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大象是如何在數千萬年的時間裡進化出如此長鼻子的

作者:宇宙小百科

鼻子如何長得更長

聰明,敏感,強壯和抓握友好,這些是大象長鼻子最突出的特征。那麼,大象的祖先,長鼻子動物,是如何進化出它的長鼻子的呢?

大象是如何在數千萬年的時間裡進化出如此長鼻子的

有一個故事:鳄魚拉着大象的短鼻子用力拉扯,很快就把它的鼻子拉進了世界上最長的鼻子裡。當然,這隻是一個傳說,但長鼻子動物的進化史真的很有趣。

現代大象及其親戚的最早祖先生活在5500萬年前,與仔豬年齡相同,可能沒有長鼻子,但有些物種具有靈活的彎曲上唇,就像今天的蜻蜓一樣。

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在接下來的地質時期,長鼻子動物的時間越長,它長得越長,它的頭離地面越遠。自然選擇過程植根于這些早期的長鼻子動物,它們的頭骨進化得更大,身體更特殊,颚骨逐漸足以到達地面上的食物。一些大象祖先的颚骨又長又寬,長出了一對大尖牙。

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長鼻子動物的颚骨越來越長,這一過程持續了數百萬年,直到它們的長度和重量影響它們移動的靈活性。大象的頭骨纖細,尖牙長,鼻子短,大象的重心向前移動。為了保持頭骨垂直,它們消耗大量的能量。為了擺脫這種限制,它們必須縮短頭部,尤其是下巴,但這就提出了一個問題,即用高大的大象到達高大樹木的葉子或以地面上的草為食。是以,自然選擇為這個問題提供了解決方案。經過許多代,大象的頭部和下巴變得越來越短,與上唇相連的鼻子變得更長,更靈活。長鼻子動物的家譜清楚地表明,該動物的早期物種具有相對較短的鼻子,而後來的代表性物種則顯示出更長,更發達的鼻子。

長鼻子動物的石蓋骨頭表明,大約700萬年前,大象祖先的鼻子在長度和結構上與現代大象非常接近。

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鼻子的作用

大象的鼻子開始在子宮内發育。大象懷孕18-22個月,在懷孕的早期階段,它們的鼻子與上唇分開。随着發育的繼續,鼻子和嘴唇結合在一起并開始變長。在生命的第一年,與成年大象相比,幼象的鼻子比身體短,而幼象并不精通這個複雜的器官。有時你可以看到小象不小心踩到它的鼻子,然後把它舉到空中,痛苦地扭動它。像鼻子有很多用途,但要靈活使用也需要在實踐中鍛煉。

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大象的鼻子可以用來觸及頭頂上的物體,甚至是大象看不到的東西,它們的可擴充性和靈活性使大象能夠輕松到達遠遠超出其他動物的植物。大象可以用後腿直立站立,伸展鼻子,讓樹葉離地面20英尺(1英尺)。然而,鼻子的使用不僅僅是食物。

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就像鼻子是上唇和鼻子的組合,一對鼻孔像兩個平行的蛇管,從鼻子的根部向下延伸到鼻尖。當你的嘴巴在吃東西時。鼻孔占據了大部分的呼吸工作。像鼻子也是一個敏感的嗅覺器官。鼻腔中有七塊鼻骨(狗隻有五塊鼻骨),鼻骨出生時具有極為敏感的感覺組織,專門用于嗅探。鼻骨的作用之一是檢測激素。當雌性大象進入刺激期,或雄性大象進入憤怒狀态(血清睾丸激素正在上升)時,大象可以檢測到伴侶的性激素,尿液和糞便釋放的化學分子,以及來自化學信号的化學信号,如大象鼻子,嘴巴和雄性腺體的分泌物。當空氣中的化學信号包含危險資訊時,警戒大象擡起并旋轉鼻子,看起來像潛望鏡。

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像鼻子一樣的基本功能是吸收水分。當大象想喝水時,它會用鼻子将其吸入鼻管并将其送到嘴裡。大象鼻子也可以用作伸縮式淋浴噴頭,大象用它來向背部噴水。大象有時會用鼻子在身上噴灑灰塵或草屑,以阻止蚊子叮咬和紫外線輻射。

