们真的没什么好说。
无论如何,它们的喉头和我们一样,也受到喉返神经的刺激。也就是在这里,我们见识了动物世界里的一个极不明智的设计。
祖传的喉返神经……一定要长长长长长
所有脊椎动物都有两根喉返神经,都从较粗的迷走神经分叉而出,而迷走神经是脊椎动物副交感神经系统的主要部分,参与向所有重要的内脏器官发送信号,包括心脏和消化系统。
在一切哺乳动物当中,喉返神经和迷走神经分叉的部位都在主动脉弓的高度。主动脉从心脏伸出后上行,先给颈动脉输送血液以供给头部和颈部,接着向后转折并向下延伸、去为身体其他部位输送血液。这就形成了一个形如发卡的180度弯道。
这对于右喉返神经来说并不构成麻烦,因为它处在较为“通畅”的一侧,避开了主动脉弓,得以沿着气管向上直通喉头。左喉返神经就不同了,它必须先在主动脉弓下方打一个弯,然后才能通向喉头。
这在解剖上确实不太方便,好在对多数脊椎动物、包括人类,还不算是太大的问题,因为这个弯道也不过是增加了几英寸的长度而已。
这里隐藏着一个问题,它既是长颈动物遭遇的一个有趣两难,又是演化史上一则实实在在的教训。在现代鱼类身上(或许还有现代哺乳动物的鱼类祖先),左右两侧的喉返神经都沿直线从脑部伸出,然后经心脏折向鱼鳃。
颈部较短的早期哺乳动物大致也是如此,只是它们的左侧喉返神经卡在了向下弯折的主动脉弓下方,因此要比右侧稍长一些、曲折一些。
然而对那些演化出了修长颈部的动物,可怜的左喉返神经就必须在胚胎发育阶段走一条漫长的弯路了:它从脑部伸出,然后持续向下生长,为的就是够到那个不断下降的主动脉弓、并从它的下方穿过。只有在那之后,它才能重新抬头、向上接入喉头。
就长颈鹿而言,这荒唐的布局使得左喉返神经必须伸长到15英尺左右(大约4.6米,向下和向上的部分各一半);而如果只是简单地直线连接,它的总长大概只需要6英寸(约15.2厘米)。
为什么会有这种怪事?因为长颈鹿是从它的直接祖先演化而来的,而那个祖先又是从它的祖先演化而来的,一直追溯,最后可以找到一种古代鱼类,它是许多动物的共同祖先,而它的左侧喉返神经倒是完全合理的。
顺便说一句,不要把所有对喉返神经的同情都放到长颈鹿身上。从那个鱼类祖先演化而来的其他脊椎动物,也有在喉返神经上走弯路的,其中尤以蜥脚类恐龙最为明显,它们的脖子长45英尺(约13.7米),需要的神经更长、约有90英尺之多(约27.4米)!
