(章导语)在美丽无垠的大草原上,还生活着其他的“少数民族”,两栖动物、爬行动物和昆虫家族。它们与哺乳类和鸟类动物一起,共同构成了草原的生态系统。
无脚行者——蛇
中文名:蛇
英文名:snake
分布区域:世界各地
蛇是爬行纲有鳞目蛇亚目的总称。到目前为止,已有3000种蛇被人类识别,而且数量一直在增加。在许多方面,所有的蛇都是相似的:有长长的大致圆柱形的身体;身体的一端是头,一端是尾巴。蛇没有四肢,也没有其他突出的身体部位,也没有外耳开口或眼睑。尽管具有这些明显的局限性,它们还是以自己的方式使它们的家族发展壮大,并且种类繁多。为了达到这种兴旺局面,它们发展出独特的移动方式和感知能力。在一些情况下,它们的感觉很独特,有的则比其他动物更敏感。
蛇栖息在除南极以外的所有大陆,像大多数爬行动物一样,它们在温暖的地方数量众多,尤其是热带。各科蛇的分布状况(有的广泛,有的很有限)是由蛇出现期间最初大陆漂移和重组造成的,所以一些古老的科分布广泛,特别是在南半球,而那些后来新出现的科则很少有机会越过它们所在的大陆海岸线而到达其他地方。有些种类以前广泛分布,但是由于局部灭绝以及山脉和大河的阻隔而被分割。
蛇的大小从10厘米到巨蟒的10米。但非常大和非常小的蛇都不多见,绝大多数蛇体长在30厘米至2米之间。不同蛇的体型有可能又长又细或又短又粗,这主要取决于它们的饮食习惯。潜伏在隐蔽处等待捕食的蛇更倾向于有比较粗壮的身体,原因有二:一是它们巨大的身体帮助它们在地面上形成一个稳定的锚点,然后抓住机会捕食猎物;第二,它们巨大的身体让它们可以不需像其他流线型体型的蛇那样追逐猎物,却可以捕食大型猎物,而且巨大的身体可以让它们捕捉其他蛇类不敢猎食的动物。
另外,许多埋伏捕食蛇是有毒的,这些蛇有巨大的三角形状的头部来容纳它们含有毒液的腺体。这些腺体位于它们眼睛的后部,最好的例子是加蓬蝰蛇和澳大利亚死亡蝰蛇,但它们都属于眼镜蛇科而不是蝰蛇科。无毒的埋伏捕食者有着与身体不相称的小头,这也许可以让它们出击更为迅速,如短尾蟒或血蟒、青蟒。这些蛇的眼睛都很小,因为视觉只是辅助嗅觉,嗅觉在某些时候更能探测热源和定位猎物。
那些积极的猎捕蛇类通常会将它们的头挤进缝隙或岩缝中,以及钻进密密的植物丛中惊吓猎物,然后追捕。这些蛇身体细长,头很窄,尾巴长,眼睛较大——它们靠视觉捕猎。这类蛇包括束带蛇、鞭蛇、非洲沙地蛇等。
蛇的体型也是各不相同的,挖掘类蛇的身体几乎是完美的圆柱形,或许其他各种蛇的体型都源于此。地面爬行的蛇类,例如大蝰蛇,通常身体顶部到底部是扁平的,以提供与地面足够的接触面积,宛如高性能轿车的轮胎。而攀援类蛇通常是侧扁平的,以使它们在跨越开放空间时,能使身体像横梁一样保持硬直。
不论大小和分布状况如何,所有蛇的骨架都是高度变化的,有大量的脊椎骨——有的达500块之多。这些骨疏松地连接着,彼此能转动,能使蛇在各个方向上弯曲或蜷卷。它们也会避免扭动过于频繁而给脊髓造成损伤。它们身体和颈部的每一块脊椎骨都有一对肋骨连接着,这在它们的运动中很重要。尽管它们没有可见的四肢,但有一些种类仍保留了后肢带,甚至有的还有小的残存肢部,这些就是原始种类的蛇的“刺”或爪子,例如巨蟒,且在雄性中体现得更明显。绝大多数蛇的颅骨很柔韧,大多数骨在大小和数量上都呈减少的趋势,相互之间只是由关节松散地连接着,这就使蛇的嘴能张得很大,以吞下直径是其头部几倍大小的猎物。盲蛇的颅骨较硬实,它以小的身体柔软的无脊椎动物为食。
蛇的牙齿非常尖利,并向内弯曲。这些牙齿已经进化为用于抓紧和咬住猎物,而不是咀嚼。尽管一些最原始种类只有稀少的牙齿,但大多数种类的蛇都有大量的沿上下颚缘排列的牙齿,并且还有两排额处的牙齿(颚骨牙和翼状牙)长在嘴的内上壁。一些科的成员部分牙齿变为注射毒液之用,有的则变化为处理特定食物的其他形式。
