為什麼哺乳動物腰腹部位沒有骨骼保護?
肚子里重要臟器很多,如果有骨骼保護的話豈不是更容易生存下來?
一開始叫我來回答這個問題,我是拒絕的,但是我看 @老牛頭 也挖了個大坑,所以我覺得可以試試。
並不是這個問題不好,而是這個問題太好了。這個問題看起來都很基礎,對這個問題了解程度和角度不同的人,感覺對這個問題都能有所解釋,貌似說功能也行,說演化也可以。我看到回答之中也有想用現代動物學的原理解釋的,我只能說,我默默的嘗試按照古脊椎動物學的邏輯來。另外,惡趣味驅使我不想配圖-------(●"?"●)-----開玩笑的,圖我會慢慢補上---------------------------------
目前據我的了解,這個問題我求助了很多人,也只能提供「足夠的信息」,並做出一個我的猜測。要想得出一個理論,目前還是不現實的(對我來說)。細分的話,我本身不是做這個方向的,如果有什麼問題,實屬正常。但是我還是把我的理解呈現給大家,如有不足,歡迎指出,敬請包涵。
另外,我想加一句,討論演化問題,可能並不是所有情況,都是要溯源到越遠越好的。
比如說,很多答案討論為什麼哺乳動物腰腹部位沒有骨骼保護,都要從魚開始說起。為此我查閱了一些資料,並諮詢了一些人,基本可以說,題目問的這個所謂保護腰腹部的骨骼,和很多答案提到的魚類腹部的肋骨,以及現生兩棲動物(比如你們膜的東西)缺少的一些肋骨,是沒有什麼關係的,為什麼沒關係,你們願意了解可以評論裡面說。好,開始細說。
第一個問題:題主問的腰腹部的骨骼是什麼?首先,問題裡面一句話沒有提到肋骨,對吧?那麼,現在生物中,用來保護腰腹部的骨骼,什麼動物有這種骨骼,這種骨骼叫什麼?回答,這種骨骼叫腹膜肋( Gastralia),現在可在鱷魚和一些其他爬行動物中發現,是一種進步的蜥形類脊椎動物才有的特徵。這種骨骼,不是肋骨,注意,不是肋骨,和你吃的羊排豬排,是不同源,不同功的。甚至,成骨方式都不一樣。有研究顯示,腹膜肋可能是一種皮膚衍生物,可能和魚類的腹部保護腹部的鱗片有關。配圖:為一種鱷魚的腹視圖,g部分就是腹膜肋,明顯可見,其保護的是腹部,並且不與腰椎和肋骨相互連接。
而另一種,很多答案裡面提及的,可能和腰椎等相關聯的肋骨(ribs),和上述的東西功能應該不同,因為這種肋骨準確的說保護的是兩側,而不能保護下部(下部並不癒合在一起)。第二個問題:什麼動物有這種骨骼呢?
要是說腹膜肋的話,維基百科其實有介紹。現在還有的,主要是爬行動物裡面的鱷魚和一些蜥蜴。(其實我一直很好奇題主的心路歷程,是看到什麼標本想到這個問題的)而化石標本中,注意,這就很多了。包括:翼龍類,蜥臀類的恐龍,蛇頸龍類以及一些其他的化石主龍類。第三個問題:這個東西和運動或者形態相關么?
要說一點關係沒有,肯定過於武斷。但你看下化石裡面有這個骨骼結構的類群,真可謂是飛禽走獸上天入地啊。有天上飛的翼龍類,地上爬的(爬,注意是爬)鱷魚,地上四條腿走的前蜥腳類恐龍(走,注意是走,這不是一個姿勢,走的話是腿在軀幹下方),地上兩條腿走的獸腳類恐龍(比如霸王龍也有腹膜肋喲),還有水裡游的(而且是四肢特化成鰭腳的)。所以看完這些栗子,你們覺得這個結構和運動能有多大關係?配圖: 原蜥腳類恐龍也有腹膜肋。第四個問題:哺乳動物為什麼沒有?我們還是要回頭觀察這些栗子,如果了解整個四足動物的演化,你會發現,這些有腹膜肋的物種,都有一個共同祖先。也就是所謂蜥形類,也就是一種分類方法里所有爬行動物先祖。當然,也不是所有的蜥形類及其後裔都有這個特徵,往往是一些比較進步的類群裡面會出現這個特徵(並不是一定有)。早期的化石兩棲動物,其中一支演化出了羊膜卵,開始了征服陸地的旅程。這一類羊膜動物的後代有兩大類,一類就是蜥形類,是先生爬行動物祖先,另一類是合弓類,是哺乳動物的始祖。
另外,多說一句。有勞中生代恐龍這個類群的瞎折騰,很多人認為哺乳動物的祖先是晚於現生爬行動物出現的。這是不確切的,準確的說,哺乳動物的祖先,一種叫合弓類的爬行動物,是最早出現,也是最早繁盛的羊膜動物類群,比現生爬行動物的祖先統治地球要早。在石炭紀,二疊紀和三疊紀早期,陸地脊椎動物主要以早期合弓類中的基龍類,和後面的獸孔類為主,至於後來嘛。兩次大的滅絕事件對這個類群產生了毀滅性影響,在侏羅紀到來之前,地位被蜥形類中的主龍類取代了。後面的故事你們都聽得多了,就不多說了。那好了,沒有回答問題啊!為什麼沒有?
