我們從小就知道大象的鼻子幾乎是無所不能的。
不光是用來呼吸的,你可以將它比喻成一隻手、一條腿、一個信號接收設備、食物抓捕設備、抽水機、除塵機、挖掘機等等。
具體說來,大象會拿它來抓住食物吃,用它吸水喝或沖澡,用它當武器踢倒敵人。
又或者是拿它擦眼睛、向情敵示威,以及用它打招呼、走路等等.....
比起奇特的長鼻子,很多人不知道大象是除了人類以外唯一有下巴的哺乳動物。
更奇特的是,大象能進化出如此長的鼻子,跟它的下巴有著一段很深的淵源。
而這一切,還得從那些史前滅絕的大象祖先們開始講起。
一提到大象的祖先,可能很多人會想到的,是距今4700萬年前出現的始祖象。
從外表來看,它很像是貘和河馬的合體,個頭只有豬那麼大。
它並沒有現代大象的長鼻子,但鼻孔和嘴唇連在一起,也能靈巧地搜尋食物。因而被認為是象鼻的雛形。
又因為它的牙齒部分特徵與現代象類似。所以,人們起初誤以為是現代大象*最原始的祖先。
但其實,它只是古象中滅絕的一個分支而已。
*注:目前世界上僅存三種大象,分別為亞洲象、非洲草原象和非洲森林象。除此之外,本文提到的其他象均已滅絕。
始祖象(Moeritherium,意為來自摩里斯湖的野獸)
又過了1200萬年,出現了一種萌發了乳牙的古乳齒象。
目前科學家認為,古乳齒象才算是是真正的大象始祖。
當時,這種象生活在現今北非的撒哈拉大沙漠附近。
然而在那個年代,滴水不見的沙漠地帶其實是一大片一大片的沼澤。
這也就意味,大象最早的祖先大部分是生活在水中的。
古乳齒象
在這基礎上,就有了潛水呼吸說來解釋大象鼻子存在的原因。
為了方便在沼澤中游泳,大象演化出向前突出的鼻子,以便於伸出水面進行換氣。
然而,隨著森林氣候的變化,比如森林消失,海洋河流逐漸乾涸等地理因素。
這些古老的大象不得不被迫在陸地上生活,但鼻子卻保留了下來。
這個假說是目前認為最為合理的解釋,但它還是沒有解決一個問題。
也就是,為什麼後來大象的鼻子越來越長呢?
從化石復原圖來看,大象的祖先古乳齒象的鼻子是較為短小的。
反倒是它那扁平的下齒就像是一把巨大的鏟子,十分銳利。
科學家推測它們的下齒結構是方便在沼澤覓食時,將水中的植物撈起。
古乳齒象的頭骨圖
實際上,當古老大象轉移到陸地生活後,情況就發生了新的改變。
通常而言,陸地上食草動物的身材需要比食肉動物高大得多。
因為這樣有助於採摘更高地方的樹葉等植物。
為了生存,大象也得做出適當的改變。
於是,大象的體型也越長越大,越長越高,腦袋離地面越來越遠。
猛獁象
可要吃地面上美味的小草時,該怎麼辦呢?總不能眼巴巴地放棄?
很多動物比如馬、牛、長頸鹿、駱駝是通過伸長脖子完成的。
因為長脖子能保證它們的嘴夠得著地面,不至於趴在地上吃草。
這樣一來,無論是高處還是低處的食物,都能夠很好地享用了。
可相比於其他動物,大象的腦袋則相對比較沉重。
脖子再長的話,就得有強大的頸部肌肉才能使頭抬起來。
到時加上它尖利的牙齒,這樣頭部的重量差不多都有好幾百公斤。
如果它老是要大幅度動用脖子的話,非得在肩膀上裝個起重機才行。
既然此路不通,那些古老的大象只好另闢蹊徑了。
鏟齒象,距今約1500萬-400萬年前,中新世
那我們先看一下那些滅絕的大象是怎樣進化的?
它們選擇了十分簡單粗暴的方法。
脖子不行是吧,那就拼命拉長下巴唄。所以,它們逐漸拉長下顎骨,以便能夠到地面上的食物。
有些大象的下顎骨又長又寬,還會長出一對粗大的獠牙。
其中一個極端例子,便是在中新世時代所出現的十分奇怪的象類。
它的下頜極度拉長,其前端並排長著一對扁平的下門齒。
鏟齒象,距今約1500萬-400萬年前,中新世
因為形狀恰似一個大鏟子,因而得名鏟齒象。
它奇怪的嘴巴看起來像是鴨子、野豬和象拔蚌的雜交品種。
起初,大家認為鏟齒象是在泥地和沼澤裡覓食的。
然而,研究發現鏟齒象和現代的大象一樣,吃的是樹上的東西。
通過顯微鏡查看了這類鏟食官的牙齒,科學家發現上面並沒有拿牙齒鏟地留下的痕跡。
反倒是上面有很多類似被樹皮樹枝摩擦摩擦的痕跡。
鏟齒象的骨骼
看到這裡,你腦海裡是否浮現出一個板牙突出的生物用它的嘟嘟嘴啃咬樹枝的樣子。
這詭異的畫面,恐怕會讓人不禁感嘆生存的艱難呀。這側面看出當時大象的下巴還是很有用的。
跟鏟齒象約同一時期的恐象,則演化出了另一個方向。
它就是隻長了兩顆長長的下牙的恐象。
恐象生活在中新世到更新世的亞歐非地區,最大個體可達12噸,體長接近8米。
恐象
跟現代象不同,長在它身上的獠牙不是向前生長,而是如鉤子般朝地面彎曲。
那麼,這種又短又彎曲的象牙究竟有什麼用呢?
