為什么一些魚類左右擺尾而哺乳類是上下擺尾?
其實動物的游泳方式很多,因為脊椎和骨盆的結構不同,出現各種不同的運動方式。
鑒于題主提到的都是脊椎動物,我們先討論一下脊椎動物。
最古老的脊椎動物支系出現在5.41億~4.85億年前的寒武紀早期,作為“寒武紀大爆發”的一部分。
所有魚類都是雙凹型椎體,它們游動方式大部分是左右擺動,但是也進化出比目魚這樣的另類。
到了3.7億年前,兩棲類開始適應陸地的生活環境,成體進化出了肺,分化為有尾目(代表動物蠑螈)、蚓螈目(代表動物蚯螈)和無尾目代表動物青蛙、蟾蜍)。有尾目的蠑螈則進化出后凹型椎體,但是運動方式還是跟大部分魚類一樣,是左右擺動的;部分無尾目為了適應跳躍的運動方式,脊椎也隨著進化,出現了前凹型椎體,姿勢也由貼著地面改為半蹲的狀態。由于脊椎骨的限制,青蛙的游泳方式不會擺動,靠蹬后腿推進。
到了古生代的末期,地球上許多地方的氣候發生了變化,濕潤的氣候逐漸變得很干燥,新出現的爬行動物繼續進化,雖然四肢由位于身體兩側慢慢向下方移動,但是仍然只是半站立狀態,其運動方式仍然是四肢移動的同時左右擺動身體,由于爬行動物由兩棲類的有尾目進化而來,他們的脊椎仍然繼承了有尾目的后凹型椎體。
從三疊紀、早侏羅紀、晚侏羅紀到白堊紀,漫長的恐龍的時代來臨。新出現的恐龍與爬行動物的相比,具有全然直立的站立姿態和行進方式,恐龍四肢在其軀體的正下方位置。這樣的架構比四肢向外伸展的爬行動物在行動上更為有利。而根據恐龍腰帶的構造特征不同,可以劃分為兩大類:蜥臀目(Saurischia)、鳥臀目(Ornithischia)。蜥臀目包含獸腳亞目和蜥腳亞目,部分蜥臀目大約在侏羅紀時期演變成為鳥類的祖先,二者間的區別主要在于其腰帶結構。蜥臀目髂骨、坐骨和恥骨三者間的結構形式與爬行動物相似,但其運動方式已經和爬行動物完全不同。學會了飛行的恐龍,變成了鳥類。鳥類中也有不少游泳健將,比如企鵝,由于動物運動方式的進化只能從前一種方式改良漸進,企鵝采取飛行的方式游泳,不擺動身體,靠拍打翅膀推進。
鳥臀目恐龍不是現代鳥類的祖先,恥骨朝后和坐骨平行,雖然鳥臀目也擁有類似鳥類的骨盆結構,但是這是趨同演化的結果。雖然沒有活著的后代,猜測鳥臀目的運動方式與蜥臀目類似。
哺乳類出現得很早,在三疊紀中期,合弓綱一些獸孔目動物的頭骨開始產生了許多新特征,明顯的顳颥孔,可使下頜肌肉附著在上面,造成更有力的咬合,這些爬行動物中逐漸演化成哺乳動物。早期的哺乳動物與恐龍同時出現在地球上,由于恐龍的強勢當時只能茍且偷生,到了6500萬年前的白堊紀末期,大部分恐龍可能因為氣候變化而迅速滅絕,哺乳動物占領了整個地球。其中一部分動物重新回到了海洋,比如海獅、海豹、海豚和鯨。回歸大海的哺乳類動物,水中的運動方式仍然只能從早先奔跑的運動方式進行改良,海獅像常見的陸生哺乳動物一樣,前后肢一起推進,海豹的后肢退化,進化到靠前肢和尾巴一起推進,而像海豚和鯨魚一樣,進化出完全的流線性身體,主要靠尾巴推進,因為其身體結構運動模式已經適應行走或奔跑,雖然到了水中,仍然跟陸地一樣,身體是上下起伏前進。
尤其海豚通過上下擺動尾巴躍出水面的動作,基本跟哺乳動物跳躍的方式一模一樣。
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