鼻子裡能喝多少水?為了回答這個問題,科學家們做了一個實驗。他們選擇了三頭大象作為實驗的對象。湯米是一名37歲的亞洲男性,體重9,800磅(1磅,0.454公斤),并且已經12個小時沒有喝水了。在不到五分鐘的時間裡,它喝了56加侖的水(1加侖x 4.546升),每個鼻子最多2.7加侖。另一頭名為Zola的亞洲雌性大象在83秒内喝了16加侖的水,一次大約一加侖。第三個受試者名叫丘吉爾,是一頭非洲母象寶寶,她在不到兩分鐘的時間内喝了8.5加侖的水,一次喝不到l加侖。

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鼻尖是大象最敏感的部分,就像大象的"手"一樣,能夠做最複雜、最細膩的工作,不亞于人類的手指。在動物園裡,一頭名叫"Sri"的大象可以撿起一根不到一根針的麥竿,甚至可以從混凝土地闆上抓起一枚硬币。

當兩頭大象相遇時,一頭會用鼻子觸摸另一隻大象的臉頰,或者用鼻子纏繞在對方身上。這種"搖鼻子"的行為相當于人類的握手禮儀,與人類的握手行為具有相同的效果,用來打招呼和安撫對方。鼻子抓握也可能是大象測試彼此力量的一種方式。

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有時,大象用鼻子的下半部分撞擊堅硬的地面,樹幹或身體和牙齒,産生各種敲擊聲。科學家推測,大象之是以這樣做,可能是因為用鼻子撞擊硬物的聲音消耗的能量遠遠少于呼氣的聲音,呼氣聲可以節省能量,進而幫助大象生存。大象甚至可以模仿人類的鼻子敲擊。在美國波特蘭的一個動物園裡,一頭名叫"比爾"的雌性大象可以用鼻子拍打她的身體或混凝土牆,模仿人們敲門的聲音。它經常以這種方式愚弄新的動物管理者。動物飼養員看穿了它的伎倆,後來每當它再次這樣做時,它都會用水果獎勵它,導緻它把戲磨練到純綠色火的地步,後來發明了各種模仿聲音。

大象鼻子也可用于自衛和攻擊。大象經常在野外用鼻子追逐其他動物。雄性大象這樣做主要是為了與其他動物保持一定的距離,而雌性大象這樣做是為了保護它們的幼崽。

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幾千年前,人們開始利用鼻子的力量和靈巧來從事戰争和各種繁重的體力勞動。自印度文明出現以來,亞洲象一直被用作承重工具,直到今天,它們仍然用于木材采伐。成年雄性大象的象鼻和象牙可以攜帶約6,000磅的物品,并可用于在運輸工具無法進入的區域運輸木材。如果給它們提供拖曳工具,一頭成年亞洲象可以拖曳多達9000磅的木頭。

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非洲象可以做類似的工作,盡管它們不像亞洲象那樣被廣泛使用。

不尋常的生理特征

像鼻子裡沒有骨頭一樣,它由頭發,皮膚,連接配接組織,脂肪,血液,淋巴管,肌肉網和神經組織組成,這些組織加起來重達300多磅。起源于大腦的三叉神經分為三個分支:眼分支,下颌分支和上颌分支。上颚分支通過下管進入大象鼻子,在那裡它與面部的神經分支相連。鼻尖的神經組織最豐富,是以這部分也是最敏感的。

把大象的鼻子想象成一個長長的圓錐體,鼻孔一直延伸到鼻尖。大象鼻子主要由兩個肌肉組織組成,即外層肌肉群和内側肌肉群。外層肌肉群主要由四個肌肉組織組成:一個覆寫大象鼻子的頂部和側面,一個包裹在大象的鼻子下面,另外兩個位于大象鼻子根的兩側。内肌群是由輻射和外側肌束組成的複雜肌肉網絡。

