除了行走和奔跑,动物还发展了跳跃的方式来提高它们运动的效率,增强它们在自然环境中迁移、觅食、寻找配偶和躲避天敌的技能。
“跳跃者”遍及海陆空
无论是最原始的单细胞动物——原生动物、无脊椎动物、水生动物甚至爬行动物,擅长跳跃的种类很多。比如三文鱼的英文和法文名字就来自拉丁语salmo,意思是“跳跃者”。这是因为三文鱼擅长逆流游泳。
大马哈鱼鲑鱼/狗鲑鱼
在溯河而上的途中,如果遇到激流或瀑布,可以用力一跳,一跳就是4米高,跨越障碍,继续前进。第一次不跳过,第二次第三次就来了...没有任何退路的想法,你会到达离海洋几千千米远的河的上游,找到你的出生地。
子弹鱼,也叫跳跃鱼,生活在热带沿海地区的红树林海滩上。他们在陆地上跳跃的时间比在水里游泳的时间还多。
弹涂鱼胸鳍底部的肌肉特别发达。胸鳍就像陆地动物的两只脚。有了这两只脚,它不仅能支撑身体,还能在沙滩上轻松爬行跳跃。狩猎时,它们可以从远处扑向猎物,跳跃的距离是它们身长的三倍,高度的两倍多。当它们受到惊吓时,它们会三级跳跳入水中或钻入附近的泥坑,速度极快。每年5-7月,人们会看到弹涂鱼在泥滩上跳跃,高度超过20厘米。这预示着他们恋爱的季节已经到来。雄性为了炫耀自己傲人的体色而跳跃,完全是为了勾引雌性,也是最有效的自我展示行为。
鲸鱼和海豚都有很强的跳跃能力,有时会跳到水面以上1 ~ 2米,尤其是在暴风雨来临之前。海豚经常在水面上跳跃嬉戏,做出一些引人注目的跳跃动作,比如把抓到的鱼高高抛起,然后自己跳出水面,在空中咬住鱼。
跳跃在鸟类中很常见。企鹅不仅能在岩石上跳跃,在海面上游泳时还经常做出跳跃的“飞行”动作。走鸟大多是跳跃方面的专家,比如非洲鸵鸟在奔跑中可以跳过5米多高的障碍物。
飞禽在跳跃时经常用翅膀作为辅助,但有时也不用张翼。跳跃动作充分表现在鸟类的觅食、战斗、迁徙、夜间栖息等活动中。许多陆生鸟类在寻找食物时,有时会跳起来啄食高高的灌木上的果实。为了争夺食物,高山秃鹫总是把头挺直,展开翅膀,把羽毛竖立在肩膀上,不停地向前跳跃,做出威胁的动作。
蛇可以在蛇的周围跳跃,灵活的躲闪蛇的反击,并找到合适的机会给蛇迎头一击。褐雉打架时能跳起来互相啄。
在北美西北部繁殖的棕色蜂鸟以蛙跳的方式从一片高山草甸迁徙到另一片。
它跳到树枝上的样子特别好看。它不向前跳,而是向旁边跳。有时它会横着跳几次,但大多数每次都是转180度,也就是每次跳的时候头尾都是反方向的。
跳跃在鸟类的繁殖行为中也是必不可少的,比如炫耀、交配和雏鸟离巢。大多数赢得比赛的雄性会跳到雌性的背上交配。丹顶鹤的舞蹈常有跳跃动作;松鸡雄性的性表现活动包括猛烈地拍打翅膀。使身体几乎垂直跳离地面,高度可达1米左右。
在人类奥运会的田径项目中,跳、跑、跳都是非常刺激的项目,如跳高、撑杆跳、跳远、三级跳远、跨栏跑、障碍赛等等。这些项目与步频、步长和重心位置的处理密切相关,需要训练熟练运用体力,从而充分体现人类运动的最高能力。
“跳高冠军”易主
