蛇是如何工作的

由:花边佩里

水腹蛇也被称为 美国水蛇 查看更多爬行动物的图片。

从《圣经》中夏娃的诱惑者的主角,到《哈利波特》丛书和电影中的常客,蛇以其诞生的故事滑向世界神话和流行文化恐惧还有尊重。

在它们出现后的1.3亿多年里,蛇已经改变了进化而来变成一种多才多艺的脊椎动物,吹嘘自己有能力直上爬,在水中飞掠,有些物种甚至能飞——都没有四肢。蛇的这种移动性,加上它在世界各地的存在,以及有时致命的咬伤,很快就会成为神话的内容。

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在本文中,我们将揭开它们的神秘面纱。你将了解蛇是如何活动的,它们是如何杀死和吃掉猎物的,以及它们是如何追求和繁殖的,沿途你会注意到一些迷人的物种。

蛇基础知识

已知的蛇有2700种爬行动物它们都具有以下特点:

  • 它们的身体又瘦又直,没有四肢。
  • 他们是食肉动物。
  • 它们是冷血动物(变温动物),这意味着它们的内部温度会随着环境温度的变化而变化。

蛇长得像无腿的蜥蜴这是有原因的——这两种爬行动物组成了这个顺序有鳞目,它分为蜥蜴亚目和蜥蜴亚目蛇亚目(或Ophidia)对蛇。由于蛇形长,蛇的器官呈线性排列,但在其他方面它们与包括人在内的其他脊椎动物的器官相似。包裹着骨头的大脑和感觉器官包含在头部,蛇几乎拥有人类所有的感官——只是有一些有趣的变化:

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  • 听力——虽然蛇不像人一样有外耳,但空气中的声波会击中皮肤,然后从肌肉传到骨头。当声音到达头骨下方的耳骨时,它将振动发送到内耳,然后由大脑处理声音。
  • 视线-蛇看不见颜色,但它们的眼睛配备了一组光感受器:视杆细胞提供低光但模糊的视觉,视锥细胞产生清晰的图像。由于不同物种的生活方式不同,眼睛的复杂性也各不相同。例如,主要生活在地下的蛇的眼睛更小,只能处理光明和黑暗,但生活在地面上的蛇靠视觉捕食,有水晶般清澈的视觉和良好的深度感知。有些物种,特别是蟒蛇和蟒蛇,有第二种视觉工具:它们头上的窝器官可以看到周围的热源,就像红外线眼镜——这是夜间猎取温血动物的有效能力。
  • 气味-像人类一样,蛇将空气中的气味吸入鼻腔,然后进入嗅室进行处理;但是蛇还有一个次级系统。当蛇轻弹它的舌头时,它正在收集气味颗粒,然后转移到上颚两个充满液体的囊中雅各布森的器官——这会通向第二个更小的嗅室。舌头只是用来辅助这个过程的;蛇没有味觉

消化道几乎贯穿整个身体,包括嘴、食道、胃、小肠、大肠和肛门——所有这些都可以伸展,消化比蛇直径大的猎物(见喂养部分)。当蛇的嘴吃饱了,它就会伸出它的嘴气管(呼吸管)下面的食物和出来,以保持呼吸。蛇不像人一样有横膈膜,所以它们通过缩小胸腔将空气排出,然后再次扩大胸腔,形成真空将空气吸入,从而使空气在肺部循环。在每一次呼吸循环后,蛇都会经历呼吸暂停呼吸停止,持续时间从几秒钟到几分钟不等。为了处理氧气,所有的蛇都有一个右肺拉长;许多人的左肺较小,有些人甚至在气管上还有第三个肺。

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蛇的结构和生长

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响尾蛇(又名响尾蛇)。“角响尾蛇”)

