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大象是如何在数千万年的时间里进化出如此长鼻子的

鼻子如何长得更长

聪明,敏感,强壮和抓握友好,这些是大象长鼻子最突出的特征。那么,大象的祖先,长鼻子动物,是如何进化出它的长鼻子的呢?

大象是如何在数千万年的时间里进化出如此长鼻子的

有一个故事:鳄鱼拉着大象的短鼻子用力拉扯,很快就把它的鼻子拉进了世界上最长的鼻子里。当然,这只是一个传说,但长鼻子动物的进化史真的很有趣。

现代大象及其亲戚的最早祖先生活在5500万年前,与仔猪年龄相同,可能没有长鼻子,但有些物种具有灵活的弯曲上唇,就像今天的蜻蜓一样。

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在接下来的地质时期,长鼻子动物的时间越长,它长得越长,它的头离地面越远。自然选择过程植根于这些早期的长鼻子动物,它们的头骨进化得更大,身体更特殊,颚骨逐渐足以到达地面上的食物。一些大象祖先的颚骨又长又宽,长出了一对大尖牙。

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长鼻子动物的颚骨越来越长,这一过程持续了数百万年,直到它们的长度和重量影响它们移动的灵活性。大象的头骨纤细,尖牙长,鼻子短,大象的重心向前移动。为了保持头骨垂直,它们消耗大量的能量。为了摆脱这种限制,它们必须缩短头部,尤其是下巴,但这就提出了一个问题,即用高大的大象到达高大树木的叶子或以地面上的草为食。因此,自然选择为这个问题提供了解决方案。经过许多代,大象的头部和下巴变得越来越短,与上唇相连的鼻子变得更长,更灵活。长鼻子动物的家谱清楚地表明,该动物的早期物种具有相对较短的鼻子,而后来的代表性物种则显示出更长,更发达的鼻子。

长鼻子动物的石盖骨头表明,大约700万年前,大象祖先的鼻子在长度和结构上与现代大象非常接近。

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鼻子的作用

大象的鼻子开始在子宫内发育。大象怀孕18-22个月,在怀孕的早期阶段,它们的鼻子与上唇分开。随着发育的继续,鼻子和嘴唇结合在一起并开始变长。在生命的第一年,与成年大象相比,幼象的鼻子比身体短,而幼象并不精通这个复杂的器官。有时你可以看到小象不小心踩到它的鼻子,然后把它举到空中,痛苦地扭动它。像鼻子有很多用途,但要灵活使用也需要在实践中锻炼。

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大象的鼻子可以用来触及头顶上的物体,甚至是大象看不到的东西,它们的可扩展性和灵活性使大象能够轻松到达远远超出其他动物的植物。大象可以用后腿直立站立,伸展鼻子,让树叶离地面20英尺(1英尺)。然而,鼻子的使用不仅仅是食物。

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就像鼻子是上唇和鼻子的组合,一对鼻孔像两个平行的蛇管,从鼻子的根部向下延伸到鼻尖。当你的嘴巴在吃东西时。鼻孔占据了大部分的呼吸工作。像鼻子也是一个敏感的嗅觉器官。鼻腔中有七块鼻骨(狗只有五块鼻骨),鼻骨出生时具有极为敏感的感觉组织,专门用于嗅探。鼻骨的作用之一是检测激素。当雌性大象进入刺激期,或雄性大象进入愤怒状态(血清睾丸激素正在上升)时,大象可以检测到伴侣的性激素,尿液和粪便释放的化学分子,以及来自化学信号的化学信号,如大象鼻子,嘴巴和雄性腺体的分泌物。当空气中的化学信号包含危险信息时,警戒大象抬起并旋转鼻子,看起来像潜望镜。

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像鼻子一样的基本功能是吸收水分。当大象想喝水时,它会用鼻子将其吸入鼻管并将其送到嘴里。大象鼻子也可以用作伸缩式淋浴喷头,大象用它来向背部喷水。大象有时会用鼻子在身上喷洒灰尘或草屑,以阻止蚊子叮咬和紫外线辐射。

