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《脊椎动物,陆地体能模式的进化——继续者广义体能论16》

张付老师  · 公众号  ·  · 2021-05-19 19:00

正文

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《脊椎动物,陆地体能模式的进化——继续者广义体能论 16

上一篇文章,我们讲了脊椎动物,水中体能模式与陆上体能模式结合阶段体能的进化,涉及了两栖纲和爬行纲。本文讲解脊椎动物,陆地体能模式的进化。

先复习一下上一讲:

《脊椎动物,水中体能模式与陆上体能模式结合阶段体能的进化——继续者广义体能论15》:

https://mp.weixin.qq.com/s/eVUuA0kLhbxpZAffMKXz-w

继续者体能:打通训练,体能,生物,人文与社会的智慧。

继续者广义体能论 - 第二章:脊椎动物体能的进化——从圆口纲到哺乳纲

三、陆地体能模式阶段

——《脊椎动物,陆地体能模式的进化——继续者广义体能论16》

陆地动物的进化,对应动物为某些远离水域的陆上爬行类、鸟纲、哺乳纲;对应的体能模式为以陆地体能模式为主,鸟类出现了可以飞翔的失重飞行体能模式。

1 、陆生爬行动物

现代的陆生爬行动物与水源附近的爬行动物相比,其更加适应较干燥的环境,但由于爬行动物的体能状态,其不可能在内陆地区生态位有很强的作为。

而中生代却是一个爬行动物空前繁荣,称霸世界的时代。中生代爬行动物用了何种强大的体能与生存策略,可以称霸中生代地球?中间又有什么有趣的体能规律?下一章 《中生代的体能进化》 将详细探讨。


2 、鸟纲与失重飞行体能模式

鸟类和爬行类在形态上有许多相似的地方,如皮肤干燥,缺乏腺体,羽毛和鳞片同源,头骨都有一个枕骨髁,产大型的羊膜卵,体内受精等。这说明鸟类与爬行动物的亲缘关系可能性很大。化石始祖鸟全身被羽,前肢为翼,尾长,指端具爪,嘴中有牙齿,这些特征,可进一步佐证鸟类是从爬行类进化来的。



鸟纲(Aves)体均被羽,恒温,卵生,胚胎外有羊膜。前肢成翅,后肢站立,大多数可飞翔。由于鸟类中有大量可以飞行的物种,使动物界向高空生态位进军,其基于飞行状态的体能模式属于 失重体能模式 的一种。

在动物进化旅程中,当两栖类登陆成功后,陆上的动物们就遇到了水中不曾遇到的情况,即浮力消失,至少空气的浮力相对水的浮力可以忽略不计。当陆上动物从高处摔下,置空的状态,动物们进化出了通过调整身体体位,减轻摔伤程度的机制。那些不会飞的陆上动物,在置空状态通过神经肌肉系统调整体位的过程,某些陆生动物依靠蹼状四肢趾、翼膜等在空中滑翔的状态,以及那些利用 膜质翅、 翼手皮膜或者羽翼在空中主动飞行动物的飞行状态,都涉及了动物机体在空中通过神经肌肉调整体位、翅膀等一系列置空动作的集合,本书把所有置空状态动物在空中进行身体运动的动作集合,合称为 失重体能模式

失重体能模式 简单分类为:

(1)完全不会飞物种的失重体能模式 。大多数陆生不会飞的节肢动物门、大部分两栖纲、大部分爬行纲、大部分哺乳纲、不会飞的鸟纲物种,都是可以遇到此类失重体能模式状态。这些动物置空后,只能通过空中调整体位,落地时肌肉离心收缩缓冲技术,减小低高度置空摔下时对它们造成的损伤。

比如猫在置空时的翻正反射:


(2)滑翔型失重体能模式。 该类动物置空时,可以利用蹼状四肢趾、翼膜等在空中滑翔。比如两栖类的部分树蛙,爬行类的飞蜥(Draco sp), 哺乳纲啮齿目的鼯鼠,灵长目的鼯猴(Cynocephalidae)等。 等。 这些动物第一次被动驾驭了空气,虽然进化层级不同,但都产生了滑翔功能的趋同进化。

