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猫头鹰为什么会长个“猫头”?

科普中国  · 公众号  · 科学  · 2024-12-20 21:30

主要观点总结

这篇文章主要介绍了动物界中一些动物因为演化而出现的圆脸现象,特别是猫科动物和猫头鹰的圆脸形成原因。文章详细阐述了猫科动物因为狩猎习惯而发展出的短粗吻部和大圆脸,以及猫头鹰脸上羽毛的作用。此外,文章还介绍了其他动物的圆脸现象和演化背景。

关键观点总结

关键观点1: 猫科动物的圆脸特征及其演化原因

猫科动物的圆脸特征是由于其短粗的吻部和颧弓附近的发达肌肉所构成的。这种特征有利于猫科动物在独自狩猎时提供更强的咬合力,有助于猎杀猎物。其演化原因可追溯到早期食肉形类成员的相对细长嘴巴,随着演化,一部分后代走上了依赖食肉、瞬杀狩猎的演化道路,形成了猫科动物的短粗嘴巴。

关键观点2: 猫头鹰的圆脸特征及其功能

猫头鹰的圆脸特征是由于身上羽毛填充的结果。羽毛在猫头鹰的脸上排列出放射状的面盘,有利于声音的传播,方便它们听见猎物的声音。同时,猫头鹰的羽毛结构也有利于进行悄无声息的飞行,兼容其“耳听八方”的配置。

关键观点3: 其他动物的圆脸现象和演化背景

除了猫科动物和猫头鹰,还有一些其他动物也演化出了圆脸,如雄性红毛猩猩、大熊猫等。它们的圆脸特征各有不同的原因和背景,反映了生物演化的多样性和复杂性。


正文


在这个世界上,有些动物因为拥有类似人类婴儿的圆形头部、圆脸和大眼睛,受到了人们的喜爱和关注。


其中,猫科动物和鸮形目(也就是猫头鹰)是典型的例子,不过你有没有想到过,它们的圆形的头部是怎么来的?猫头鹰为什么长了个“猫头”?


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首先,猫科动物的圆脸看着短,但是要论长度很可能不算短脸。例如不少狮和虎的头骨长度都超过 30 厘米,甚至更大。这长度比看着脸长的狐狸长了不少,也比同样看着脸圆而短小的人类要长。

而猫科动物之所以看起来是大圆脸,还是因为它们短粗的吻部以及脸部的颧骨部分。后者准确来说是颧弓,颧弓比较宽且附着有不少肌肉。附着的肌肉在外界看来,正好构成了它们的大圆脸和粗嘴巴。


圆脸的小个子猫科动物,豹猫 作者拍摄于国家动物博物馆


为什么有这样的脸和嘴巴呢?因为短粗的吻部有利于猫科动物在独自狩猎的时候,让嘴前端作为一个省力杠杆,提供嘴前端更强的咬合力。


咬合力到了,猫科动物嘴前端的犬齿就会释放强大的力量,以此断开对方的颈椎或者更好地锁喉。


此外,它们附着在颧弓上面的肌肉——颞肌。颞肌可以在猫科动物咬猎物的时候,提供力量来做到在咬合的瞬间秒杀猎物,附着较多的颞肌有利于猎杀猎物。


猫科的狮子头骨模型,作者拍摄于上海自然博物馆 黄色部分是颧弓和犬齿


现在的猫科动物具有短而粗壮的脸庞,是为了单兵作战,为了鲜味肉食猎杀而生存,但是它们的老祖宗可不是这样!


猫科动物老祖宗—早期食肉形类Carnivoramorpha成员,具有相对细长的嘴巴,身体的模样有些像果子狸。


捕食小动物的它们有相对长的嘴巴,嘴巴后端还有较多臼齿和前臼齿。它们的一部分后代走上了更为依赖食肉、瞬杀狩猎的演化道路,这就是猫科动物,它们的嘴巴变得短粗了一些,嘴巴后端牙齿数目减少了很多,仅剩下三十颗左右牙齿。


这些早期食肉形类成员,除了化作猫科外,也有的演化为一些不那么追求瞬杀猎物,又不全吃肉食的食肉目动物,比如荤素搭配着吃的果子狸和棕熊,喜欢持续攻击大型猎物、偶尔吃点水果的灰狼(Canis lupus)


灰狼和沙狐的长头骨,绿色部分是为它们嘴巴后端臼齿和前臼齿大致位置,作者拍摄于天津自然博物馆


嘴巴较长的棕熊,作者拍摄于北京动物园


这些动物就在演化中保持着相对长的嘴巴,长嘴巴可以让口腔后端容纳不同形状的牙齿,方便自己处理多样的食物,比如更多的臼齿和前臼齿用来放在最后段,磨碎吃进嘴里的水果,或者啃吃剩的骨头——臼齿减少的猫科就难以做到这一点。