我的觀點是,根據目前演化研究的資料,腹膜肋是只有較為進步的蜥形類才有的特徵,而合弓類應該沒有這個特徵。化石資料方面,整個合弓類也沒有發現有這個結構的化石標本。這可以類比進步的合弓類中才有的乳腺(也不是所有都有),現在爬行動物也都沒有乳腺。另外再補充一下,合弓類非哺乳動物的腹部骨骼和腰部骨骼也與現在的哺乳動物不同,他們的腰椎上關聯著肋骨。而我們現在的腰椎上是沒有肋骨的。按照我的理解,這應該不是題主想問的保護腹部的骨骼,因為這種肋骨往往也不會在腹部癒合,把腹部保護起來,可能只對兩側起保護作用。配圖 : 原始合弓類骨骼素描,可見其腰椎上確實有肋骨,但這些肋骨很短,並不會癒合來保護腹部。懷孕時要骨折的。
都長成龜那樣?
第二次回答。
我是個搞建築的,我從我粗淺的力學知識分析一下(因此也許你也得知道一點力學知識才能看明白或吐槽之)。
動物的前肢後肢加上脊椎構成一個靜定結構,也就是說可以簡單的把前肢和後肢看成兩個柱子,把軀幹看成梁。皮肉是受拉構件,骨頭是受壓構件(看起來和混凝土梁正好相反,混凝土受壓,鋼筋受拉)。那麼軀幹的上部也就是脊椎的位置正好是受壓部位,下部是受拉部位。也就是說從力學角度來講,腹部是不需要骨頭的。至於肋骨,是為了讓肚子又更多的容量,可以看成扁擔,是受壓和受彎構件。
因此骨頭的主要功能是從力學角度撐起身子,保護內臟只是一個附屬功能。保護內髒的主要方法當然是跑路或者閃轉騰挪的讓內臟處於攻擊可能之外。
另外,動物所受的攻擊大多來自上面和側面,和坦克一樣,所以坦克的底板的防護相對也是最弱的,雖然它也有反坦克地雷的威脅。所以脊椎動物腹部大多僅以皮毛覆之。至於魚類和鳥類,它們受到的攻擊完全可能來自下方,反證了骨頭並不是主要為了保護內髒的說法。
第三次回答
自己挖的坑自己埋。
評論里好多人都質疑用「靜定」來研究「動物」是否合適,我想,從數學角度,它肯定不是充分條件,但可能是必要條件之一。就好像曹沖稱象,這個回答了不起是那一船石頭的其中一個罷了。
以我們熟悉的陸生哺乳動物為例,會走,跑,跳,爬等等,可是在剛出生的時候,在學會走之前,要學會站穩,所謂站穩,就是靜定。這從一個側面說明,一個運動系統的穩定首先要達到靜態的穩定。我無法想像一個站不起來,或者站起來就倒的機器狗能走起來。
當然有些同學也發現了這個回答歪樓了。題主問的是腹部有很多重要器官為什麼沒有保護,言下之意為什麼胸部有保護。心肺肝重要,腸胃就不重要了嗎?我仔細對照了骨骼和內臟圖(某度),發現心肺不說,胃和肝也差不多保護起來了,只有腸子姥姥不疼舅舅不愛。有回答說是為了生孩子方便,可是愛吃魚的同學也會發現魚的腹部也沒有相當於肋骨的大刺(也就是說,從一開始,腹部就沒有被列為保護對象),再說了,烏龜全身有殼不也下蛋嗎?所以同理,腹部沒有肋骨也不是為了讓吃貨吃的更多一些。
所以,還是因為腹部受到的攻擊的可能性更小的原因。因為眼睛和耳朵都長在頭上,所以搏鬥姿態都是頭沖著危險的方向,所以大腦這個最重要也離危險最近的器官有著最全面和最堅固的保護,接下來是肩膀和前臂,再接下來是前胸,腹部從前方基本是咬不到的,如果受到傷害,估計戰鬥就該結束了,所以保護的意義不大吧。所以動物的視界很少有360度無死角的,人的視角只有180度,不是說後面不重要,只是危險來臨時,我們會讓「後面」離危險遠一些。所以烏龜到底是因為不能及時面對危險才長了龜殼,還是因為有了龜殼才不用迅速直面危險就不知道了……
可是,當動物逃跑時,「後面」離危險不是更近嗎?那是因為,當你選擇了逃跑,還被追上了,基本上保護也沒啥作用了(既然少不了一死,何苦徒增人家吃的彆扭呢)。
你說的是脊椎動物身上,胸椎部分有肋骨,而腰椎部分沒有, 這是個漸變的過程,其實在 兩棲動物到爬行動物之間就轉變了,
你看青蛙骨頭就沒有蛇就有了,而同樣鱷魚也有。我覺得你應該看看