蛇身体变长是由于它们的一些内部器官变长,以提供相应的空间。因此,有的器官会相应地缩小或重置。大多数蛇(不包括蟒蛇和其他一些原始蛇类)只有单个的功能肺,也就是右肺,它们的左肺已经退化或完全消失了。右肺为了弥补左肺的退化或缺失,所以明显地增大,而且进化出一个额外的结构,即气管肺,气管肺从气管演化而来,同样辅助呼吸。蛇类的胃大且强健,长且肥厚的肠较多,且蛇类的肠与其他动物体内呈盘绕状的形式完全不同。根据被测试的雄蛇来看,蛇的肾脏较长且交错生长。一些体型非常细小的种类的雌蛇,其中一个输卵管已经退化了。
蛇类的进化史包括一段长时间的穴居时期,这也是它们拥有独一无二的感觉方式的来由。例如,当它们在地下生活时,视觉就变得可有可无了,所以眼睛也就多余了——仍然居住在地面下的比较原始的蛇,它们的眼睛小,且被厚厚的鳞片所覆盖,几乎不起什么作用。而高级一些的蛇,要到地面上去活动,就需要重新利用它们的眼睛或设计出合适的眼睛替代器官,这就使得它们的眼睛和其他的动物不一样。比如,蛇眼睛的聚焦不是通过改变晶状体的形状,而是通过晶状体往前或往后移动来实现的。这看起来是其本身的一个缺陷,因此大部分蛇的视力都很差,尤其对静止的物体不敏感。
蛇眼睛的大小因各个种类的生活习性而各异,它们的瞳孔也各不相同,体型较小且较隐秘的蛇类眼睛较小,瞳孔较圆;而白天捕食蛇的瞳孔也较圆,但它们的眼睛更大。这些种类的蛇时常会停下,抬起头部以获得更佳的视野,这说明了视觉对它们的重要性。夜间活动的蛇类的瞳孔一般呈竖线状,昼间活动时能收缩为一条狭窄的缝,以保护它们敏感的视网膜。约有10种蛇(2种在非洲,其余8种在东南亚)的瞳孔呈水平状,这些种类的蛇同时拥有长而窄的口鼻部,这种瞳孔使它们的每只眼睛都能够凝视前方,并能提供“双筒望远镜”视角,使它们能够判断距离。
蛇没有外耳开口,这也源于它们祖先的穴居习惯。它们只具有内部的听力结构,但似乎蛇还能借助地面震动听到声音。它们也能在某种程度上听到空气中传来的声音。
对大多数蛇来说,嗅觉在捕食、躲避天敌和寻找配偶方面最为重要。对于我们来说,用气味作为标记是不可想象的,而有些蛇正是这样做的,并且有的气味可以保持数天之久。这种敏感度是借助一种特定的感觉器官——犁鼻器——协同舌头一起探测空气中的气味的。当蛇捕食时或它们发觉周围环境有任何改变时,会不断伸出叉状的舌头。气味颗粒会粘在叉状舌头的尖端,并被带入口中。在蛇的口腔上壁有一对小孔,舌头的两个尖端通过它们插入犁鼻器,这些微小的气味分子在那里被分析,分析结果则传入大脑的嗅觉部分。
包括蝮蛇和大多数蟒蛇在内的一些蛇,具有可以察觉温度细微变化的器官,能感觉到温血动物发出的热量,甚至一些晒太阳的爬行动物升高的温度。这些器官由成列的包含许多温度感受器的细胞组成,每个细胞都和大脑相连。蟒的热感受器呈浅坑状沿嘴唇成行排布。蟒的位于相邻鳞片之间,而巨蟒的在鳞片之内,数量因种类各异。
蝮蛇的感知系统更加发达,有径直朝前的单个深坑,位于头部两侧,正好处在眼睛和鼻孔连线(想象的)的下方。每个坑都被一层薄膜分为两个腔,内腔通过一个小孔连接外部世界,开口正好在眼睛的前面,用来平衡薄膜两侧的压力以及测量环境温度。借助这种坑,蝮蛇不仅可以感知细微的温度升高,还能涌过比较两侧凹坑接收到的信息精确地定位物体。
对于那些失去四肢的动物来说,进化出一种新的移动方式是必不可少的。蛇就拥有多种移动方式,有些是大多数蛇共有的方式,而有些则是根据特殊的栖息地进化而来的特殊的移动方式。
直线运动是通过腹部鳞片的运动来实现的,每个鳞片都通过倾斜排列的肌肉和一对肋骨相连。当这些肌肉收缩和放松时,鳞片的边缘会钩住地面上细小的不平整部分,使蛇的身体得到拉伸。在任意给定的时间内,几组鳞片将被拉动,另外几组会向前移动,因此,这种运动就是波浪式的。看起来这种移动像是在地面上毫不费力地滑行。直线移动往往是相当缓慢的,采取这种方式的蛇一般体型较大,比如蟒蛇、巨蟒、蝰蛇或者那些偷偷靠近猎物的蛇。
