番外篇 各部位比较

番外篇 各部位比较 手和前肢的比较

动物的身体会在适应生存环境的过程中慢慢演化，手和前肢同样也会改变形状，演变出适合各自环境的功能。

适合抓握物体的手

我们人类的手指各自独立，拇指与其余四指方向不同，这样就能轻松完成握钢笔或拿筷子等一系列动作。你也可以在不使用拇指的情况下，用其余四指握住钢笔或筷子，但若想写字或夹取食物，没有拇指的帮忙就很难完成，想必大家一定深有体会。除了我们人类，树袋熊、变色龙等生活在树上的动物也会利用不同方向的“手指”来抓握物体。正是为了方便抓握树枝，它们的手才演化成现在的样子。

适合刨土的前肢

鼹鼠和犰狳都生活在地下并且擅长挖掘。为了便于挖掘硬土，它们拥有发达的利爪和粗短的前肢。值得一提的是，绝大部分时间都在地下度日的鼹鼠为了适应环境，手掌还演化出一块特殊的骨头，使它们能够快速有效地把挖出的泥土拨向身后。尽管用于刨土的前掌很大，它们的前肢却十分粗短，这样在狭窄的地道内移动也不会造成阻碍。

适合划水的鳍

我们在观察鲸鱼、海狮、海龟等水生动物的骨骼结构时发现，它们“肩膀”和“手腕”之间的“臂骨”变短，而“指骨”变长了，这与陆地动物的结构比例是完全相反的。海狮和海龟为了划水，通过“指骨”变长的方式来增加鳍脚的面积。鲸鱼则略有不同，它们游泳时通过脊椎运动使尾鳍上下摆动，以此来获得动力，而由前肢演变来的前鳍负责控制方向。为了增强稳定性，鲸鱼“手臂”的骨头与关节通常会融合在一起，但与此同时，这种结构也丧失了一部分灵活性。

鸟类的翅膀

鸟类用于支撑翅膀的前肢骨骼在结构上与其他动物相似，但骨块数较少，这是因为它们要在空中飞翔，不得不减轻身体自重。比较人类与鸟类的手臂（前肢）骨骼会发现，两者后臂骨（上臂骨）、桡骨与尺骨的数量相同。不同的是，人类有5块掌骨，而鸟类只有1块，鸟类的趾骨也远少于人类，只有3块。另外，鸟类的“手臂”和“手指”部分被无数羽毛覆盖。如果拿人体来打比方，我们把鸟类从手指到手腕部分的羽毛称为初级飞羽，把从手腕到手肘部分的羽毛称为次级飞羽，这些羽毛是可以折叠的。

蝙蝠的翅膀

蝙蝠和鸟类一样，靠翅膀飞行，但它们的翅膀结构却完全不同。鸟类的翅膀长有羽毛，蝙蝠的翅膀则有一层皮膜，支撑皮膜的是除拇趾外的四根掌骨（手掌部分的骨头）和其余趾骨。蝙蝠的趾骨像雨伞的骨架一样又细又长，它们可以通过后臂骨和桡骨之间的肌肉来控制翅膀的张开与收拢。蝙蝠那根短小的拇趾不需要用来支撑翅膀，它上面长有利爪，可以在悬挂于洞穴、墙壁等地方时发挥作用。

小结

大部分陆生动物的手或前肢都用于支撑自己的身体，腿或后肢则主要完成行走或奔跑等动作。而一些动物的前肢，除了用于步行还有其他作用，例如狮子和熊等肉食性动物，在捕食时会用前肢压制猎物；还有些动物的前肢变化较大，例如鸟类和蝙蝠的前肢变成了翅膀，使它们能够在空中飞翔；而海狮和陆龟的前肢变成了鳍脚，用于划水。

