既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?
我实在难以想象,生物体演化出轮子该如何运行,有那么强大的关节来承受巨大的磨损吗?有那么强大的血管来保证供血吗?有那么柔韧的肌肉来进行拉伸吗?况且,轮子的运动效率非常低,远远比不上腿。轮子是一种人造机械,自然界中不存在,也就是说没有人也就没有轮子,自然界中不管演化多少年都不会演化出轮子这种东西。
生物体要想演化出轮子结构的器官,需要解决很多问题,最难的莫过于轮子的转动问题。轮子主要由圆形的轮子、车轴和轴承三部分构成。这三部分是可以拆卸的,但生物体都是一体化的,也就是生物身上的每部分都要持续供血和提供营养才不会坏死,没有什么器官离开本体后还能长时间的存活。轮子各部分完全生长在一起它就无法转动,这个问题无法解决。
其次,轮子转动时会产生很大的磨损,轴承可以减轻磨损的力度,但人体该如何来减轻磨损呢?分泌一些体液也无法达到轴承的效果,关节完全经受不起这样的损耗。▲犰狳环尾蜥
如果你的意思是整个身体形成轮子,那这样的动物勉强有些,比如犰狳环尾蜥,犰狳环尾蜥在遇到危险时会咬住自己的尾巴,将坚硬的背刺朝外,来抵抗攻击。还能像轮子一样滚下山坡,快速逃命。如此来看,轮子的运动效率也并不好,在平地和下坡还好一些,如果要上坡、过河怎么办,自然界的平原多数都是冲积平原,又不是人工建造的操场和马路,起伏也是很大的,轮子就是个累赘。
所以,轮子是机械体,是由木头、石头、金属这些没有细胞,没有血肉的死物造成的,动物是生物体,是有血有肉有神经的,两者不能混为一谈。
自然界中虽然没有轮子,但有很多球体。很多植物的果实就是球状、椭圆球状或者长筒状,这是因为另外球体、椭圆球体的相对表面积小于正方体和长方体,所以果实表面的蒸发量也就小,水分流失更少,有利于果实的生长发育,相对表面积小使得害虫的立足之处也少了,受到害虫的侵害也少些。很多动物的身体也会形成球状,比如犰狳、穿山甲、西瓜虫等。它们能够把身体蜷缩起来形成球状,以此来抵抗袭击或快速滚动逃命。
既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?
轮子确实是个好东西,从古代的战车,到如今的汽车,轮子就是这些工具的“腿”,将一辆汽车放在一个陡坡上,轻轻一推,车在没有启动的情况下会越跑越快,但是,对于动物来说,这两条或者四条腿就得不到这种效果。
既然轮子这么好,为何地球上150多万种动物都没有轮子形态的腿,或者干脆将身体进化成轮子的形态呢?这是个看似简单,实则复杂的问题。
动物进化成轮子形态是什么样子?动物想要进化出轮子的形态,要么是腿部是轮子,要么是身体是轮子。
我们先来看身体是轮子。身体是轮子,就需要动物完全蜷缩成一个球,由于口、鼻等相对脆弱的位置要保护,所以口鼻只能在内侧,而且由于头是动物最重要的部位,所以头在蜷缩时,也只能在里面,不能一直受到地面的摩擦和撞击。
在这个前提下,动物的整个体背形成一个完美的圆,这样轮子形态就诞生了,这个形态可以参考一下鼠妇。
其次是腿是轮子。腿是轮子乍一看很简单,只需要把腿弯成一个圆就行了。但事实上,我们还要考虑两个问题:平衡和稳定性。动物拥有轮子腿,想要平衡就得每一条腿都成为轮子,比如人两条腿就两个轮子,马四条腿就四个轮子,这才有平衡性可言,不然总是跑偏,显然是不合理的。
再有就是稳定性了,腿变成轮子还是不行的,因为如果是单纯的一个轮子的话,它的稳定性是非常差的,这一点可以参考轮子出现后所有轮子的设计都是里面有辐条的。
那动物如何出现这些辐条呢?答案只有一个:进化出无数条腿,那为什么是无数条腿呢?因为动物的腿都是有粗细的,组成一个较大的轮子就是靠脚,所以显然腿越多,轮子外围的缺口越少,越稳定。
因此,动物如果进化出轮子的身体或者腿的话,要么就像鼠妇蜷缩起来那样,要么就是有无数条腿组成了一个轮子腿。(下图中圆环是由动物的脚组成的,显然这些辐条就是腿了)
看完了形态,我们再来看一下为何动物没有进化出轮子?世界上生存着超过150万种动物,它们每一种又有庞大的数量,而每一只动物都会发生基因突变,所以轮子腿或者身体雏形的突变不一定没有出现过,毕竟基因突变是无序的。但是,基因突变想要保留下来必须要经过自然选择,这就是进化的机制。