蛇的长度从4英寸(10厘米)到30多英尺(9米)不等。数百个微小的椎骨和肋骨跨越这个距离,通过复杂的肌肉系统相互连接,创造出无与伦比的灵活性(参见《环游世界》部分)。一层极具弹性的皮肤附着在肌肉上,上面覆盖着由角蛋白——与人类指甲的物质相同。鳞片是由表皮,也就是皮肤的外层产生的。随着蛇的生长,鳞片的数量和形状保持不变,尽管蛇的鳞片在它的一生中会脱落很多次。

人和人不同,人的皮肤会不断脱落成小块,蛇的鳞片和外皮会在一个叫做蜕皮.当皮肤和鳞片因时间或损伤开始磨损时,表皮开始产生新细胞,将旧的皮肤与正在发育的内层分离。新细胞液化使外层变软。当外层准备脱落时,蛇用嘴的边缘摩擦坚硬的表面,比如岩石,直到外层开始在头部周围折叠。它继续刮和爬,直到完全摆脱死皮。脱毛的过程,大概需要14天,从几天到几个月都会重复。

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和人一样,蛇生长迅速,直到达到成熟,这可能需要一到九年的时间;然而,它们的生长虽然在成熟后大大减缓,但从未停止。这种现象被称为不确定的增长.根据种类的不同,蛇的寿命可以从4年到25年以上。

蛇运动

蛇敏捷的关键——成百上千的脊椎和肋骨——与它们运动的关键密切相关:腹鳞.这些特殊的矩形鳞片排列在蛇的底部,与肋骨的数量直接对应。腹面鳞片的底部边缘的功能就像轮胎的胎面轮胎紧紧抓住水面,推动蛇向前。

蛇有四种基本运动方式:

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  • 蜿蜒的这种s形运动,又称起伏的运动在陆地上和水中的大多数蛇都使用它。蛇从脖子开始收缩肌肉,身体左右摆动,形成一系列曲线。在水中,这种运动很容易推动蛇前进,因为每一次收缩都会推动水。在陆地上,蛇通常会找到电阻分在表面——如岩石、树枝或凹痕——用它的鳞片一次性推尖,推动蛇前进。斑纹响尾蛇以岩石为抵抗点
  • 横向的-在阻力点很少的环境中,蛇可能会使用一种变化的蛇形运动来四处走动。响尾蛇收缩肌肉,摆动身体,形成一个s形,只有两个点与地面接触;当它们推开时,它们横向移动。侧弯蛇在移动时,身体的大部分是离开地面的。
  • 毛毛虫-较慢的移动方式是履带式或直线运动。这种技术也会使身体收缩成曲线,但这些波要小得多,而且是曲线上上下下而不是左右。当蛇使用履带式运动时,每条曲线的顶部都被抬离地面,因为底部的腹部鳞片推着地面,形成一个涟漪效应和毛毛虫走路的样子很像。
  • 形成了-之前的方法在水平表面上很有效,但蛇使用的是手风琴技术。蛇沿着垂直的表面伸展头部和身体的前部,然后找到一个地方控制它有腹部的鳞片。为了抓得稳,它把身体的中部蜷成紧密的曲线,当它把尾部向上拉的时候,就能抓住水面;然后它再次向前跃起,寻找一个新的地方用它的鳞片抓住。

蛇的消化:蛇吃什么

尽管蛇的种类有不同的寻找和捕获猎物的方法,但所有的蛇吃东西的方式基本上是相同的。它们惊人的下颚使它们能够捕食体型大得多的动物整个吞下去.人类的上颚与头骨融合在一起,因此无法移动,而蛇的上颚则通过肌肉、韧带和肌腱与脑壳相连,使其可以前后左右移动。上颚和下颚通过方骨它的工作原理就像一个双关节铰链,所以下颌可以打乱让嘴张开到150度.另外,构成颌骨两侧的骨头不像人类的下巴那样在前面融合在一起,而是由肌肉组织连接在一起,使两侧可以分开并独立移动。当蛇遇到比头部大的猎物时,所有这些灵活性都会派上用场——它的头部可以伸展以适应猎物。