树蛙


飞蜥(Draco sp)


鼯鼠


鼯猴(Cynocephalidae)


(3)飞翔型失重体能模式。 该类动物可以利用膜质翅、翼手皮膜或者羽翼主动在空气中运动——飞行。主要种类包括:利用膜质翅飞行的飞行类昆虫;利用羽翼主动飞行的可飞行类鸟类;利用翼手和翼手上皮膜飞行的哺乳动物纲中的翼手目。 这些动物利用肌肉的动力与特殊身体结构,主动驾驭了空气,并摆脱了地面的支持力。



(4)借助工具滑翔或飞翔体能模式。 主要指人类借助各种飞行器,摆脱地面支持力,在空中较长时间运动的特殊体能模式。包括:人类借助翼服、降落伞、滑翔伞等非动力装备在空中飞翔;也包括人类借助热气球、飞机等动力装置在空中飞翔;甚至包括人类借助航天飞机等工具在外太空飞行。


显然, 对单纯利用体能系统,驾驭空气而飞行的能力上,飞行鸟类是首屈一指的。 鸟类心脏是2心房2心室。骨多空隙,内充气体,骨骼变轻,适应飞行。呼吸器官除肺外,有辅助呼吸的气囊,可以进行双重呼吸,对氧气的利用率通常大于兽类。鸟类全身披覆羽毛,前肢为翼,能在空中飞翔;体温恒定且高,可达40℃。

不同种鸟类间骨骼差异较大,以家鸽为例。其胸部有龙骨突(carina),荐椎2个,腰椎2个,与最后一个胸椎愈合,向后还和部分的尾椎愈合,形成鸟类所特有的愈合荐椎。其尾椎4~6个,最后尾椎向上翘起,称为尾综骨。

鸟纲仍然具有脊椎动物的四大基础运动形式:口的运动,身体位移,性的运动,以及攻击。但是飞行鸟类的身体位移包含了地面移动,攀爬攀援与主动飞行三种移动形式。 其中飞行是动物界身体位移的第四类动力—— 前肢飞行运动 。鸟类的核心力量无论在地面移动、攀爬攀援、还是飞行运动中,在提供位移动力方面,发力比例极小,近乎退化。

当今超过9000种的鸟类数量说明其在陆地生态位有一定的稳定性,同时在空中生态位具有绝对的优势,空中生态位稳定性很强。由于鸟类的这种生态位稳定性,其进化的动力不足,在内部横向演化的内驱力更强。鸟类的翅膀系统帮助它们称霸了空中生态位,但是也牺牲了利用前肢使用复杂工具的进化可能,所以鸟类不可能向前进化出智能生物。

从新生代到今天,爬行动物生态位衰落,而鸟类作为中生代爬行动物的“后裔”,使用了什么生存策略与体能方式,硬是分走了哺乳动物称霸世界的一部分生态位?鸟类在新生代生存竞争中,又压制了哪些哺乳动物生态位?鸟类的进化历程中又有什么有趣的体能规律?第四章 《新生代的体能进化》 将详细探讨。


3 、陆生哺乳动物

哺乳类的起源比鸟类早,是由古生代某种原始合弓纲动物进化而来。

哺乳纲同样具有脊椎动物的四大基础运动形式:口的运动,身体位移,性的运动,以及攻击。 四脚哺乳类身体位移的动力主要为第二类与第三类动力——四肢动力运动,核心力量也起到辅助发力的作用。

当今超过4500种的哺乳纲种类数量,说明其有较强的稳定性。哺乳纲既有内部演化内驱力,同时也有向前进化的动力,灵长目以及人类的出现就是哺乳动物的进化方向。

从新生代到今天,是一个爬行动物衰落,哺乳动物称霸世界的时代。新生代哺乳动物用何种的体能与生存策略,占据主要的地球生态位?哺乳动物进化历程中又有什么有趣的体能规律?本书第四章 《新生代的体能进化》 将详细探讨。

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