獵豹軀干長1-1.5米,尾長0.6-0.8米,肩高0.7-0.9米,體重50-80公斤,雄獵豹的體型略微大于雌獵豹。背部的顏色是淡黃色,腹部的顏色比較淺,通常是白色的。獵豹的英文 Cheetah,就是有斑點的意思,獵豹全身都有黑色的斑點。從嘴角到眼角有一道黑色的條紋,這個特征可以用來區別獵豹與豹,這兩條黑紋有利于吸收陽光,從而使視野更加開闊。獵豹尾巴末端的三分之一部位有黑色的環紋;后頸部的毛比較長,好像很短的鬃毛一樣。它的體型是纖細、腿長、頭小、耳朵短,瞳孔是圓形。因為獵豹具有這種流線型的體型,所以跑起步來顯得十分輕盈。加上獵豹的脊椎骨十分柔軟,它無論是站立的時候,還是奔跑的時候,它的身體的輪廓都像是一座青銅作品。獵豹的牙很鋒利,但是比較起其他的大型貓科動物,獵豹的牙比較小。
腿長,身體瘦,脊椎骨十分柔軟,容易彎曲,像一根大彈簧一樣,跑起來的時候前肢和后肢都在用力,而且身體也在奔跑中間一起一伏;在急轉彎時,大尾巴可以起到平衡的作用,不至于摔倒。身體的特殊結構使得獵豹奔跑速度極快。
捕食者和獵物身處永無止境的軍備競賽之中,每一個演化適應特征都會得到回應。
研究中一只帶著項圈的獵豹
研究中一只戴著項圈的斑馬
據報道,當我們觀看大型貓科動物在非洲草原上捕捉獵物的時候,其實就是在實時目睹數百萬年的生命演化過程。然而,這些捕獵并不是總能以抓獲獵物告終,因為“適者生存”意味著獵物有時候必須能勇敢地逃脫。在一項新研究中,科學家揭示了這種獵手—獵物關系中表現出來的運動能力,以及成功捕捉獵物,或避免被捕食者吃掉的最佳策略。
在發表于近期《自然》(Nature)期刊的論文中,研究者寫道:“速度最快、最靈活的陸地動物棲息在稀樹草原環境中,那里的捕食者需要追逐狂奔的獵物。”毫無疑問,這些動物身處永無止境的軍備競賽之中,每一個演化適應特征都會得到回應。但是,一些明顯的優勢也會遭遇極限。如果捕食者的體型變得太大,或者太過肌肉發達,那它可能會很快在追逐中耗盡體能。獵物也同樣如此。演化趨向于在捕食者和獵物之間達成平衡——類似于某種生理上的“適居帶”,以某些特殊而重要的方式對物種進行約束。
這項研究由英國皇家獸醫學院的阿蘭·威爾森(Alan Wilson)主持,探索了捕食者—獵物關系中一個至關重要的因素:動物生存所需的運動能力水平。威爾森特別對兩種捕食者—獵物關系中的生物力學機制進行了探究,分別是獅子—斑馬和獵豹—高角羚。獅子和獵豹之所以被選為研究對象,是因為它們通常是以一對一追逐的方式來捕捉獵物,而斑馬和高角羚分別代表了二者最經常捕捉的獵物。在漫長的時間里,這些動物被鎖定在一場達爾文式的戰爭中,塑造著彼此的身體形態。威爾森希望能確定捕食者身上出現的哪些生理特征和運動模式,能幫助它們擊倒并捕捉獵物,而獵物又是演化出了哪些特征,能幫助它們擺脫被捕捉的命運。
為了進行這項研究,威爾森的團隊開發了特制的項圈,用于追蹤這些動物在自由奔跑時的速度和加速度。在非洲博茨瓦納北部的自然棲息地里,5只獵豹、7只高角羚、9只獅子和7只斑馬成為了科學家的研究對象。他們記錄了驚人的5562次高速追逐。通過對每一次追逐的數據進行分析,科學家得以對每只動物的運動能力進行評估(可惜的是,戴項圈的動物之間并沒有彼此關聯在一起,否則將是非常有趣的數據)。研究人員還對這些動物的后腿二頭肌進行了活組織檢查,測量了每個物種的肌肉力量。“我們是第一批對捕食者和獵物的精細動態和物種肌肉特征進行測量的人,”威爾森說道。
研究人員發現,獅子和獵豹都演化成了極致的運動高手,能進行快速的啟動和駐停。與它們各自的獵物相比,獅子和獵豹的肌纖維力量高20%,加速能力強37%,減速能力強72%。兩個組合的這些差別都很一致,而且都相當顯著;該研究結果表明,捕食者——至少就獅子和獵豹而言——對獵物具有巨大的生理(或運動能力)優勢。
然而,這并不是故事的全部。斑馬和高角羚或許運動能力稍遜一籌,但它們更加靈活,能夠以較低的速度擺脫追逐(貌似有點違反直覺)。研究人員指出,被追捕的獵物會在追逐中采用最合適的速度和路線,而捕食者的工作就是破壞這種策略。獅子和獵豹其實很喜歡獵物竭盡全力地和它們比拼速度。在全速奔跑時,獵物的運動會變得容易預測,它們無法跑得更快,也不能迅速轉身。在大多數情況下,捕食者會比獵物跑得更快。但是,如果獵物跑得較慢,那它們就有了更多的選擇,比如搖擺和轉身,使它們的運動更難以捉摸。更令人難以置信的是,獵物在追逐中會以最高時速大約一半的速度奔跑。與此同時,捕食者會一直跑得比獵物快,試圖縮短距離;而當獵物做出躲避的轉身動作時,它們不得不放慢速度,跟著獵物轉身。
通過計算機模型,研究人員證實了速度較慢對獵物而言并不是可怕的劣勢,而在最后時刻擺脫捕食者的最佳策略,就是采取一條捕食者不可能追隨的路徑。頗具諷刺意味的是,捕食者速度越快,對獵物來說就越是好消息——即使被抓到也是如此。筋疲力盡的捕食者可能無法控制住它的獵物。
更重要的是,在這項研究的兩種關系之外,還有更多值得探索的捕食者—獵物關系。首先,該研究只局限于兩種組合,而動物界中充滿了其他截然不同的例子。其次,許多動物還具有其他生理特征和用于捕食或逃跑的策略,比如尖利的牙齒和爪子,或者靈敏的鼻子和耳朵。偽裝也是非常有用的工具。威爾森本人也承認,一對一追逐只是捕獵的一個側面,該研究并沒有涉及其他的捕獵形式,比如伏擊或依靠耐力耗盡獵物的體能。當然,這依然是一項非常令人著迷的研究,將幫助我們更好地理解這些動物各自的模樣是如何演化出來的。
本文標題:能快速啟動和駐停:這些動物各自的模樣是如何演化出來?
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