有时蜿蜒移动被称为侧面移动,大多数蛇在快速移动时都采用这种方式。蛇的身躯在它的头后部呈现一系列缓和的曲线,同时其身躯的两侧将一些或大或小的不规则物体推开,以便它能迅速地向前移动。同时,其腹部的鳞片以前面描述的直线移动的方式运动,并增加推力。相似的移动方法运用于游泳时,其身躯的两侧可将水推开。大量的半水栖蛇都有粗糙的表面突起的鳞片,可以更好地推动其前行。而那些更适应水栖的蛇,比如海蛇,它们的躯干和尾巴两侧变扁。
大多数攀爬种类采用典型的手风琴式运动,包括用身体的后部和尾巴抓住固定点,头部和身体前部向前伸。一旦蛇得到一个新的抓点,身体后部就会停住,再重新开始上述过程。有些食鼠蛇在体侧和身体下部交汇处有脊突,这使它们能抓得更紧——特别是在树皮上时。
栖息在松散的沙地上的蛇需要应付不稳定的表面,它们通过“侧向前行”来面对这种挑战。使用这种方法移动时,蛇的头部和颈部抬离地面并甩向侧面,然而身体其余部位则锚住不动。一旦头部和颈部落地,身体其余部位和尾巴则相应移动。在其尾巴接触地面的一刹那,其头部和颈部又一次地甩向侧面,从而在沙地上形成了一个连续的环环相扣的移动路线,并且移动角度与水平方向约呈45°角。所有侧行式前进的蛇都是蝰蛇,它们分布广泛,非洲、亚洲中部、北美和南美都有它们的踪迹。
掘洞蛇通过各种方式穿过地下土层。那些栖息在松散的土壤或沙地里的蛇经常像游泳一样在土壤或沙地里穿梭。在它们穿过之后,地基就会倒塌。而那些栖息在更为坚硬的土壤中的蛇则会自己挖出一系列复杂的隧道。栖居在隧道中的蛇通常都有坚固的颅骨和一个扁平的尖头,以及口鼻周围的突起。它们的颈部与躯干并没有明显的界限,它们利用肌肉收缩使其头部穿过土壤,有时也会利用左右移动来压实土壤。那些只寻找掩埋在地下的食物的蛇一般长着上翻的口鼻部,如美洲猪鼻蛇和一些非洲夜蝰蛇。
与普遍的观念相反,蛇的行动速度并不是很快。一条体型中等大小的蛇也只能以每小时4~5千米的速度行进,相当于人类一般的步行速度。而那些移动迅速的种类,如非洲树眼镜蛇,速度也只能达到大约每小时11千米。即使是在这样的速度下,蛇也会很快就耗尽了力气,因此只能快速地爬行一小段距离。
所有的蛇均以捕食其他动物为生。蛇几乎捕食所有种类的猎物——从小的无脊椎动物到大型哺乳动物。它们的主要缺陷在于不能分解猎物(因为它们没有四肢),所以它们必须将食物整个吞食。尽管它们有着高度柔韧的颅骨和富有弹性的皮肤,使得可以吞食比它们自身大得多的食物,但仍有一定的限度。因此蛇的猎食主要取决于猎物的大小和吞食难度。
一些蛇是杂食性动物,或多或少会吃所有可以制服的猎物,而其他一些蛇的捕食范围有着高度的专一性,局限于单一类型的猎物。大部分蛇吃无脊椎动物、蛙、蜥蜴、哺乳动物等等。专一猎食种类的蛇包括鹰鼻蛇(专门猎食蜘蛛)、蜈蚣蛇(专门猎食蜈蚣)、美洲致渴蛇和亚洲的钝头蛇(分别专门猎食蛞蝓和蜗牛),以及专门吃鸟蛋的食卵蛇,还有许多其他种类。一些种类的蛇随着它们的成长,食物也发生了变化——从小的种类变成大的种类,例如从吃蜥蜴转向吃哺乳动物。
蛇有很多种猎取食物的方式,某些种类的蛇直接栖息在猎物中间,例如原始的线蛇就住在白蚁巢中。有些主动猎取食物的蛇类常常会采用一些策略来捕获猎物。相对专一捕食的种类更有优势,例如在夜间活动的蛇可能捕食到白天活动的蜥蜴——这些蜥蜴晚上大多在树枝上睡觉。其他一些种类的蛇可以更准确地锁定猎物,例如美洲中部和南部的猫眼蛇会寻找挂在小池塘上方树叶上的青蛙卵,非洲的食卵蛇则能找出小鸟的巢。
蛇制服和吞食猎物的方式与猎物类型紧密相关。以无脊椎动物和一些小动物为食物的大部分小蛇只是简单地抓住猎物吞食。食蜗牛蛇拥有变化了的下颚,可以直接插进蜗牛的壳并挑出软体动物的肉质部分。食卵蛇拥有改变了的脊椎骨,能够锯碎蛋壳,使内部物质流入食管的同时,让锯碎的蛋壳排出。吃蛙的蛇在吃猎物时不需要太高超的技巧,它们直接生吞。