胸部的肋骨已經保護了最重要的器官。腹部的臟器相對來說沒有像心肺那麼容易致死。除去穿刺傷之類比較嚴重的(無論有無肋骨保護都會立刻致死的),腸子漏出來還可以塞回去等待一段時間再接受治療,不會有繩命危險。所以腹部沒有肋骨保護也沒關係。最重要的一點是…如果腰椎旁邊長出了肋骨,那我們幾十萬年的直立行走的進化都失去意義了…因為我們不能彎腰啊!想像一下胸椎和腰椎加起來20多條肋骨!每個人都直挺挺的!轉身彎腰幾乎做不到!摔倒了都爬不起來啊!(說到這裡可以試試躺在地上僅用髖關節和胳膊腿爬起來)哈哈哈哈不過羊排和豬排的產量應該多了許多吧_(:3」∠)_
開心!!!( ˊ?ˋ )?.°?
------------------------------我的理解是進化的缺陷之一,物種進化需要以千年為單位,最早人類是四肢行動,前肢和胸腔最容易參與戰鬥並受傷,腹部沖著地面,沒有太高的保護需要,所以節省了有限的資源重點保護前半部分。結果誰承想,爺站起來了_(:з」∠)_肋骨的意義更重要的是支撐而不是保護支撐起胸廓的形狀才會讓我們的肺部不會被氣壓壓扁骨骼的保護作用主要體現在顱骨,剩下的主要是支撐
我才不要變成王八……
題主大概是看多了人型哺乳動物吧。你自己趴下就知道了,腹部的保護骨是腿骨。======================實際上保護骨什麼的是胡說八道,因為骨頭在最裡面。能保護什麼?
在高防和高敏之間折中發育選擇了這樣的裝備
前面說的很好,我補充一點。關於肋骨為什麼會在陸生動物中形成。閱讀本篇之前建議先看看@柔王丸的圖。我就不補充類似的圖了。
我們知道最早的肋骨是魚刺,魚為什麼會長刺呢?魚生活在水下,為了讓水壓不至於把自己的腹腔器官壓變形,必須要骨骼形成一個可以承受外壓的體腔。也就是說,魚的外界氣壓始終是大於腹腔氣壓的。魚的呼吸器官不在體內,在鰓部,靠魚鰾維持呼吸壓力。因此魚體腔內的壓力是恆定的。
但是到了兩棲動物,比如蛤蟆,類似魚刺的環繞體腔的骨骼反而消失了。首先,蛤蟆(無尾目)是最早登上陸地的脊椎動物,是我們陸地脊椎動物中的長者。生活環境(空氣)壓力比水壓小得多。我們都知道蛤蟆叫聲很大,因為蛤蟆是有氣囊的,蛤蟆體腔內的壓力變化很劇烈,比外部變化大得多,因此不需要肋骨。
然後到了兩棲類的蛇,沒有腳的爬行類的運動方式是匍匐前進,體腔隨時要承受來自地面的壓力,這樣外界的壓力又變得比內腔大了。所以蛇也是渾身都長滿肋骨。蛇的肋骨,類似於Tank的履帶。
然後,終於到了,四肢、陸生哺乳動物,哺乳動物的體腔可以脫離地面,按理說我們應該學習一個蛤蟆,肋骨應該不需要了。但是我們哺乳動物靠肺呼吸,與蛤蟆的肺不同,我們高級哺乳動物的肺容量是恆定的,我們的胸膜腔必須要保持負壓,有規律的呼吸運動,配合心臟的血液循環,才能維持體溫。所以我們是恆溫動物,而蛤蟆是變溫動物。
想像一下,如果蛤蟆的肺是一個氣球的話,人類的肺就是一個風箱。氣球爆了,聲音很大,但是就那麼一下。就效率來講,還是能持續鼓風生火的風箱高。
而我們的腹腔,主要是一些消化器官,對維持壓力沒有硬性需求,而且呼吸運動有時候還需要腹部壓力的變化來提供推動力(比如大口喘氣的時候,肚子是上下起伏的)。整個體腔都包上肋骨的話,我們怎麼彎腰呢,怎麼做運♂動呢,怎麼生孩子呢(腹部壓力保持恆定的話,如果懷孕那不得把孩子活活擠死)。
所以對體內壓力維持的需求,這就是答案。以上。賣個萌:肚子上都是肋骨的以至於彎不下腰撿吃的的遠古人,估計還沒到生育年齡就餓死了吧
手機上隨便畫的求不噴假設最開始分為有/無骨骼保護的人類在傳遞基因的關鍵事件中腦補一下運動方式(後者這特么該怎麼動想想就好累啊╯﹏╰)然後……適者生存了
1.從正面來看,肋骨覆蓋的範圍涵蓋了全部胸部和部分腹部。