跳高时,人的四肢动作与动物颇为相似,但起跳前必须有一个冲刺,以获得重心上升的动量。起跳腿先伸直,全身以脚跟着地为支撑点向上向前伸展,另一条腿和手臂抬起。起跳腿向地面发出最大推力,使身体重心和腿、臂上升。当重心越过横杆时,腿和手臂利用肌肉收缩的力量,方便地越过横杆。优秀的跳高运动员身高都在1.9米以上,能越过2米多高的横杆,所以跳跃高度一般在2倍以上。
很多昆虫能跳跃是因为它们的后足特别发达,叫跳足,一般是从后足特化而来。蚱蜢、蚱蜢、蟋蟀等直翅目昆虫有跳足。
它们后脚的腿关节比较粗,与胫骨关节相连。这个关节可以向一定方向旋转,使胫腓骨关节和小腿关节可以伸直和折叠。腿部关节有许多斜排肌肉,控制着胫腓骨关节的活动。它们的一端生在腿部关节的外骨骼上,另一端附着在腿部关节内的一个肌腱结构上。当腿部关节内的肌肉收缩时,这条肌腱被牵拉,使胫腓骨关节突然伸直,此时产生相当大的力,使昆虫身体向前向上跳跃。一只重约3克的蝗虫,能以每秒3.4米的初速度跳离地面,跳跃角度往往是60度。一只5岁的蝗虫能跳30厘米高,70厘米远,跳跃高度是它身体的几倍到十倍。
跳蚤的跳跃和蝗虫不同。它腿部的肌肉从胸部开始与脚的关节相连。那里的外骨骼含有一种有弹性的节肢动物弹性蛋白,它储存肌肉收缩的能量。当腿部肌肉收缩时,关节的弹性蛋白释放能量,跳蚤从附着的基底上跳下。就像打孔的原理一样。先收缩弯曲手臂再打出去会更有力。
与其他跳跃昆虫相比,跳蚤的跳跃还有另一个不同之处。它的中足和前脚还可以向后下蹲,协调全身的跳跃动作,所以增强了弹跳力。跳蚤跳的时候会在空里翻身,因为它身体的重心在后面。如果你撞到了障碍物,你可以改变方向:而当你发现物体不适合它停留时,你可以立即跳回来。米粒大小的跳蚤,以自身135倍的体重,最高可跳到18厘米,最远可跳到33厘米,跳跃高度约为其体长的400倍,相当于人类137米的跳跃高度。因此,长期以来,跳蚤被称为动物界的“跳高冠军”。
然而,最近的研究表明,泡沫蝉已经取代跳蚤成为新的“跳高冠军”。
与竹节虫、叶螳螂、蝴蝶不同,泡沫蝉不模拟周围环境,用与周围环境极为相似的体型、姿态、颜色来欺骗敌人,而是用自己分泌的泡沫将自己包裹得严严实实,从而避开天敌的眼睛,得以存活。泡沫蝉的后腿肌肉很结实,就像一个要随意发的弹弓,可以在瞬间跳跃后积蓄力量。与其体长相比,蝉惊人的跳跃能力超过了任何一种昆虫。最多只需一毫秒跳跃,其起跳速度是跳蚤的4倍以上。泡沫蝉只有0.6厘米长,但最高跳跃高度可达70厘米,相当于人类跳过210米高的摩天大楼。
事实上,有很多种昆虫擅长跳跃。跳虫体型很小,体长只有1 ~ 3毫米,但栖息地极其广泛,几乎到处都有有机质存在,尤其是在森林树叶和土壤中。甚至可以说,没有跳虫就很难找到土壤。跳虫不像蝗虫那样有强壮的后腿,也不像跳蚤那样有特殊的弹簧垫,但它们的腹部末端有强大的弹性装置,通常用吸盘吸住。当遇到敌人伤害时,他们可以通过释放弹性装置跳离40厘米远,这几乎是他们身体的200倍。果然名不虚传!