說到底,還是為了解決吃這個象生難題。
科學家猜測:恐象有可能是用獠牙推到樹枝來吃樹葉,又或者用來挖樹皮。
恐象的獠牙
而對現代象的先輩們古乳齒象而言,它們那越來越長的下巴,開始影響它們行動的靈活性了。
厚重的頭顱、長長的獠牙,加上較短的鼻子,使大象的重心往前移。
為了讓頭顱保持垂直狀態,它們往往需要消耗大量的能量。
越長越大的下巴也開始成了雞肋,無法撐住大象的重量了。
左為猛獁象,右為美國乳齒象
更為棘手的是,大象還因為太過厚重的腦袋夠不到高大樹木上的葉子。
與此同時,碩大的下巴卻也使它們無法取食地上的青草。
眼看著就沒辦法生存了,它們得想辦法減輕頭部的重量,使重心後移。
所以,經過多代的進化,大象的頭和下巴變得越來越短了。而與上唇連在一起的鼻子則變得越來越長,越來越靈活了。
而那些沒來得及進化出長鼻子的大象失去競爭優勢,再加上氣候變化使生存環境越來越惡劣,就陸續滅絕了。
不管怎麼說,大象的鼻子大致經歷從無到有,從短變長的過程。
這才有了現代大象那般修長、發達的鼻子。
別看大象的鼻子十分柔軟靈活,它可足足包含4萬塊肌肉。
而由於上頜神經和麵神經形成獨特的長鼻神經,使其成為大象身上功能最多的器官。
通過精確協調的肌肉收縮運動,大象的鼻子能做到許多事。
它既能舉起幾百公斤的重物,又能非常溫柔地擦拭自己的眼睛。
那麼,誰能解答蠟筆小新裡的歌詞:“大象,大象,你的鼻子怎麼這麼長?”
2015年發表的一篇論文認為長鼻子是它維持大象體型的關鍵。
一般而言,新陳代謝消耗的能量也與體型呈現正相關。
體型越大,越需要大量進食,否則就容易被餓死。
研究者認為大象的鼻子相當於一個軟的口腔,能增加大象一次性進食量,使其進食量能夠與體重相稱。
不光如此,它還大大提升了大象進食的質量。
因為體型巨大的大象,一般會選擇比較大型的植株。
然而植物隨體積增長,葉子的比例和含氮比例都會降低。
若是僅僅一股腦兒吃進口中,攝取營養的效率很低。
這就要求它們在吃進食物之前,通過鼻子選出最富有營養的葉子。
對此,光是大象的嘴巴是無法做到的,唯有象鼻這樣靈活器官充當軟口腔才能做到。
由於軟組織很難留下化石。所以目前仍缺少足夠的證據,來證明是它決定了象鼻的進化。
但它也是迄今為止最靠譜的假說,科學家正賣力研究中。
關於象鼻值得振奮的一點是,德國工程師根據其特點,開發出了一種完美機械臂(鼻)。
它不僅優雅靈活伸緊自如,還能模仿大象用鼻子捲起物體的動作。
即是通過伸展和捲曲來進行搬運、裝卸的工作,從而幫助人類組裝零件等。
這一創新發明將解決長期困擾工業機器人的安全問題。
不得不提及的現實是,幾個世紀以來,為了滿足世界對象牙的需求,現代大象常常遭到殺戮。
雖說從1989年開始國際上就嚴令禁止象牙交易,現代的大象認為受到人類的威脅。
這其中,自然環境的破壞也陸續成了關鍵性的因素。
很多人可能想不到,我們熟悉的大象早已是需要人類保護的瀕危動物了。
希望在將來,我們不要只看到冷冰冰的機械鼻,而再無大象幾百萬年演化出獨特鼻子。
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Larramendi, A. (2016). "Shoulder height, body mass and shape of proboscideans"
Barry Cox, Colin Harrison, R.J.G. Savage, and Brian Gardiner. (1999): The Simon & Schuster Encyclopedia of Dinosaurs and Prehistoric Creatures: A Visual Who's Who of Prehistoric Life. Simon & Schuster.
劉後一.大象的鼻子[J].化石,1978(03):7-8.
大象的鼻子為什麼這麼長|真問真答 作者:沙森 大象公會 2017-11-02
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