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最像外星动物的生物,同时也是全世界捕

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  • 时间:2024/4/23 12:10:43

地球上的:“外星物”:星鼻鼹

它们是如此奇特——鼻子就像一朵盛开的花。在它们探路行进时,会让人觉得它们的头部就是由这奇特的鼻子构成的,难怪人们会把它们和“外星生物”联系在一起。

在北美洲东部,居住着一种十分奇特的小动物。从外表看,它们就像在地球上定居的“外星生物”,其最大特点是头部的鼻子:在鼻子周围环绕着11对粉红色的肉质“触手”,就像一朵盛开的花。这种动物在探路行进时,会让人觉得它们的头部就是由这奇特的鼻子构成的。难怪人们会把它们和“外星生物”联系在一起。还有人觉得这种动物的鼻子更像一颗星星,因此又形象地称它们为“星鼻鼹”。那么,星鼻鼹究竟是如何靠鼻子探路谋生的呢?科学研究揭示了其中的秘密。

神奇的“鼻子”

星鼻鼹属于哺乳纲、食虫目、鼹科,是星鼻鼹属中唯一的成员。这是一种非常小型的鼹鼠,成年体长只有15~20厘米,体重仅约50克,只有小鼠的两倍。它们生活在湿地的浅层地道中,遍及美国东北与加拿大东部,猎食的环境为地下及水下。从那些粉红色“触手”的外形或着生位置来看,你可能认为那是敏感的嗅觉器官,帮助几近全盲的星鼻鼹判断地下的环境;抑或认为它们相当于星鼻鼹的“另一只手”,可以帮助其捕食或操纵物体;还有一些人则推测星鼻鼹利用它们探测电场,具有类似天线的作用。实际上,星鼻鼹的被“触手”环绕的星状鼻既不是负责嗅闻的嗅觉系统的一部分,也不是用来捕捉食物的“第三只手”,而是一个特殊的、敏感的触觉器官,在生物学上叫做“星状附器”。

在星鼻鼹的星状附器上共有超过个微小触觉感受器,被称为“艾默尔器官”。这种小型的鼹鼠正是通过这些敏感的“触手”反复地触探地面,分辨周围环境和物体的差别。在显微镜下,一个个艾默尔器官在表皮下以蜂巢形状排列,即使是最轻微的碰触都能被它们所感知。虽然这个星状附器不到2厘米宽,但它却有10万个以上的表面神经末梢。与之相比,人类的手掌上只有大约1.7万个神经末梢。想象一下,如果将6只手掌的触觉感受器集中到一个指尖上,其敏感性将是多么惊人。

那么,生活在湿地的浅层地道中,习惯于在泥泞的环境中觅食的星鼻鼹是如何运用它灵敏的感觉器官来探索黑暗、潮湿的地下世界的呢?

在到达一个新环境后,星鼻鼹会首先通过22个附属的“触手”轻轻地触碰周围的地面来感知环境。然后,它的大脑会在不到1/20秒的时间里对这些信息进行处理。只要其中有一条“触手”发现了隐藏的物体,星鼻鼹就会把鼻子略微地向这个物体所在的方向伸出,然后用星状附器最中央的区域接触物体。由于艾默尔器官与神经系统紧密相连,星鼻鼹可以在大脑中进一步形成高分辨率的图像,由此判断它是否已经遇到了可口的食物,是否应该继续搜索下去。在捕食一些小型猎物时,星鼻鼹从利用星状附器探触再到捕食猎物,整个过程只需要花费0.2秒到1秒的时间。

星鼻鼹通过鼻子探查周围环境,就像我们人类通过眼睛观察世界。通常情况下,人和大多数哺乳动物都是通过视网膜外周视力最先发现环境中的重点部分,然后移动眼睛,使这部分场景落在视网膜的中央凹处。所谓“中央凹”是视觉最敏锐的部位,在此区域,光线受视神经纤维及其他层次的阻挡最少,感受器的密度也最高,因此可在大脑中呈现出最清晰、详细的图像。与此同时,在位于大脑皮层的视觉区域,处理中央凹处成像信息的速度,较之于处理视网膜外周区域的成像信息的速度要快一些(如果你不信,可以试着不移动眼睛读完一行字,你会发现越往视线的中心,字迹越清晰)。