一旦蛇准备吃东西,它就会张大嘴巴,开始用下颚在猎物上方“行走”,因为它向后弯曲的牙齿咬住了猎物——下颚的一边收起来,另一边向前移动,准备下一口。蛇用唾液浸透猎物,最终把它拉进食道。从那里开始,它用肌肉同时挤压食物,并把食物推进消化道深处,在那里食物被分解为营养物质。

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即使有这些优势,吃活的动物这是一个挑战。正因为如此,一些蛇发展出了注射的能力毒液变成猎物,在吃掉它之前杀死或制服它。一些毒液甚至可以启动消化过程。拥有这种有效工具的蛇,一定也有同样有效的方式将毒液带入动物的体内:尖牙

在它们上颚的前面或后面,毒蛇有两颗锋利的牙齿掏空了让毒素排出体外。一旦蛇攻击猎物,将这些牙齿插入猎物,毒液从每只眼睛下的腺体被挤压到毒液管——在那里,毒液通过更多的腺体,这些腺体会释放出被认为能使毒液更有效的化合物——并从毒牙的毒液管流出。

在无毒的蟒蛇中,牙齿是静止的;在蛇中) fangs,牙齿向后折叠在不使用的时候塞进嘴里——否则,蛇会刺穿自己的口腔底部。

尽管毒蛇的种类——只占所有蛇的五分之一——每一种都有自己独特的酿造方式,以下是最重要的三种毒素在蛇毒中发现的:

  • 神经毒素-通过痉挛神经中枢来影响神经系统,经常导致呼吸停止
  • 心脏毒素-使心脏肌肉退化,导致心脏停止跳动
  • 血毒素-导致血管破裂,导致大范围内出血

一些毒液可能还包括凝集素使血液凝结,或者抗凝血剂这使血液变稀。大多数蛇毒利用这些化合物中的几种产生致命的联合效应。有些蛇会用另一种方式榨取猎物的生命收缩.一旦蛇把猎物牢牢地抓在它的嘴里,它就会用身体盘绕着猎物。当动物呼气时,将空气排出体腔,蛇收缩其强大的肌肉系统收紧线圈,挤压身体,使动物无法再次呼吸。根据卡耐基梅隆大学2002年的一项研究,根据它的大小,蟒蛇每平方英寸可以施加6到12磅的压力。虽然这种压力会压迫猎物的肺部,使其窒息,但它也会对心脏产生同样的影响,显著加速死亡。

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蛇性

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Red-sided袜带蛇在求偶舞会上。
诺伯特·罗辛/盖蒂图片社

有人可能会认为没有四肢会让人很扫兴生命,但不是蛇。当雌蛇准备交配时,她开始释放一种特殊的气味(信息素)从她背上的皮腺上。在她日常生活中,当她推开地面上的阻力点时,会留下气味痕迹(参见Getting Around).如果性成熟的雄性嗅到了她的气味,他会跟着她的踪迹直到找到她。雄蛇开始向雌蛇求爱,用下巴撞她的后脑勺,然后从她身上爬过去。当它愿意的时候,它会扬起尾巴。这时,他把自己的尾巴缠在她的尾巴上,这样他们的尾巴底部就会在泄殖腔——废物和生殖液的出口点。雄性插入他的两个性器官hemipenes,然后延长并释放精子。蛇的性行为通常不超过一个小时,但也可能持续一整天。

雌性蛇每年繁殖一到两次;然而,不同物种的生育方式不同。有些蛇会生孩子年轻的生活(每次从1人到150人),而其他的产卵(一次1人至100人);有些人甚至把这些方法结合起来,把卵放在体内直到它们孵化,婴儿就活下来了。在大多数情况下,雌性蛇不会像母鸡一样坐在蛋上,但在某些情况下,它们会在离开母亲的身体后保护自己的蛋(和孩子)几天。

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