总之，无论在森林还是海洋里，动物的前肢都会比后肢获得更多适应自身环境的功能。在演化过程中，前肢可以说是动物身上变化最多样的部位。

脚和后肢的比较

与手或前肢一样，为了适应各自的生活环境，动物的脚也会演变成最适合自己的形状。

适合行走和奔跑的跖行足

“跖”是指脚掌。我们把从脚跟到脚趾全部着地站立、行走的动物叫作跖行性动物，除了人类以外，猴子、熊、熊猫等也是跖行性动物。哺乳类动物中唯一能用双腿直立行走的就是人类，当然有些熊科动物也可以用两条后腿站立起来。整个脚掌着地的行走方式很稳定，但由于与地面的接触面积较大，需要更多的骨骼和关节来支撑，脚掌本身的重量也随之增加，因此跖行足的缺点就是会使动物的移动速度变慢。

适合行走和奔跑的趾行足

“趾”是指脚趾。我们把抬起脚跟，只用脚趾触地站立、行走的动物叫作趾行性动物。狮子、狼等大多数肉食性哺乳动物都是趾行性动物。它们用这种方式行走的稳定性一定不如跖行性动物，但胜在速度快，而且走起路来悄无声息。这很好理解，就像我们有时会只靠脚尖走路来减轻声响一样。因此，对那些想接近猎物又不希望被发现的肉食性动物来说，趾行足可能是最合适不过的了。

适合行走和奔跑的蹄行足

马和鹿等动物的趾尖有“蹄”，它们是用趾尖触地站立、行走的动物。蹄，相当于人类的指甲，如果用人来打比方，蹄行足就是只用脚指甲触地站立。为了获得速度，蹄行性动物的足背和趾骨变得越来越长，这样就能增加整条腿的长度，带来更大的步幅。与此同时，蹄行足的脚趾、趾骨以及关节数量都比跖行足和趾行足少，尽管损失了一部分灵活性，却可以使动物的脚变得结实、轻巧。

适合跳跃的后肢

用跳跃式移动来取代奔跑的哺乳类动物有袋鼠、跳兔等。这类动物的特点是后腿比前腿长，它们跳跃时后腿会弯曲——腿越长，提供的爆发力越大，跳出的距离就越远。例如，袋鼠的趾骨比跗骨（人类的踝骨）长得多，因而可以强有力地蹬地跳跃。但相对而言，这种结构也欠缺稳定性，袋鼠需要依靠长而粗的尾巴来维持身体平衡。

适合行走和在树枝上停留的脚

大多数鸟类的足趾都是三趾朝前，一趾朝后的，这种趾型叫作“常态足”。而啄木鸟、布谷鸟等栖息在树上的鸟类则是两趾朝前，两趾朝后的，这种趾型叫作“对趾足”，适合抓握树干或树枝。为了在空中飞翔，鸟类必须减轻自身体重，这一点从它们的后肢骨骼结构中也能得到验证。鸟类的跗骨分别与胫骨和跖骨结合成跗胫骨和跗跖骨，这样简洁轻盈的骨骼结构在减少骨块数的同时，也保证了坚实度。

小结

能够用两条腿走路的只有我们人类，以及用后肢站立、移动的鸟类。陆地动物主要依靠后肢来行走，虽然马和狗等四足动物的前肢也参与了站立和行走，但相比之下，它们后肢的作用更为重要。同是行走，动物们的生存环境与所面临的情况却不一样。以草食性动物为食的肉食性动物，演化出擅长潜行的足型，而草食性动物为了逃生，足型又朝着提高速度的方向演化。

此外，即便在哺乳类动物内部，后肢的演化也有所差别。鲸鱼家族由于完全适应了水中生活，后肢逐渐退化。鲸鱼的祖先曾经也是四足动物，但当它们漂浮在水中，不再需要奔跑、行走或支撑身体时，自然也就不需要后肢了。

颌部的比较

由于动物们吃的食物不同，其颌部和牙齿的形状也会有所差异。

杂食型

人类的牙齿包括用来咬断与撕裂食物的门齿（门牙、切牙）、犬齿（尖牙）和用来磨碎食物的臼齿（磨牙、大牙）；下颌可以上下活动，也能在一定范围内左右移动。适用于咬断和咀嚼的牙齿类型多样复杂，再加上下颌活动范围较广，使得人类几乎可以吃任何东西，包括肉类或植物。除了人类以外，大部分哺乳类动物都能够在口腔内咀嚼食物而不使食物外漏。