从目前的动物看,没有轮子形态的身体和腿就证明这种基因突变即使出现了,也没有经过自然选择的考验,那么,到底是什么原因让这种看似有利的基因突变没有得到保留呢?我们轮子身体或者腿的弊端来找一下答案。
第一:轮子其实并没有那么高效
虽然汽车跑得快,全靠轮子带,但其实,轮子在动物身上并没有那么好用。首先,轮子在下坡时,是非常容易失控的,这也是为什么汽车装了轮子还得在轮子上装刹车的原因,但是,如果出现在动物身上,刹车就是个问题了,这就会导致一些进化出这种形态的动物下个坡出了“车祸”就报销了。
其次在上坡时,轮子其实比双腿或者四条腿行走更加吃力,因为带着轮子想要移动就必须有源源不断的动力,这样才能保证轮子的整个周长都能接触到地面。
除此之外,即使在平地上,轮子也不见得更高效,不信你把车推到草坪里试试,显然没有两腿走路更快。
因此,轮子之所以高效是因为出现在了它应该出现的位置,显然出现在动物的身体上是低效的。
02 进化的难度
动物如果身体想要进化成轮子,那么必须要有一个非常坚硬且耐磨的体背,这样在滚的时候才不会被磨伤身体。但是,坚硬和柔软是相互矛盾的,想要耐磨就得坚硬一些,想要蜷缩成球就得柔软,解决方案只有两个:像节肢动物那样,有外骨骼,且身体分节或者像穿山甲那样有个粗、宽且长的尾巴。
但是,生命的进化是由简单到复杂,而节肢动物算是进化相对低级的生物,想要让哺乳动物“退化”成节肢动物,显然是不可能的。而像穿山甲那样,体型也限制了,想想鳄鱼就相当于大个的穿山甲,想要把鳄鱼团成球,除非将它折死。
动物如果是腿部成轮子的话,也非常的困难,因为地面上并不是完全平坦的,有坑洼、有各种大大小小的石头,所以,轮子在高速运作时,一旦遇到这些坑洼和石头就容易发生受力面变形的问题,如下图:
所以这种损耗是非常大的,一旦变形,就是骨骼出现了问题,这显然不是敲打几下就能回来的,而且轮子腿必须有多条腿作为轮子的支撑轴,这就需要动物进化出无数条腿,这个难度不亚于让蚂蚁统治地球。
第三:有了轮子身或者腿死得更快
如果动物把身体进化成轮子,那么头在轮子内侧,这样动物在逃走时是失去了视觉的,看不到前面的路去滚,无论滚得多快,一旦遇到树木或者岩石,非但要承受巨大的撞击力,还会导致自己无路可逃,这无疑是在找死。
如果是腿成了轮子,速度拉慢,在遇到危险时,确实能跑,但是我们可以想一下在高速上,我们如果大幅度地动一下方向盘会怎样?没错,轻则汽车连续的打转,重则翻车。而轮子腿也是这样的道理,因为环境不可能是一马平川的,所以动物在奔跑时需要及时地调整自己的方向。
但是,如果是轮子腿,一旦你想要改变方向,就相当于我们在高速行驶时大幅度的打方向盘,是极容易人仰马翻的。这不是更容易死掉吗?
速度快不一定靠轮子虽然自然界中,动物没有进化出轮子形态的身体和腿,但是这依然没有阻挡它们向更快的速度演化,比如陆地上跑得最快的动物猎豹,它们的时速可达110公里每小时,在这个速度下,已经没有陆生动物可以与之匹敌了。
当然,猎豹为了极致的速度也做出了牺牲,比如作为一种大猫,它的身体长度有了,但是非常的纤细,2米多的体长竟然只有平均40公斤的体重。这让它们见到其他大猫只有逃命的份,而且捕猎的猎物也只能是中小型的羚羊。
而且为了在奔跑时拥有更好的抓地能力,它们原本随时可以缩进爪鞘里的利爪也变得不能自由伸缩,这失去了一件重要的杀伤性武器。
所以,猎豹被许多人称之为“进化到死胡同的动物”,不过,从猎豹、鸵鸟、羚羊等善于奔跑的动物身上,我们也看到了速度不一定需要轮子形态的可能性。
总结我们之所以会觉得轮子适合运动是因为它们出现在了车上,而且是与刹车、转向等多方面的设计共同作用下才高效。
如果是单独地将轮子放到动物身上,这非但不能让动物跑得更快,还会让它们加速被自然选择淘汰掉,因此,在地球上如此多的物种中,可能出现过像轮子形态演化的动物,但是弊大于利,注定通不过自然选择。
既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?
