大象的祖先是如何進化出這麼長的鼻子的？

鼻子是如何變長的

靈巧、敏感、強壯和適於抓握，這些都是大象長長的鼻子最突出的特點。那麼，大象的祖先——長鼻類動物是如何進化出長長的鼻子的呢?

有一個故事說：鱷魚拽住大象短短的鼻子使勁拉，很快將它的鼻子拉成了世界上最長的鼻子。當然，這只是傳說而已，不過，長鼻類動物的進化歷史的確非常有意思。

現代大象最早的祖先及其親屬生活在5500萬年前，只有小豬那麼大，那時可能還沒長出長鼻子，但某些種類生有能靈活彎曲的上嘴唇，與今天的貘非常相似。

在接下來的地質時期內，長鼻類動物越長越大，越長越高，腦袋離地面越來越遠。自然選擇過程垂青於這些早期的長鼻類動物，它們的頭顱進化得更加碩大，身體更加特化，下顎骨逐漸拉長以便夠到地面上的食物。某些大象的祖先的下顎骨既長又寬，還長出了一對粗大的獠牙。

長鼻類動物的下顎骨越來越長，這一過程持續了數百萬年，直到其長度和重量影響了它們行動的靈活性。修長的頭顱、長長的獠牙，加上較短的鼻子，大象的重心前移。為了讓頭顱保持垂直狀態，它們要消耗大量能量。而要想擺脫這一限制，它們必須讓自己的頭變短，尤其是下巴變短，但這樣就帶來了一個問題：身材高大的大象既夠不到高大樹木上的葉子，也無法取食地上的青草。於是，自然選擇又提供了解決問題的辦法。經過許多代的進化，大象的頭和下巴變得越來越短，與上唇連在一起的鼻子則變得越來越長，越來越靈活。長鼻類動物的系譜圖清楚地顯示，這種動物的早期種類長著相對短的鼻子，而後來的代表種類則展現出更加修長、發達的鼻子。

長鼻類動物的化石頭蓋骨表明，大約在700萬年前，大象祖先的鼻子在長度和結構上與現代大象的鼻子已非常接近了。

鼻子的作用

大象的鼻子在子宮內就開始發育了。大象的妊娠期為18—22個月，在懷孕的早期，大象的鼻子就與上唇緣分開了。隨著發育的繼續，鼻子與嘴唇結合在一起，並開始變長。與成年象相比，幼象在出生後的頭一年，與身體相比，鼻子還比較短，而且幼象也不能熟練地掌握這一複雜器官。有時，你可以看到幼象不小心地踩到自己的鼻子，然後將鼻子舉向空中，痛苦地扭動著。象鼻子有許多用途，但要靈活地使用還需在實踐中鍛煉。

象鼻子可以用來夠取頭頂上的物體，甚至是大象看不見的東西，它的伸縮能力和靈活性讓大象能輕易地夠取到各種植物，其取食範圍遠在其他動物之上。大象能直立起後腿，伸長鼻子，夠取離地面20英尺(1英尺＝30.48厘米)的嫩葉。不過，象鼻子的用途遠不只是夠取食物。

象鼻子是上唇與鼻子的結合體，一對鼻孔像兩個平行的蛇管從鼻根部向下一直延伸到鼻尖處。嘴在吃東西時．鼻孔就承擔起大部分呼吸工作。象鼻子還是一個靈敏的嗅覺器官。鼻腔內有七片鼻甲骨(狗只有五片鼻甲骨)，鼻甲骨上生有極其靈敏、專用於嗅聞的感覺組織。鼻甲骨的作用之一，是用來探測荷爾蒙。當雌象進入發情期，或雄象進入狂暴狀態時(血清睾丸激素呈上升狀態)，大象能探測到其夥伴的性激素，從尿液、糞便散發出的化學分子，以及來自象鼻子、象嘴和雄象發情腺的分泌物等化學信號。當通過空氣傳播的化學信號載有危險信息時，機警的大象就會揚起並旋轉它的鼻子，看上去就像一架潛望鏡。

象鼻子的一個基本作用是用來吸水。當大象想要飲水時，它就用鼻子將水吸到鼻管里，然後輸送到嘴裡。象鼻子還可用作伸縮式淋浴頭，大象利用它將水噴洒到自己的後背上。有時大象還用鼻子將灰塵或草屑噴洒到身體上，用來阻止蚊蟲叮咬和紫外線輻射。