肉食型

发达的颌部肌肉与强大的咬合力，全都得益于坚硬的头盖骨。下颌牢牢固定在关节内导致活动范围受限，但这种结构的好处是，嘴巴大幅度开合时，下颌不会轻易脱落。肉食性动物的下颌只能上下活动，无法用牙齿咀嚼或研磨食物。但对它们而言，肉类比植物类食物更容易消化，不需要过多咀嚼。因此，肉食性动物没有平坦的臼齿，牙齿全都演化成可以咬断或撕碎食物的利齿。另外，它们的面部通常较为窄小，这似乎也与不需要咀嚼以及不需要大幅度张开嘴巴有关。

草食型

草食性动物与肉食性动物不同，它们的下颌与关节咬合较浅，形成较为松动的骨骼结构，因此下颌可以前后左右自由活动。相比于肉类，植物更难消化，吞咽前必须经过充分咀嚼，因此草食性动物的臼齿多而发达，整齐地排列在口腔内，这又使得草食性动物普遍头骨细长，面部较窄。数量较多的臼齿和可以自由活动的下颌，让它们在吞咽食物前能够充分咀嚼，有利于帮助消化。

整吞型

哺乳类动物的牙齿种类和形状较为多样，有门齿、犬齿和前后臼齿等，而爬行类动物的牙齿都差不多，所以它们无法咀嚼，只能将食物整个吞下。其中最厉害的当属蛇类，左右分开的下颌使它们可以完整地吞下比自己身体还大的食物。另外，蛇类通过方骨连接上下颌的两处关节，这大大增加了嘴巴上下开合的角度。而哺乳类动物没有方骨，据说它们的“方骨”变成了耳朵内部听小骨的一部分——砧骨。

轻量型

生活在距今大约1.5亿年前的始祖鸟曾被认为是最早的鸟类，据说当时它们嘴里长有牙齿，但由于要在空中飞翔，为了减轻体重不得不舍弃牙齿，于是它们在演化的过程中长出了轻盈的角质喙来代替原来的牙齿。有的鸟类食肉，有的鸟类食草，因此它们角质喙的大小和形状也都各不相同。与爬行类动物一样，鸟类也无法咀嚼，它们吞下的食物会被带到一个叫作“砂囊”的袋状消化器官内，并被预先吞下的沙石磨碎。砂囊就是以这种方式来帮助鸟类消化食物的。

小结

进食是生物得以生存的最基本、最重要的需求，“以食为天”适用于所有生物。在此过程中，颌部起到的重要作用毋庸置疑。从鸟类、哺乳类、爬行类动物的祖先，一直追溯到部分鱼类后，我们发现远古时代的鱼类是没有下颌的。之后，出现了一群有下颌的鱼类，随着进食能力的提升，鱼类终于迎来地质史上举足轻重的大发展时代。这一时期的生物界发生了巨大变革，脊椎动物从海洋来到陆地，生存范围扩大以及生存环境的多样化使它们的食物也变得多样起来。

为了适应这一系列的变化，动物们颌部的形状也随之不断演化。仅仅通过观察颌部的形状、牙齿的形状及排列方式，我们几乎就能想象出这种动物是吃什么食物的。需要咀嚼食物的哺乳类动物，牙齿种类及形状的多样化尤为突出。此外，即便是用角质喙替代了牙齿的鸟类，也因为食物的不同而拥有各种形状的角质喙。

胸部的比较

动物的胸骨起着保护脏器和支撑呼吸肌的作用，胸骨的形状也会随着环境改变朝着不同方向演化。

保护脏器

人类的胸部长有肋骨。肋骨从脊柱的胸椎出发，延伸并环绕至胸骨，彼此连接，形成一个近似笼状的支架，我们称之为“胸廓”。胸廓就像保护大脑的头盖骨一样，保护着心、肺等重要人体器官。而与大脑不同的是，肺在呼吸过程中会扩张和收缩，因此胸腔也必须具备一定的伸缩性来与之配合。负责完成这项任务的就是肋软骨。位于胸侧的肋软骨由透明的软骨构成，连接着胸骨和肋骨。当肺呼吸的时候，肋软骨便会发挥作用，辅助胸廓的扩张与凹陷。