还有一种甲虫擅长跳跃,但是跳高的方式不同。这就是不需要足够就能跳得高的磕头虫。磕头虫能跳40多厘米高,却只有三对又短又小的胸和脚。相对于其他跳虫强壮的后脚,这短短的胸脚实在是可怜。
那么,磕头虫是如何创造出跳跃50倍高度的惊人记录的呢?原来,它的秘密武器是它的前胸和腹部有一个类似铰链的结构。磕头虫腹部朝天,背部着地躺在地上时,头用力后仰,背部拱起,身体下方形成一个三角形空区域,然后突然收缩纵向背部肌肉,使胸部突然伸直。这时,它的背部会猛烈地撞击地面,在反作用力的作用下,磕头虫的身体会突然被弹到/[/k0。就这样,磕头虫没有腿,却成了“跳高”专家。
“跳远冠军”非蛙莫属
跳远也是利用腿部的力量推动身体重心向上向前。优秀的运动员可以跳到离起点7米以上的地方。它们身体在空内移动的轨迹与青蛙跳跃的轨迹颇为相似,都需要一定的高度才能让身体长时间离开地面。重心抬高1秒左右,距离会达到9米。
一只18kg的袋鼠可以轻松跳3米高9米远,从而突破人类极限。袋鼠适应跳跃的生活方式,通过跳跃行走,这是动物中一种特殊的运动类型。
它的前肢短而细,后肢有力,脚趾合二为一。袋鼠后肢结构中的伸踝和与之相连的肌腱。肌腱很长,直到脚后跟,从脚后跟到脚趾都有肌肉相连。当脚踩在地面上时,与重量的反作用力被伸肌收缩的力量抵消。踝骨介于这两个力之间,成为反方向的支点,所以袋鼠的跳跃是由踝骨形成的杠杆作用引起的。通过肌腱的弹性,袋鼠跳跃时可以节省能量,可以不断向前跳跃。长尾是它们栖息时的支撑器官,跳跃时的平衡器。袋鼠的移动速度通过这种方式提高,便于寻找食物和躲避敌人。
然而,要成为动物中的跳远冠军,那就是青蛙,它能跳得远达1米,是它身长的10倍多。
青蛙的后腿很长,通常折叠在身后。跳跃时,它突然伸直使身体离开地面。初速度1.2 m/s,最高点23 cm,达到50 cm大约需要0.32秒。可见青蛙的跳跃距离还取决于初速度和离地时间的长短,还与角度有关。据估计,青蛙一跳用了自身体重的三倍,而跳蚤用了160倍。青蛙中跳得最远的是火箭蛙。如果它的身高和人类差不多,就能跳出178米的惊人纪录!青蛙似乎是为跳远而生的。流线型的车身可以减少空中的阻力,有力的大腿肌肉发达,爆发力十足。
五趾跳鼠的跳跃方式堪比人类的三级跳远。它的四肢极不均匀,后肢比前肢长得多,是它快速跳跃的最有利武器。它还有一条比身体还长的尾巴。槌是平的,有长头发。尾巴有弹性,跳的时候可以在空里挥舞。可作为平衡器控制动作方向或急转弯,也可垂直撞击地面增加弹跳力量,从而在跳跃时在地面留下清晰的尾尖痕迹。五趾跳鼠是沙漠中的一种跳远动物。它的步态很奇怪。当被敌人追击时,它蹲下,利用后腿强大的弹性连续跳跃,一跳2 ~ 3米,连续跳跃15 ~ 20分钟。
大多数树栖哺乳动物都能在树间跳跃,尤其是灵长类动物,如眼镜猴、蜘蛛猴和长尾叶猴。一只近1公斤重的幼猴,起飞时的初速度为7米/秒,高度可达2.5米..