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從橫截面的角度來看,每個鼻腔可以想象成一個帶輻條的半輪自行車。"輻條"相當于輻射束,其中一些與外部肌肉組織重合。成千上萬的肌肉以及外部肌肉幫助大象調整鼻子的運動,使其能夠執行許多微妙的任務,例如撿起花生,将其壓碎,吹掉外殼,最後将堅果喂入嘴裡。

由頭骨,下巴,尖牙和其他牙齒組成的大象頭骨比其他骨頭小,但水準比較時,它們絕對是當今陸地哺乳動物中最大的。

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頭骨由骨巢網格組成,這種結構可以保護大象的腦組織免受極端天氣和實體損傷,同時為大象鼻子肌肉的連接配接提供輕而寬的表面,特别是在鼻子上的孔周圍。即便如此,大象的頭部,鼻子,尖牙和其他軟組織,仍然重達500多磅。為了保持平衡,大象的脖子更短,它的肌腱組織像人類前臂一樣粗,就像懸索一樣連接配接到懸索橋上,将其頭部與從脊柱突出的骨頭的突出部分緊密相連。

獨特的感覺器官

大象的聲音是通過它的喉嚨聽到的,但是當空氣通過它的鼻孔時,它可以通過調整鼻孔的大小來産生各種聲音。大象甚至有自己獨特的聲音方式。研究發現,非洲大象的聲音(以赫茲或聲波頻率測量)由5至28赫茲的低頻聲音和357至570赫茲的高頻聲音組成。

1984年,生物學家凱瑟琳·佩恩(Kathleen Payne)發現,大象可以使用人類聽不到的亞聲音互相交流。佩恩最初受到一種名為植物跳躍昆蟲的小昆蟲的啟發,這種昆蟲會振動其腹腔,唱出悠揚,美麗的歌曲,使地面的葉子振動,導緻附近所有跳植物的昆蟲加入合唱團。她發現,當其他植物跳線在唱歌時,栖息在花生田裡的植物跳線擡起了一兩條腿。是以,她推測這樣做可能是為了更清楚地聽到聲音,因為沒有培養的腿承載更多的體重,并且可以更靈敏地感覺來自地面的振動。幾年後,佩恩在那密比亞的大象群中發現了同樣的現象。她發現一群吃草的大象突然停了下來,他們中的許多人擡起了一條後腿,一條前腿,擡起腳趾,好像在期待什麼,果然,幾分鐘後,另一群大象出現了。她認為這與跳植物的昆蟲的行為相同。

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1984年,佩恩參觀了一個動物園。當她走到大象圍欄的邊緣時,她突然感覺到一陣雷電般的震顫從她的腳上隆隆作響。她注意到大象眼睛之間的額頭區域正在悸動。後來,她使用電子裝置檢測野生和圈養大象的次聲脈沖波,最終證明了她的假設,即大象确實可以與人耳中未被審計的低頻聲音進行交流。大象發出的亞聲波的最小頻率為5至24赫茲。一般來說,人耳隻能聽到50赫茲以上的聲音。

佩恩認為,作為一種交流媒介,大象的亞音速信号比許多其他通信方式具有無與倫比的優勢。首先,信号比空氣持續時間更長,其次,它不受天氣和溫度的幹擾;其次,它不會被茂密森林中的樹葉淹沒。

大象通過手掌和鼻子接收亞音信号。大象的手掌非常敏感,當回聲信号到達大象的腳時,它的手掌首先感覺地面的振動,然後沖擊波信号通過它的骨頭到達它的内耳,這個過程被稱為"骨傳導"。大象身體結構中的其他器官實際上具有相同的功能,例如大象臉頰上的一層厚厚的脂肪充當擴音器,放大接收到的電擊信号。海洋哺乳動物的脂肪層具有相同的功能,科學家稱之為"聽覺脂肪"。

佩恩說,大象的鼻尖對來自地面的信号可能比腳尖更敏感。大象有一個豐富的鼻尖,旨在檢測神經末梢的微弱運動和振動。生物學家斯坦福認為,當大象在接收回聲信号時觸摸鼻尖時,它的鼻尖就像擴音器一樣。

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