保护全身

人类的肋骨是一种棒状的弧形小骨。而龟的肋骨不断延伸、变宽，脊椎变长，最后两者融合在一起，形成一整块大大的骨板，这也是背甲（龟壳的背部）形成的重要基础。人们普遍认为龟的腹甲（龟壳的腹部）是由胸骨与肋软骨演变而成的骨板，上下骨板构成胸廓，成为能够包裹全身的龟壳。这样一来，变成龟壳的胸廓完全丧失了伸缩性，无法支持肺部张缩有力的呼吸，不过却成为保护自身的坚硬“铠甲”。

飞行•轻量型

在心、肺等重要器官遭受外部冲击时，肋骨可以提供保护，起到缓冲的作用，此外，肋骨还能为呼吸肌提供附着面。不过，有些动物的肋骨还有其他功能，例如飞蜥的一部分肋骨朝身体两侧延伸，肋骨间被皮膜覆盖，滑翔时可用来充当翅膀。而蛙类又是另一个极端，它们的肋骨索性完全退化，没有肋骨的腹部极为柔软，跳跃着地时可起到缓冲作用。但由于缺少了肋骨，蛙类呼吸时胸肌没办法起到作用，只能通过收缩喉头，让空气经由鼻孔送入肺部。

活动型

蛇类身形细长，却可以一口吞下比自己还大的猎物，并且很快送到胃里。其他动物那种由脊椎、肋骨和胸骨连接而成的封闭型胸廓结构，恐怕无法整个吞下大型猎物，更不用说让其通过体内了。蛇类没有胸骨，这让它们的肋骨从封闭式结构中解放出来，甚至还可以根据食物的大小向左右两侧自由扩展。另外，蛇能利用肋骨的骨尖，让凹凸不平的腹部与地面产生摩擦，用这种办法来推动身体朝前蠕动。因此，对没有四肢的蛇来说，肋骨还是帮助它们前行的重要器官。

附着型

鸟类在空中飞翔时需要保持体态轻盈，所以在它们的骨骼中，比较重的骨头都是中空的。为了弥补这一缺失，骨骼之间只有纵横交错且相互融合才能保证强度。这样的情况同样出现在胸廓内，我们发现鸟类的肋骨后方有一种钩状突起，连接着后面的肋骨，与肋骨连接的脊柱又与骨盆融合在一起，起到了提高骨骼强度的作用。然而，鸟类在减轻体重的同时却不能减少飞行要用到的胸肌。因此，它们胸骨腹侧正中有一块巨大的龙骨突，占据着胸廓的绝大部分空间，并且为发达的胸肌提供了更大的附着面。发达的胸肌加上巨型龙骨突，造就了鸟类超级夸张的胸部。

小结

我们已经给大家介绍了各种类型的胸部结构，包括龟的“铠甲”式胸廓和飞蜥充当翅膀的胸廓。

由肋骨、脊柱和胸骨围成的笼状胸廓，不仅能起到保护心肺的作用，还与呼吸密切相关。看似封闭的笼状结构其实具有弹性，可以随着肺部的一呼一吸做扩张与收缩的动作。

然而像青蛙和蛇这样的动物，别说笼状胸廓了，甚至连肋骨和胸骨都没有。它们无法用肺呼吸，换来的是拥有轻量化和灵活性的优势。总之，动物的演化或退化，功能如何取舍，完全取决于它们的生活环境。

动物小知识5 犄角

哺乳类动物的角

很多哺乳类动物的头上都长有形状各异、构造不同的犄角。牛科动物的犄角叫作“洞角”，是由骨心和表层的角质鞘组成的。长颈鹿的角直接被命名为“长颈鹿角”，与洞角唯一的区别是，长颈鹿角表层由皮肤构成。鹿的角属于“实角”，与长颈鹿角一样，实角的表面也是皮肤，里面是骨心，只不过随着骨心不断生长，表层的皮肤会老化脱落，最后只留下分了叉的骨质角。与洞角和长颈鹿角不同的是，实角有每年周期性脱落再生长的特点。