平原地区的地形也不会像柏油马路一样平坦,依然是凹凸不平的,长着几条腿的生物运动适应性更好,而且轮子的结构对于生命体太复杂,细胞间连接难以形成。
轮子是轴和轮等部分组成,化滑动摩擦为滚动摩擦,可以降低运动的阻力,但是多细胞生物体间的细胞却有多种连接方式,形成稳固的生物组织,轮子结构中无法通行神经血管等生物组织,所以多细胞生命难以形成轮子的结构,只在细胞分子层面有类似于轴、活塞的构造。
但是地球生物在进化的过程中,也确实向降低运动摩擦这个方向演化,关系到生物体内能量的保存和应用,多足动物的关节面都覆盖着光滑的软骨,关节腔中都充满润滑性好的液体,原理是类似于轮轴的构造,运动时关节面之间也是相对滚动的而没有相对的位移,也是降低了滑动摩擦,十分便于生物运动,且多足的构造对生物来说运动适应性更好,路面崎岖不平也不要紧,不像轮子一样坡度太高就难以爬上去了。关节向各个方向都有一定转动的能力,配合着也可以变形的脊柱等生物结构,在复杂的生物控制系统下可以实现精细的功能调节,适宜的地形场景超出轮子。
关节不仅仅有便于运动的特征,由于关节腔内有一定空隙和液体成分,还有一定的缓冲能力,也是便于动物运动的一个因素;关节以关节面为支撑点形成杠杆系统,肌肉肌腱组织为传动系统,关节处较小的动作幅度就能形成关节远端较大的运动幅度。而且关节的结构一般不能360°无死角旋转,且与各种生物的运动特征相似,动物向前运动的时候,身体的支撑点在前后肢转换,当前肢受力的时候,整个身体有绕着前肢相对向前转动的趋势,如果前肢的关节反向,运动时的冲击力会使关节一下子弯下去就容易翻跟头,而关节结构却形成了类似于“抱死”系统的结构,能够防止动物运动时翻跟头。
综上,对于动物而言,关节构造更适于多变地形的运动,因此成为动物界一种主流的结构形式,不管是脊椎动物还是昆虫(外骨骼间构成)都有关节结构。
既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?
问题中的第一句话就不严谨:轮子适合运动吗?轮子或许是效率最低的一种运动方式,要知道轮子本身是不能自己动的,必须依靠外力才可以,这个外力就是机械传动系统,这个系统必须自己先动,然后才能让轮子动起来,这在自然界中是相当低效的运动方式。
况且,所谓的平原,远不是“平的”,如果真的是平的,我们就不用修那么多路了,汽车直接就可以在平原上形式?那是不可能的。
本质上来讲,这就是进化论中的“物竞天择”决定的,轮子形态并不是生物进化中需要的。进化的本质是适应环境,而轮子的形态一点也不能适应环境。适应环境的表现形式也绝不仅仅是运动,包括捕食,躲避天敌等都是适应环境的一种表现形式。就比如在捕食的过程中,即使有绝对平坦的路面存在,如果存在一个进化出轮子形态的物种,除非被捕食的物种也一直在平台的路面上奔跑,否则具有轮子形态的物种是不会捕获到任何食物的,其他物种只要能飞起来或者跑到地势比较陡峭的地方,轮子形态的物种就会饿死然后灭绝!
“轮子适合运动”只是我们生活中的一个错觉,对于拥有智慧的人类来说却是有这种概念,因为我们人为地修建出了如此多的非常平的路面。但对于大自然来说,想要自然地出现如此多非常平的地势几乎是不可能的。
而地球上大多数物种进化出拥有关节的四肢生命形式也是必然的,这种生命形式几乎能在任何地势上活动生存,关节本身拥有很强的精细调节能力,关节之间拥有一定空隙,同时还有软骨和液体成分保证关节的活动自如,这些功能都是轮子做不到的。
既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?
这是一个很有趣的问题,回答这个问题首先我们应当分析一下机械轮子跟动物蹄子这两个物体的不同之处。动物们的蹄子及腿脚是经过多少万年进化而来的,适合山地,平原,草地上行走,蹦跳,奔跑,还能在水中游泳,潜水,不管是多少只腿的动物都能保持自己的平衡,而且有指甲保护自己的磨损部位,走起来可以根据自己的意念随意快慢,所以说动物们的腿脚是一款简单,高效,方便的实用工具。现在我们再来分析一下轮子的作用,轮子的存在也就是几千年的历史吧,是人类走向文明的第一步,人们在生活劳动中发现轮子方便移动,高效节能,所以一直以来人们对他情有独钟,不断改进它,随着机械化的发明,更是赋予了它神圣的使命,高铁,汽车,飞机,无处不在,不过,它有它局限性,它只能在平地,轨道上特定的环境下行驶,不能随随便便的离开这些场所,一旦离开就不灵光了。综上所述,我们发现提问题的人,脑袋已经被门夹过了,因为问反了,不是动物腿脚进化成轮子,而是应当轮子什么时候能进化成动物的腿脚,好在,人们已经在大力研究智能机器动物了!
既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?
鼠妇又名鼠负、负蟠、鼠姑、鼠黏、地虱等,是甲壳纲(Crustacea)等足目(Isopoda)潮虫亚目(Oniscoidea)潮虫科(Oniscidae)鼠妇属(Porcellio)动物的俗称,全世界有150种以上,多为广布的世界性种。它们身体大多呈长卵形,从海边一直到海拔5000米左右的高地都有它们的分布。中国常见种有鼠妇、光滑鼠妇等。关于鼠妇的记载最早可见于《本草纲目》虫部。
中文学名
鼠妇
别称
潮虫子、潮虫、团子虫、地虱婆、地虱子、西瓜虫等
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这个不是自然界中轮子的形态?别告诉我,你没见过皮球虫。没见过皮球虫滚过?
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