白面僧面猴看起来有些老态龙钟,但哥伦比亚人称之为“飞猴”,这可以归功于它们独特的运动方式——它们经常用两条长长的后腿在树枝间跳跃,行动起来就像苍蝇一样。大多数树栖动物的尾巴相对较直,适于保持身体平衡。
生活在非洲马达加斯加岛南部干旱而稀疏的林区的环尾狐猴,可以用一条几乎与身体相等的毛茸茸的长尾来调节平衡,最远可以跳到9米开外,而且总是先用后脚抓住树干。
其他树栖动物也有类似的技能。松鼠活泼,善于垂直跳跃。它们可以从一棵树跳到4-5米外的另一棵树上,或者像降落伞一样用尾巴从树上跳下来。当袋鼠在森林里快速向前跳跃时,它可以从一棵树跳到10米外的另一棵树上。最大跳跃距离为15 ~ 18米,甚至它可以轻松地从离地20多米的树梢上跳下来,安然无恙。
它也在地上向前跳跃,但步伐很小,速度也不快,跟生活在袋鼠等地方的袋鼠没法比。树袋熊虽然攀爬跳跃笨拙,却能从一根直树枝垂直跳到另一根。
貂熊的形状介于熊和貂之间。因为从肋骨到后腿根部的毛发是延长的,长度可达12厘米,就像一条长长的“毛裙”围在它的周围,再加上它毛茸茸的尾毛,从高处跳下时会剧烈地抖动,就像在飞一样,所以又叫“飞熊”。
跨栏和障碍跑
跨栏是从牧羊人越过羊圈栅栏的游戏演变而来的。障碍跑最早是穿越树枝和沟渠,后来变成了田径跑和穿越的结合。
食肉动物都是狩猎高手,奔跑打斗中跳跃技能比较高。豺狼敏捷,善于跳跃。他们可以原地跳3米多。在快速奔跑的帮助下,他们可以跳过5-6米宽的沟渠和3-3.5米高的岩壁和矮墙等障碍物。它们的灵活度比狮子、老虎、熊、狼都要好,接近猫科动物中最灵活的猞猁和云豹。
北极狐的主要食物来源是旅鼠,北极狐捕捉旅鼠的方法也很独特。遇到旅鼠,北极狐会非常准确地跳起来,然后像饥饿的老虎一样猛扑过去,把旅鼠推倒在地。更有趣的是,当北极狐闻到窝里旅鼠的气味或者听到它们的叫声时,它会迅速在雪下挖旅鼠的窝。当它快要脱光的时候,北极狐会突然高高跃起,用腿把雪做的窝压塌,然后消灭一窝旅鼠。
豹子动作敏捷,善于跳跃,最高可跳6米高,12米远。生活在高山上的雪豹可以在3-4米高的悬崖上跳跃,据说有过最多跳过15米宽的山涧的记录。美洲狮有很强的跳跃能力。它们可以从12-13米高的树上或悬崖上跳下,也可以跳过7米的高度或10-13米的距离,因此只需跳两次就可以捕捉到20米内的猎物。
同样,食草动物,食肉动物的猎物,在进化中也发展出了奔跑和跨越障碍的能力。兔子的后腿特别适合向前跳跃,跑得快时最多能跳3米多,跑起来往往能跳1米多,以便观察周围的动静,进而确定逃跑的方向。
羚羊擅长跳跃,高度可达2.5米,在平地上一纵跳可达6 ~ 7米,下坡时甚至能跳13米。瞪羚的蹄是由两个紧靠在一起的蹄组成的。前端窄而尖,后端宽,四周有角质,中央由柔软的部分组成,就像吸盘一样,使它能在陡峭的岩石上稳稳地站立或跳跃。
原麝和梅花鹿奔跑速度快,跳跃能力强,尤其擅长攀爬陡坡。连续大跨跳跃轻盈敏捷,姿态优美自然。海南坡鹿跑跳都很快。虽然有几米高的树、灌木或河沟,但它能跳过去,所以关于它“飞”的传说很多。
善于奔跑的群居食草动物,往往会有亮白的臀斑或尾斑。显然,这些信号的主要作用是防御,是向物种中的同伴发出的警报信号,目的是告诉其他个体捕食者的信息。此外,臀点或尾点信号还具有增强群落成员凝聚力的作用,有利于种群成员的集体防御。臀部斑点信号往往伴随着特定的姿势或动作,以增强信号的效果。
唐氏瞪羚的腾跃动作与闪烁的尾巴同时发生。它的功能是吸引捕食者的注意。其实就是向捕食者传达这样一个信息,那就是“我是一个特别强壮的个体,看我跳得多高!你追不上我的。”事实上,对于一个捕食者来说,从这样一个白色臀部斑点不断闪烁和移动的群体中捕捉猎物是非常困难的。
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