位于星鼻鼹大脑中的触觉处理区域,与上述的视觉区域相类似。在它们的大脑皮层质中,更多的空间用于分析星状附器中心区域输入的触觉信息,只有少部分用于处理星状附器的外周区域传递回来的触觉信息。通过这种方式可以更好地维持整个神经系统的组织性和协调性。试想,如果大脑随时随地都需要对所有琐碎的信息进行完全的处理扫描,那将是多么庞大的一项工程!如若只将大脑的计算能力集中用于众多信息中的一些关键部分,则会节省很多时间,并大大提高星鼻鼹的搜索能力。通常,星鼻鼹会在土壤中寻觅蚯蚓,也会在湿地中取食昆虫幼虫和多种小型无脊椎动物,还会潜游到池塘或溪流的浑浊水底搜寻猎物,其新陈代谢速度之快,堪称“大胃王”。正是依靠自身独特的星状“探测器”,星鼻鼹得以在全黑的环境中迅速、准确地找到猎物。根据研究,星鼻鼹通过“触手”发现食物的能力比其他鼹鼠依靠视觉或嗅觉的捕食能力大数倍!

独特的进化之路

星鼻鼹奇特的星状探测器是如何形成的呢?

通常,动物的骨架结构可以留存在化石之中,但星鼻鼹的星状附器没有任何骨质结构,因此无法留存下任何化石方面的证据。为此,科学家通过一种间接的方式,即观察胚胎发育来了解这一进化过程。

大多数动物的触角、翅、肢、鳍等附器或附肢在胚胎发育的初期仅仅是体壁的延伸部分,而且不论人类、鱼类、鸟类还是昆虫类,其附器在早期发育时期的基因表达都是相类似的。这表明,附器的胚胎发育在进化的过程中经过了数次改动。

那么,星鼻鼹奇特的星状附器是如何进化而来的呢?科学家通过完整记录星鼻鼹整个胚胎发育的过程发现,在胚胎发育的初期,星鼻鼹的脸部开始膨胀出一些微小的突出物,这正是那22个神奇“触手”的雏形;

到胚胎发育的后期,这些突出物不断伸长,整体看上去就像朝着脸部弯曲的一条条“触手”,但每条触手彼此间并没有完全分离,且都与脸部相连;直至出生之前,这些突出物发育成一个个相对独立的圆柱体,只在两端仍与脸部相连接;在出生不久后,这些圆柱体的前端向前倾,并与脸部分离,有点像被剥了皮的香蕉。事实表明,星鼻鼹的星状附器发育的顺序和过程与其他动物的附器是完全不同的,有着独特的发育机制。换句话说,在漫长的时光中,星鼻鼹走的是一条独特的进化之路。

行动最为迅速的哺乳类猎食者

在吉尼斯世界纪录中,星鼻鼹是吃东西最快的动物。研究发现,星鼻鼹还是首个被发现能在水下运用嗅觉来追踪猎物的哺乳动物。

一些水生生物如龙虾在水下是有嗅觉的,那么,哺乳动物在水下有没有嗅觉能力呢?过去大多数科学家认为没有,但美国研究人员运用高速摄像装置研究星鼻鼹的水下捕食行为,发现它们不断地从鼻孔中吐出气泡然后又迅速吸回去,频率大约为每秒10次,这与老鼠在陆地上追踪猎物时抽吸鼻子闻气味的行为非常相像。

为了进一步检验星鼻鼹在水下是否有嗅觉能力,研究人员在水下设置了一个有两条路径的装置,其中有一条路径中留有蚯蚓(星鼻鼹的食物)的气味,然后让星鼻鼹进入装置。结果发现,星鼻鼹选择有蚯蚓气味路径的概率达到75%~%。而当这条路径被隔断后,星鼻鼹选择两条路径的概率各为50%。

后来,又有科学家借助高速摄像机观察到,星鼻鼹的星状鼻每秒钟触碰的地方可以超过12个。因此,星鼻鼹能在1/4秒时间里完成从确定猎物位置到捕食猎物的全过程。

由此可见,星鼻鼹不仅拥有水下嗅觉能力,而且还是世界上行动最为迅速的哺乳动物猎食者。




本文编辑:佚名
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