象鼻子里能盛多少水呢?為了回答這個問題，科學家做了一個實驗。他們挑選了三頭大象作為實驗對象。「湯米」是一頭37歲的亞洲雄象，體重有9800磅(1磅＝0.454千克)，已有12個小時沒有喝水了。在不到5分鐘的時間裡，它飲了56加侖水(1加侖＝4.546升)，每次鼻子最大吸水量是2.7加侖。另一頭名叫「左拉」的亞洲雌象在83秒內喝了16加侖水，每次1加侖左右。第三個實驗對象名叫「邱吉爾」，是一頭非洲小母象，它在不到兩分鐘的時間裡喝了8.5加侖水，每次不到l加侖。

鼻尖是大象最敏感的部位，就像大象的「手」，能從事最複雜、最精巧的工作，其靈敏程度絲毫不亞於人的手指。在一家動物園裡，一頭名叫「斯瑞」的大象能撿起比一根針粗不了多少的麥桿，甚至還能從水泥地上抓起一枚硬幣。

當兩頭大象相遇時，一頭會用它的鼻子觸摸另一頭的臉頰，或者相互將鼻子纏繞在一起。這種「握鼻」行為相當於人類的握手禮節，而且與人類握手行為具有相同的作用，用來問候和讓對方放心。握鼻行為還可能是大象相互之間測試對方力量的一種方法。

有時，大象會用鼻子的下半段擊打堅硬的地面、樹榦，或者自己的身體、牙齒，產生各種不同的敲擊聲。科學家猜測，大象之所以這樣做，可能是因為用鼻子叩擊堅硬物體產生的聲音要比呼氣產生的聲音所耗費的能量小得多，可以起到節省能量的作用，從而有利於大象的生存。大象甚至還能用鼻子模仿人類的敲擊聲。在美國波特蘭市一家動物園裡有一頭叫「比爾」的雌象，它能用鼻子敲擊自己的身體或混凝土牆壁，惟妙惟肖地模仿出人們敲門的聲音。它經常用這種辦法愚弄新來的動物管理員。動物管理員識破它的詭計後，以後每當它再這樣做時，就用水果犒賞它，結果它將這一鬼把戲磨練到爐火純青的地步，以後又發明出多種模仿聲。

大象的鼻子還可用來自衛和攻擊。人們經常在野外看到大象用鼻子追逐其他動物。雄象這樣做主要是為了與其他動物保持一定的距離，而雌象這樣做是為了保護它的幼崽。

早在數千年前，人們就開始利用象鼻子的力量和靈巧來從事戰爭和各種繁重的體力勞動。自印度文明出現後，亞洲象就被用作負重的工具，直到今天，它們仍然被人們用於木材採伐活動。成年雄象的象鼻子和象牙可運載約6000磅重的物體，能在交通工具無法進入的地區從事拖運木料的工作。如果給它們安上拖運工具，一頭成年亞洲象能拖拉重達9000磅的木料。

非洲象也能從事類似的工作，儘管它們不像亞洲象那樣被廣泛使用。

不同尋常的生理特點

象鼻子里沒有骨頭，是由毛髮、皮膚、連接組織、脂肪、血液、淋巴管以及肌肉網和神經組織組成，這些組織加起來有300多磅重。源於腦部的三叉神經分成三個分支：眼部分支、顎部分支和上頜骨分支。上頜骨分支穿過眶下管進入象鼻子，在這裡與面部神經分支連在一起。鼻尖部位的神經組織最豐富，因此這個部位也最敏感。

可以把象鼻子想像成一個長長的圓錐體，中間是一直延伸到鼻尖的鼻孔。象鼻子主要由外肌肉組和內肌肉組兩大塊肌肉組織組成。外肌肉組主要由四塊肌肉組織組成：一塊覆蓋在象鼻子的上面和兩邊，一塊包裹在象鼻子的下面，另兩塊分別位於象鼻子根部的兩邊。內肌肉組是一個由輻射肌束和橫向肌束組成的複雜肌肉網。