最近刊登在《波兰古生物学报》上的一篇技术分析称这种布局“为低效树立了典范”。
人、长颈鹿和蜥脚类恐龙的喉返神经(绿色为下行,白色为上行)
达尔文和拉马克都觉得关键在树叶,但长脖子有其性感之处
真是一条别扭的脖子。那么,现代长颈鹿又为什么非得演化出这么麻烦的一条长脖子呢?这就是达尔文式演化和拉马克式演化的分野所在了。在拉马克看来,长颈鹿的脖子之所以变长,是因为它们的祖先总是伸长了脖子觅食。
而达尔文认为,古代长颈鹿的脖子就已经有了长短之分,其中长颈的那些繁殖较为成功,所以将长颈遗传了下来。拉马克的观点是所谓“获得性遗传”,实质就是“用进废退”——器官用得越多就越大,如果怠慢了就会缩小。
除了这个分歧,双方都同意长颈鹿祖先的脖子应该和其他有蹄类动物没有什么两样。
拉马克和他的追随者认为,古代长颈鹿不断伸长了脖子去够非洲大草原上的树冠(长颈鹿也的确喜欢吃高处的植物),于是脖子越长越长,就像肌肉越用越大一样,久而久之,它们的后代就长出了最长的脖子。
相比之下,达尔文的观点略有不同,也更加准确。他认为,古代长颈鹿为了叶片展开竞争,其中脖子较长的那些能够吃到高处的叶片,吸收的营养也略多一些。
它们因此生下了更多子孙,而那些子孙也像父母辈一样,拥有较长的颈部,就这样,长颈得到了自然选择的偏爱。
此外它们在其他方面也经历了一些必要的适应,比如一方面要产生并抵御超高的血压、另一方面又要阻止血液在足部淤积,而那条线路诡异的左喉返神经,也是这些适应的一个内容。
故事到这里还没讲完:对于长颈鹿的长脖子,还有一个与上面的理论相竞争的解释,它和性选择有关。
这里先稍微插两句:虽然许多人并不认可,但是我认为自然选择和性选择之间其实没有根本的差别。只要存在差异生殖、只要某些基因比别的基因更善于将自身复制到未来的世代,自然选择就在发挥作用。性选择包含了动物之间互相竞争、夺取配偶的行为,这和寻找食物、躲避天敌、倦时睡觉、痒时挠痒相比,是同样“自然”的行为。
不同之处仅仅在于,性选择有时会产生在生态系统中不利的性状(孔雀的尾巴是典型的例子),但是这些性状依然会被选中,因为总体而言,它们还是增加了动物的适应性——虽然它们对动物的生存有所妨害,但是通过同性间的竞争和异性间的吸引,它们仍能遗传给下一代。
雄长颈鹿虽然外表憨态可掬,脾气却很糟糕。每当发情,便会互相攻击,它们甩开长而灵活的脖颈、用沉重而多骨的脑袋相撞,就像中世纪的流星锤或是连枷。脖子越长,每一击的力道就越大。长长的颈部之所以被自然选中,或许就是因为它们能使雄长颈鹿在与同性的竞争中胜出——这个观点有一个生动的名字,叫“性感脖子”假说(necks for sex hypothesis)。
另一方面,雌性或许也喜欢这类伸长脖子的饥渴雄性,部分原因是它们的后代也可能长出长长的脖子,而这些长脖子后代同样能在争斗中占到上风,并俘获同代雌性的芳心。于是,雄性的长颈基因、还有雌性对长颈雄性偏爱的基因,就这样一代一代传承了下去。
行为生态学家提出过一个“性感子孙假说”(sexy son hypothesis),用来解释孔雀的尾巴和其他看似古怪的雄性特征,而性感脖子假说就是这个性感子孙假说的一个变体。照它的解释,雌性长颈鹿之所以也演化出了长脖子,很大程度是作为雄性之间性选择的副产品。
这个观点还在争议之中,目前尚无定论。支持“性感脖子”的一个证据是长脖子雄性确实在同性打斗中占据上风,雌性也确实偏爱脖子更长的伴侣。而且长颈鹿所吃的树叶大多只到它们的肩膀高度,根本不需要将脖子伸到最长,再加上它们比其他啃食树叶的动物高出整整六英尺(约1.83米),这些似乎都表明觅食竞争并不是在演化中将它们拔高的主要动力。
不过话说回来,它们出众的身高或许真能在食物短缺的时候派上用场,而植物叶片中最有营养的部分也的确集中在树冠的最高处。
然而,我们绝不可认为觅食上的成功和交配上的胜利在演化上是互不相容的。演化能够塑造出极其丰富的生命,这个长着长腿和长脖子的消瘦物种就是一个例子。只是,我们还是难以想象长颈鹿这样的动物居然能够交配,甚至是被交配的迫切需求塑造出来的。
我们同样很难想象自己的父母交欢的样子,但我们的存在却证明了他们(如同长颈鹿)的确那样做过,至少有那么几次是成功的。