鼻子里能喝多少水?为了回答这个问题,科学家们做了一个实验。他们选择了三头大象作为实验的对象。汤米是一名37岁的亚洲男性,体重9,800磅(1磅,0.454公斤),并且已经12个小时没有喝水了。在不到五分钟的时间里,它喝了56加仑的水(1加仑x 4.546升),每个鼻子最多2.7加仑。另一头名为Zola的亚洲雌性大象在83秒内喝了16加仑的水,一次大约一加仑。第三个受试者名叫丘吉尔,是一头非洲母象宝宝,她在不到两分钟的时间内喝了8.5加仑的水,一次喝不到l加仑。

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鼻尖是大象最敏感的部分,就像大象的"手"一样,能够做最复杂、最细腻的工作,不亚于人类的手指。在动物园里,一头名叫"Sri"的大象可以捡起一根不到一根针的麦竿,甚至可以从混凝土地板上抓起一枚硬币。

当两头大象相遇时,一头会用鼻子触摸另一只大象的脸颊,或者用鼻子缠绕在对方身上。这种"摇鼻子"的行为相当于人类的握手礼仪,与人类的握手行为具有相同的效果,用来打招呼和安抚对方。鼻子抓握也可能是大象测试彼此力量的一种方式。

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有时,大象用鼻子的下半部分撞击坚硬的地面,树干或身体和牙齿,产生各种敲击声。科学家推测,大象之所以这样做,可能是因为用鼻子撞击硬物的声音消耗的能量远远少于呼气的声音,呼气声可以节省能量,从而帮助大象生存。大象甚至可以模仿人类的鼻子敲击。在美国波特兰的一个动物园里,一头名叫"比尔"的雌性大象可以用鼻子拍打她的身体或混凝土墙,模仿人们敲门的声音。它经常以这种方式愚弄新的动物管理者。动物饲养员看穿了它的伎俩,后来每当它再次这样做时,它都会用水果奖励它,导致它把戏磨练到纯绿色火的地步,后来发明了各种模仿声音。

大象鼻子也可用于自卫和攻击。大象经常在野外用鼻子追逐其他动物。雄性大象这样做主要是为了与其他动物保持一定的距离,而雌性大象这样做是为了保护它们的幼崽。

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几千年前,人们开始利用鼻子的力量和灵巧来从事战争和各种繁重的体力劳动。自印度文明出现以来,亚洲象一直被用作承重工具,直到今天,它们仍然用于木材采伐。成年雄性大象的象鼻和象牙可以携带约6,000磅的物品,并可用于在运输工具无法进入的区域运输木材。如果给它们提供拖曳工具,一头成年亚洲象可以拖曳多达9000磅的木头。

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非洲象可以做类似的工作,尽管它们不像亚洲象那样被广泛使用。

不寻常的生理特征

像鼻子里没有骨头一样,它由头发,皮肤,连接组织,脂肪,血液,淋巴管,肌肉网和神经组织组成,这些组织加起来重达300多磅。起源于大脑的三叉神经分为三个分支:眼分支,下颌分支和上颌分支。上颚分支通过下管进入大象鼻子,在那里它与面部的神经分支相连。鼻尖的神经组织最丰富,所以这部分也是最敏感的。

把大象的鼻子想象成一个长长的圆锥体,鼻孔一直延伸到鼻尖。大象鼻子主要由两个肌肉组织组成,即外层肌肉群和内侧肌肉群。外层肌肉群主要由四个肌肉组织组成:一个覆盖大象鼻子的顶部和侧面,一个包裹在大象的鼻子下面,另外两个位于大象鼻子根的两侧。内肌群是由辐射和外侧肌束组成的复杂肌肉网络。