2.哺乳動物需要靠肺呼吸。胸部肋骨形成的胸腔除了保護功能,還形成了堅固的骨性輪廓,為肺的呼吸提供負壓基礎。以下為解釋——胸部的肋骨無法防止利器刺入,所以在這方面,胸部和腹部都是一樣的。除此之外就是鈍器的暴力打擊。對鈍器暴力打擊來說,實質器官較空腔臟器(腔內空虛時,因此排除飽食之後的胃)更容易受傷。胸腹腔內的實質臟器主要有心臟,肝臟,脾臟,胰腺;空腔臟器有食管,胃,十二指腸,空腸,迴腸,結腸,直腸。雖然脾,肝,胰在腹部,但肝和脾藏在季肋部,從正面來看,絕大部分還是處於肋骨的保護之下的。所以,實際上,肋骨的發育保護了最容易受傷實質臟器。哺乳動物能吸入空氣,是靠肺腔內的負壓實現的。要形成負壓,就需要腔外較固定的輪廓支撐。如果肋骨連續斷裂過多,無法維持骨性外輪廓的時候,呼吸也就成為一件非常困難的事。對於陸生四足動物來說,肋骨的作用首先是負重和呼吸。先說負重,拿房子來打比方的話,脊柱是房梁,四肢是柱子,連接柱子和房梁的就是肢帶骨。對於後肢來說,肢帶骨是骨盆,後肢通過骨盆連接到脊柱的骶骨上。而對於前肢,則是上肢骨-肩胛骨-鎖骨-胸骨-肋骨-胸椎。身體前半部的重量要通過肋骨傳遞到前肢,而腹部的肋骨前夠不到前肢,後夠不到後肢,存在的意義也就不大了。
再說呼吸。一系列相互平行的肋骨通過百葉窗式的運動調節胸膜腔的容積,進而使肺擴張-收縮,以完成肺通氣。肺在胸部,從這點來說腹部的肋骨沒有意義。a.特殊的呼吸模式; b孕產所需
Human Structure (人類結構):Matt Cartmill,William L. Hylander,James Shafland Page 21(21頁)
為什麼哺乳動物失去了腹部肋骨的保護。哺乳動物演化出肺部下方橫跨延伸胸腔的肌肉隔膜。他們通過迫使隔肌向尾部或者底部運動來提高胸廓的體積並吸入空氣(如圖)。當哺乳動物吸氣時,它將會推動其腹部的臟器如胃,肝和小腸也向尾部或者底部運動,所以腹部必須要通過伸展來對應緩解產生的壓力(腹壓)。相比有完整肋骨保護,無肋骨保護的腹壁能夠更好的適應這一變化。當然在胎盤哺乳動物的孕產過程中,腹壁也需要極大的拉伸。因此這些原因看來,哺乳動物的腹部肋骨僅僅是無用的器官。同時由於缺少腹部肋骨的約束,直立行走的人類也特別能夠容易在腹部形成大肚子。Why have mammals lost the protection of their abdominal ribs. Mammals have evolved a muscular diaphragm that streches across the rib cage underneath the lung. They breathe by forcing the diaphragmatic "floor" of the thorax tailward, thus increasing the volume of the thorax and sucking air into it. When a mammal inhales, it pushes its stomach, liver and intestines caudally, and the abdomen has to stretch to accommodate them. The boneless abdominal body wall stretches more easily than it would if it were supported by bony ribs. In placental mammals, the abdominal wall also has to stretch a lot during pregnancy. The abdominal ribs of mammals are therefore vestigial. The absence of supporting ribs in the belly and flanks means that an upright mammal like Homo Sapiens is apt to develop a paunch.