食肉目动物里面的食蟹海豹(Lobodon carcinophagus),更是把嘴巴后面的牙齿演化成了筛子一样的形状,用于过滤海水,让小小的磷虾留在自己嘴巴里面。


除了狮和雄性猎豹等少数以外,现存的猫科主要独自狩猎,当然也有小规模合作的情况。美洲豹在捕猎时候喜欢咬猎物脑壳


猫头鹰“猫头”的秘密


猫头鹰圆脸的原因可就不是因为饱满的肌肉了,而是身上羽毛填充的结果

如果有人把猫头鹰的羽毛理光,就会发现有点像秃了毛的鸡。如果看到淋湿了水的猫头鹰,也会发现猫头鹰的羽毛收缩起来,大脸会瞬间变小。

所以说,看着脸大身体圆胖的猫头鹰其实是虚胖,厚实的大量羽毛甚至还能遮住猫头鹰的腿部,这就导致猫头鹰腿部虽然不短却容易被看成小短腿。

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那猫头鹰脸上长这么多羽毛是干什么用的呢?

2022 年根据大灰鸮这种猫头鹰的相关研究,学界发现它们身上羽毛形成的大脸盘有利于声音的传播,方便它们听见猎物的声音

羽毛在它们的脸上排列出放射状的面盘,可以聚拢声波来放大声音,找到黑夜静悄悄中偷吃东西的老鼠。而它们大脑里面负责听觉的区域也更为发达,自身羽毛结构有利于进行悄无声息的飞行,以此兼容这一身“耳听八方”的配置。

当然,也有一些猫头鹰没有太大的脸盘,例如北鹰鸮(Ninox japonica)这些猫头鹰就不那么依赖耳朵,而是主要依靠视力。

它们比起那些大脸盘的猫头鹰看着也更有点“鹰”的模样。这些“鹰”模样的猫头鹰当中也有不走晚间出行“传统”路线的,白天也出来活动。

事实上,猫头鹰大家族在四五多千万年前的时代也是走白天出行的路线的,和今天多数老鹰一模一样,欧洲大陆和美国怀俄明州等地的化石就是证明。


这些早期猫头鹰爪子也同今天夜行的猫头鹰形态差距很大,反倒是类似于老鹰的爪子。只不过后来的演化过程中,很多猫头鹰放弃了白昼的厮杀,转而选择了在晚上苏醒,开启月夜下的猎杀,爪子的形态也改变了。

有时候白天也“出门”的短耳鸮,作者拍摄于国家动物博物馆


另外,有少数猫头鹰白天也会活动,这些白天出来的猫头鹰眼睛虹膜颜色比较浅。例如短耳鸮,北极的雪鸮也是一个典型的例子,常见的纵纹腹小鸮会在清晨黄昏出来抓老鼠。

纵纹腹小鸮标本,作者拍摄于国家动物博物馆


其他大脸动物


有圆脸的动物并非只有猫科动物和各种猫头鹰,另外一些动物也演化出了圆脸,比如说雄性的红毛猩猩(Pongo)。相比于女同胞,公的红毛猩猩体重更大且有一张“大脸”。

这背后是大量肌肉脂肪在支撑。大脸下面是巨大的喉囊(pendulous laryngeal sacs),这个喉囊是便于它们唱情歌的利器。

大脸庞下面的喉囊会唱歌,也会发出声音。以此告诉其他的雄性红毛猩猩切勿靠近自己。如果两个公猩猩都喜欢上了一个对象,那就只有死斗一场了。

大脸的雄性红毛猩猩,作者拍摄于天津动物园


小脸的雌性红毛猩猩,作者拍摄于天津动物园


我们熟悉的国宝大熊猫也是圆脸且具有短的吻部,脸上附着有大量用于咬的肌肉,但是它们的圆脸和短小的吻部主要不是用来对付肉类,而是咬断坚硬的竹子。

大熊猫头骨,作者拍摄于西宁野生动物园


狗其实是灰狼的亚种,当然很多品种的狗,例如小个子的约克夏犬,北京犬,法国斗牛犬等,相比于野生亲族面目全非——它们的口鼻部分变得很短,看着也是短圆脸。这当然不是为了加强咬合力,而是人为一代又一代选育的结果。


这样的选育也给狗的健康带来不少麻烦,例如口鼻部分变短带来了鼻腔也变短,这就导致呼吸道的相关疾病成了这些品种狗的心腹大患,也缩短了它们的平均寿命。


短小脸部的家犬,作者拍摄于天津市


所以,动物演化的“大圆脸”还真不是同样的原因,这背后也藏着关于生物演化的绝佳秘密。


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[19]公众号动物博览科普文章 猫脸圆,狗脸长,竟是因捕猎习性不同?

[20]《大猫和它们的化石亲戚》

[21]维基百科参考内容


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来源丨蝌蚪五线谱(ID:kedo2011)

作者丨大清神龙

责编丨钟艳平

审校丨徐来 林林


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