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从横截面的角度来看,每个鼻腔可以想象成一个带辐条的半轮自行车。"辐条"相当于辐射束,其中一些与外部肌肉组织重合。成千上万的肌肉以及外部肌肉帮助大象调整鼻子的运动,使其能够执行许多微妙的任务,例如捡起花生,将其压碎,吹掉外壳,最后将坚果喂入嘴里。

由头骨,下巴,尖牙和其他牙齿组成的大象头骨比其他骨头小,但水平比较时,它们绝对是当今陆地哺乳动物中最大的。

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头骨由骨巢网格组成,这种结构可以保护大象的脑组织免受极端天气和物理损伤,同时为大象鼻子肌肉的连接提供轻而宽的表面,特别是在鼻子上的孔周围。即便如此,大象的头部,鼻子,尖牙和其他软组织,仍然重达500多磅。为了保持平衡,大象的脖子更短,它的肌腱组织像人类前臂一样粗,就像悬索一样连接到悬索桥上,将其头部与从脊柱突出的骨头的突出部分紧密相连。

独特的感觉器官

大象的声音是通过它的喉咙听到的,但是当空气通过它的鼻孔时,它可以通过调整鼻孔的大小来产生各种声音。大象甚至有自己独特的声音方式。研究发现,非洲大象的声音(以赫兹或声波频率测量)由5至28赫兹的低频声音和357至570赫兹的高频声音组成。

1984年,生物学家凯瑟琳·佩恩(Kathleen Payne)发现,大象可以使用人类听不到的亚声音相互交流。佩恩最初受到一种名为植物跳跃昆虫的小昆虫的启发,这种昆虫会振动其腹腔,唱出悠扬,美丽的歌曲,使地面的叶子振动,导致附近所有跳植物的昆虫加入合唱团。她发现,当其他植物跳线在唱歌时,栖息在花生田里的植物跳线抬起了一两条腿。因此,她推测这样做可能是为了更清楚地听到声音,因为没有培养的腿承载更多的体重,并且可以更灵敏地感知来自地面的振动。几年后,佩恩在纳米比亚的大象群中发现了同样的现象。她发现一群吃草的大象突然停了下来,他们中的许多人抬起了一条后腿,一条前腿,抬起脚趾,好像在期待什么,果然,几分钟后,另一群大象出现了。她认为这与跳植物的昆虫的行为相同。

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1984年,佩恩参观了一个动物园。当她走到大象围栏的边缘时,她突然感觉到一阵雷电般的震颤从她的脚上隆隆作响。她注意到大象眼睛之间的额头区域正在悸动。后来,她使用电子设备检测野生和圈养大象的次声脉冲波,最终证实了她的假设,即大象确实可以与人耳中未被审计的低频声音进行交流。大象发出的亚声波的最小频率为5至24赫兹。一般来说,人耳只能听到50赫兹以上的声音。

佩恩认为,作为一种交流媒介,大象的亚音速信号比许多其他通信方式具有无与伦比的优势。首先,信号比空气持续时间更长,其次,它不受天气和温度的干扰;其次,它不会被茂密森林中的树叶淹没。

大象通过手掌和鼻子接收亚音信号。大象的手掌非常敏感,当回声信号到达大象的脚时,它的手掌首先感知地面的振动,然后冲击波信号通过它的骨头到达它的内耳,这个过程被称为"骨传导"。大象身体结构中的其他器官实际上具有相同的功能,例如大象脸颊上的一层厚厚的脂肪充当扩音器,放大接收到的电击信号。海洋哺乳动物的脂肪层具有相同的功能,科学家称之为"听觉脂肪"。

佩恩说,大象的鼻尖对来自地面的信号可能比脚尖更敏感。大象有一个丰富的鼻尖,旨在检测神经末梢的微弱运动和振动。生物学家斯坦福认为,当大象在接收回声信号时触摸鼻尖时,它的鼻尖就像扩音器一样。