生物老師來怒答一發:
首先從女性角度來說,女性一生都要經歷生育過程,懷孕後人體子宮要增大將近幾百倍,從外觀都可以很明顯看出來,一般單胎都是很壯觀的,如下圖:這個還好,可能是胎兒增長沒那麼快,孕婦肚子上還沒有妊娠紋(或者是P掉了),大多數孕婦在懷孕過程中胎兒發育過快過大,再加上皮膚彈性不好,會出現大量妊娠紋,這些可怕的妊娠紋就是由於子宮不斷增大把皮膚纖維撐斷了,如下圖:人體皮膚彈性非常好還會被撐得纖維斷裂,如果腹部有類似肋骨的骨骼,那麼就會出現兩難的境地,要麼骨頭被撐斷,要麼胎兒發育將成為大問題,那時估計我們人類也得跟袋鼠似的,尚未發育完全就出生,然後在育兒袋中繼續發育,因為胎兒發育需要很大的空間,所以女性懷孕後一餐吃得比較少,因為胃都會被巨大的子宮擠得變小,而且即便如此人類的 胎兒在出生時尚未發育完全,還要在體外發育一年多,所以人類胎兒出生時什麼都不會,完全沒有獨立生存能力。就算是男性不懷孕,人的大腸小腸消化食物必須要有足夠的空間蠕動,如果被骨骼束縛住將不利消化。其次,雖然腹部沒有骨骼保護,但動物的腹部有大量的脂肪,所以人一發胖首先是肚子發胖,脂肪其中一個重要作用就是緩衝減壓,不理解的找個有肚腩的人,打一拳他的肚子,看看會不會被彈回來。在這些脂肪層的保護下內臟也不容易受傷。
綜上所述,腹腔沒有必要進化出骨骼,而生物進化有一個重要原則,絕不多此一舉,產生不必要的東西。
更新統一答疑:
妊娠紋會消失嗎?
不會。所以別太苛責產後胖的女人,肚子就像氣球,曾經差點吹爆,就算把氣放了也回不到以前,我在生完孩子後拼了命瘦下來了,但肚子還是松的,所以男人們,如果你還有點良心,請善待給你生孩子的女人,還有,你們也少吃點,食物也可以搞大男人的肚子,我見過一個男人滿肚子妊娠紋,認真臉……處女膜為什麼存在?
騷年,處女膜本身並不是為了分辨是否為處女的,它本身是有用的,就是保護生殖器,防止細菌感染,所以這也是破處後容易得婦科病的原因,天然屏障被打開了。闌尾為什麼存在?
闌尾對我們而言是一個退化的器官,沒有退化完全就剩了個小尾巴,而且現在有文獻報道闌尾有免疫功能。男人的乳頭有什麼用?騷年啊,我要說那是為了區分正反面你信嗎?男人也有乳腺啊,男人都有得乳腺癌的啊!而且,我悄悄告訴你,不僅男人喜歡女人的胸,我也喜歡男人的胸,當然前提是你的胸是胸肌撐起來的,而不是脂肪,否則我是C,你是B,摸著你的胸女人會覺得在搞基……一 要交配二 要懷仔
主要是腸胃在這裡,有骨頭吃太飽就撐斷了。
這年頭,認真答題的沒幾個了。膜蛤就能拿三百多個贊。。。一個把蛇當兩棲類的答案,竟然有三百個贊。。。
以我個人的見解來看。。脊椎動物的骨骼的作用,第一要義是支撐身體。保護器官倒是在其次了,不然進化出外骨骼多好?那樣保護效率最高。但並沒有。實際上,骨骼的作用最主要的還是支撐。極少數會主要發揮防護作用(烏龜)。
其他方面的原因,期待更專業的答主來回答。推薦閱讀:
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