鳥類為何有如此細長的腿?

你家後院的鳴禽用如此纖細的小腿蹦來蹦去。本文將解釋鳥腿如此細長的原因,以及它們如何支撐鳥的體重

Small grey bird with light blue tail and orange-ringed eyes

絢麗細尾鷯鶯(Malurus splendens)。

鳥在飛翔時是詩意的;鳥在地面上則是一個謎。觀察麻雀或其他鳴禽在森林地面上蹦跳和抓撓,很容易讓人想知道:它們是如何用如此細小的腿支撐自身重量的?

德克薩斯大學奧斯汀分校研究鳥類進化的古生物學家朱莉婭·克拉克說,鳥腿看起來異常纖細的第一個原因是,它們身體的其他部分大多被羽毛覆蓋,羽毛可以極大地放大其外形尺寸。克拉克說,鳥類相對較粗壯的大腿藏在羽毛下面,而且大多數鳥類的下腿都有鱗片,這使得這些肢體看起來異常細小和裸露。羽毛一直長到腳趾的鳥類,例如貓頭鷹和一些家雞,它們的脛部看起來比裸腿的同類要粗。

但這不僅僅是一種視覺錯覺:鳥腿與其他活體動物的腿確實存在一些差異。鳥類是獸腳亞目恐龍的後代,獸腳亞目恐龍是一類體型各異的兩足動物。有些像現代麻雀一樣小,而另一些則非常巨大,例如霸王龍。大多數能夠雙足行走的哺乳動物(如熊、黑猩猩和人類)用腳後跟站立,而恐龍則用腳趾和前腳掌行走,其餘的腳骨則拉長並抬離地面。現存的鳥類保留了其中一些特徵。然而,隨著它們越來越多地飛向天空,鳥類進化出了一些不同的特徵。迅猛龍等鳥類近親的大腿相對較短,但小腿和腳趾較長,但它們的大腿或多或少是垂直的,就像我們一樣。然而,沿著鳥類家譜向下追溯到現代鳥類,這些大腿的方向逐漸改變。“在鳥類中,大腿骨基本上是水平的,並且有點緊密地束縛在附著在軀幹上的肌肉群中,”克拉克說。


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為什麼會發生這種轉變?對於任何觀看幼兒走路的人來說,維持雙足平衡都是一項棘手的任務。如果沒有強壯的腿支撐的強大重心,任何兩足動物都有傾倒的風險。雙足恐龍透過將體重分佈在長長的脖子和骨質尾巴上來保持站立。但正如克拉克所說,隨著鳥類祖先越來越多地飛向天空,鳥類強大的拍打胸部肌肉的發展將它們的重心轉移到身體的前部。為了保持平衡,鳥類的軀幹縮小了。它們的大腿水平移動並束縛在身體上,有效地成為髖部的一部分。反過來,膝蓋成為腿部移動的最高部分。

鳥類也進化出了其他解剖學上的技巧。隨著時間的推移,恐龍腳上的三塊蹠骨在鳥類中轉變成一塊輕巧而堅固的融合骨。克拉克說,鳥類也進化出了肌肉變化,它們的大部分腿部肌肉都集中在大腿中,大腿與軀幹相連。與此同時,小腿和腳由從膝蓋到腳趾的超細肌腱束控制。

同樣的肌腱系統在鳥類棲息時鎖定它們的腳趾位置,使它們能夠在睡覺時不會掉落。“沒有其他動物擁有這種肌腱系統,使其能夠將強大的肌肉運動定位在靠近身體的位置,”克拉克說,那裡肌肉隱藏在羽毛下面。

當然,並非所有鳥類的腿都像棍子一樣細。花大量時間在地面上或以捕食為生的鳥類仍然具有典型的細長肌腱控制的腿,但這些腿通常比它們的鳴禽親戚的腿更粗壯。鴕鳥和食火雞等不會飛的鳥類,例如,具有明顯更大的小腿肌肉來承受它們更大的體重。

輕巧的鳴禽較少依賴於行走。“它們大多數時候的移動方式,至少當它們需要追逐某物或逃離某物或覆蓋大片地面時,是透過飛行,”愛丁堡大學的古生物學家斯蒂芬·布魯薩特說。“所以腿部不需要那麼強壯。”

換句話說,在觀察鳥腿時,重要的是要記住,它們之所以看起來像現在這樣,是因為鳥類的進化歷史,這個歷史深受過去血統對天空的擁抱的影響。對於大多數鳥類,尤其是那些會飛的鳥類來說,肌肉發達的肢體是翅膀,而相比之下,腿往往顯得微不足道。

克拉克說:“可以公平地說,活鳥的極端情況[在]飛行起源之後才達到。”

無論它們的起源如何,那些細長的腿現在都是現代鳥類吸引力的核心組成部分,並幫助激發了網際網路暱稱和分類學。鳥腿明顯的纖細突出了它們身體的圓潤,並創造了看起來令人愉悅的跳躍或飛奔,讓我們如此高興。它們的腿可能看起來很奇怪,但我們絕不會希望它們變成其他樣子。

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