從橫截面看，每個鼻腔都可以被想像成裝有輻條的半個自行車輪。「輻條」相當於輻射肌束，某些輻射肌束與外部肌肉組織吻合在一起。數千條肌束與外部肌肉一起幫助大象調整鼻子的運動，使得大象能執行許多精細的工作，如撿起一粒花生，壓裂它，吹去外殼，最後將果仁送入嘴中。

大象的顱骨由頭蓋骨、下巴、獠牙和其他牙齒組成，與其他部分骨骼相比顯得要小，但是如果橫向比較，大象的顱骨在現在陸地哺乳動物中絕對是最大的。

頭蓋骨由骨質蜂巢格構成，這種結構可保護大象腦組織不受極端氣候和身體損傷的影響，同時又為象鼻肌肉的連接提供了一個既輕又廣的表層，尤其是在鼻子長出的孔口周圍。即便如此，大象的頭，加上鼻子、獠牙和其他軟組織，其重量仍超過了500磅。由於重量偏前，為了保持平衡，大象的脖子生得較短，其腱組織像人類的前臂一樣厚，其作用就像弔橋的纜索，將頭與脊柱上面凸出來的骨骼突出部分緊密地連接在一起。

獨特的感覺器官

大象的聲音通過喉嚨發出，但是當空氣穿過鼻孔時，大象通過調整鼻孔的大小可產生各種不同的聲音。大象甚至有自己獨特的發聲方法。研究發現，非洲象的發聲(以赫茲或聲波頻率為測量單位)是由5～28赫茲的低頻聲和357～570赫茲的高頻聲組成的。

1984年，生物學家凱瑟琳·佩恩發現，大象能用人類聽不見的次聲波相互進行通訊聯繫。佩恩最初是通過研究一種名叫植物跳蟲的小昆蟲受到啟發的，這種小昆蟲通過振動其腹腔能唱出悠揚、美妙的歌聲，導致地面樹葉產生震動，進而引起附近所有植物跳蟲紛紛加入合唱。她發現，當其他植物跳蟲在歌唱時，棲息於花生地里的植物跳蟲會抬起一條或兩條腿來。於是她猜測，這樣做可能是為了能聽得更清楚些，因為沒有抬起來的腿會承擔更多的身體重量，從而能更靈敏地感覺到來自地面的震動。幾年後，佩恩在納米比亞的象群中發現了同樣的現象。她發現一個正在吃草的象群突然停了下來，許多大象將一隻後腿抬起來，一隻前腿前伸，並將腳趾翹起，彷彿它們在期待著什麼，果然，幾分鐘後另一個象群出現了。她認為這與植物跳蟲的行為是一樣的。

1984年，佩恩到一家動物園參觀。當她走到大象圍欄邊上時，她突然感到一陣猶如雷電一樣的震顫波從她腳下隆隆穿過。她注意到，一頭大象兩眼之間的前額區域在搏動。後來，她用電子設備探測了野生和圈養大象的次聲脈衝波，最終證實了她的假設：大象的確能用人耳聽不到的低頻聲進行通訊聯絡。大象發出的次聲波最低頻率為5～24赫茲。一般來說，人耳只能聽到50赫茲以上的聲音。

佩恩認為，作為一種通訊媒介，大象的次聲波信號具有許多其他通訊方式無可比擬的優勢。首先，這種信號比通過空氣傳播的信號持續的時間更長；其次，這種信號不會受到天氣和溫度的干擾；再次，這種信號不會被密林中的樹葉淹沒掉。

大象是通過腳掌和鼻尖來接受次聲波信號的。大象的掌心異常靈敏，當次聲波信號傳到大象的腳下時，它的掌心首先感覺到地面的震動，然後震波信號通過它的骨骼傳到它的內耳，這一傳導過程被稱做「骨骼傳導」。大象身體結構上的其他器官實際上具有相同的功能，比如大象臉頰上厚厚的脂肪層就起到了擴音器的作用，能將接受到的震波信號放大。海洋哺乳動物的脂肪層也具有同樣的功能，被科學家稱做「聽覺脂肪」。

佩恩認為，相對於腳掌來說，大象的鼻尖對來自地面的信號可能更為敏感。大象的鼻尖具有豐富的專門用來探測微弱運動和振動的神經末梢。生物學家斯坦福德認為，大象在接受次聲波信號時將鼻尖觸及地面，此時它的鼻尖就起到了擴音器的作用。

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