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为什么有些动物是圆脸?猫头鹰为啥长了个“猫头”?

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在这个世界上,有些动物因为拥有类似人类婴儿的圆形头部、圆脸和大眼睛,受到了人们的喜爱和关注。

其中,猫科动物和鸮形目

(也就是猫头鹰)

是典型的例子

不过你有没有想到过

它们的圆形的头部是怎么来的?

猫头鹰为什么长了个“猫头”?

首先,猫科动物的圆脸看着短,但是要论长度很可能不算短脸。例如不少狮和虎的头骨长度都超过30厘米,甚至更大。这长度比看着脸长的狐狸长了不少,也比同样看着脸圆而短小的人类要长。

而猫科动物之所以看起来是大圆脸,还是因为它们短粗的吻部以及脸部的颧骨部分。后者准确来说是颧弓,颧弓比较宽且附着有不少肌肉。附着的肌肉在外界看来,正好构成了它们的大圆脸和粗嘴巴。

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猫科动物花豹Pantherapardus的头骨,吻部显得短

图源animal.memozee.com

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圆脸的小个子猫科动物,豹猫

拍摄于国家动物博物馆

为什么有这样的脸和嘴巴呢?因为短粗的吻部有利于猫科动物在独自狩猎的时候,让嘴前端作为一个省力杠杆,提供嘴前端更强的咬合力。

咬合力到了,猫科动物嘴前端的犬齿就会释放强大的力量,以此断开对方的颈椎或者更好地锁喉。

此外,它们附着在颧弓上面的肌肉——颞肌。颞肌可以在猫科动物咬猎物的时候,提供力量来做到在咬合的瞬间秒杀猎物,附着较多的颞肌有利于猎杀猎物。

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猫科的狮子头骨模型,拍摄于上海自然博物馆

黄色部分是颧弓和犬齿

现在的猫科动物具有短而粗壮的脸庞,是为了单兵作战,为了鲜味肉食猎杀而生存,但是它们的老祖宗可不是这样!

猫科动物老祖宗—早期食肉形类(Carnivoramorpha)成员,具有相对细长的嘴巴,身体的模样有些像果子狸。

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早期的食肉形类,图源a-z-animals.com

捕食小动物的它们有相对长的嘴巴,嘴巴后端还有较多臼齿和前臼齿。它们的一部分后代走上了更为依赖食肉、瞬杀狩猎的演化道路,这就是猫科动物,它们的嘴巴变得短粗了一些,嘴巴后端牙齿数目减少了很多,仅剩下三十颗左右牙齿。

这些早期食肉形类成员,除了化作猫科外,也有的演化为一些不那么追求瞬杀猎物,又不全吃肉食的食肉目动物,比如荤素搭配着吃的果子狸和棕熊,喜欢持续攻击大型猎物、偶尔吃点水果的灰狼(Canislupus)。

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灰狼和沙狐的长头骨,绿色部分是为它们嘴巴后端臼齿和前臼齿大致位置,拍摄于天津自然博物馆

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嘴巴较长的棕熊,拍摄于北京动物园

这些动物就在演化中保持着相对长的嘴巴,长嘴巴可以让口腔后端容纳不同形状的牙齿,方便自己处理多样的食物,比如更多的臼齿和前臼齿用来放在最后段,磨碎吃进嘴里的水果,或者啃吃剩的骨头——臼齿减少的猫科就难以做到这一点。

食肉目动物里面的食蟹海豹(Lobodoncarcinophagus),更是把嘴巴后面的牙齿演化成了筛子一样的形状,用于过滤海水,让小小的磷虾留在自己嘴巴里面。

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食蟹海豹的牙齿,他吃下带着小动物的水合上嘴时候,牙缝会让水出去留下食物,图源coolantarctica.com

注:除了狮,雄性猎豹等少数以外,现存的猫科主要独自狩猎,当然也有小规模合作的情况。美洲豹在捕猎时候喜欢咬猎物脑壳。

猫头鹰“猫头”的秘密

猫头鹰圆脸的原因可就不是因为饱满的肌肉了,而是身上羽毛填充的结果。

如果有人把猫头鹰的羽毛理光,就会发现有点像秃了毛的鸡。如果看到淋湿了水的猫头鹰,也会发现猫头鹰的羽毛收缩起来,大脸会瞬间变小。

所以说,看着脸大身体圆胖的猫头鹰其实是虚胖,厚实的大量羽毛甚至还能遮住猫头鹰的腿部,这就导致猫头鹰腿部虽然不短却容易被看成小短腿。

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猫头鹰腿其实不短,图源scienceabc.com

那猫头鹰脸上长这么多羽毛是干什么用的呢?

2022年根据大灰鸮这种猫头鹰的相关研究,学界发现它们身上羽毛形成的大脸盘有利于声音的传播,方便它们听见猎物的声音。

羽毛在它们的脸上排列出放射状的面盘,可以聚拢声波来放大声音,找到黑夜静悄悄中偷吃东西的老鼠。而它们大脑里面负责听觉的区域也更为发达,自身羽毛结构有利于进行悄无声息的飞行,以此兼容这一身“耳听八方”的配置。

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图为大灰鸮,图源365daysofbirds.com

当然,也有一些猫头鹰没有太大的脸盘,例如北鹰鸮(Ninoxjaponica),这些猫头鹰就不那么依赖耳朵,而是主要依靠视力。

它们比起那些大脸盘的猫头鹰看着也更有点“鹰”的模样。这些“鹰”模样的猫头鹰当中也有不走晚间出行“传统”路线的,白天也出来活动。

事实上,猫头鹰大家族在四五多千万年前的时代也是走白天出行的路线的,和今天多数老鹰一模一样,欧洲大陆和美国怀俄明州等地的化石就是证明。

这些早期猫头鹰爪子也同今天夜行的猫头鹰形态差距很大,反倒是类似于老鹰的爪子。只不过后来的演化过程中,很多猫头鹰放弃了白昼的厮杀,转而选择了在晚上苏醒,开启月夜下的猎杀,爪子的形态也改变了。

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有时候白天也“出门”的短耳鸮

拍摄于国家动物博物馆

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在美国发现的早期猫头鹰骨骼化石,图源newsroom.taylorandfrancisgroup.com

注:有少数猫头鹰白天也会活动,这些白天出来的猫头鹰眼睛虹膜颜色比较浅。例如短耳鸮,北极的雪鸮也是一个典型的例子,常见的纵纹腹小鸮会在清晨黄昏出来抓老鼠。

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纵纹腹小鸮标本,拍摄于国家动物博物馆

其他大脸动物

有圆脸的动物并非只有猫科动物和各种猫头鹰,另外一些动物也演化出了圆脸,比如说雄性的红毛猩猩(Pongo)。相比于女同胞,公的红毛猩猩体重更大且有一张“大脸”。

这背后是大量肌肉脂肪在支撑。大脸下面是巨大的喉囊(pendulouslaryngealsacs),这个喉囊是便于它们唱情歌的利器。

大脸庞下面的喉囊会唱歌,也会发出声音。以此告诉其他的雄性红毛猩猩切勿靠近自己。如果两个公猩猩都喜欢上了一个对象,那就只有死斗一场了。

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大脸的雄性红毛猩猩,拍摄于天津动物园

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小脸的雌性红毛猩猩,拍摄于天津动物园

我们熟悉的国宝大熊猫也是圆脸且具有短的吻部,脸上附着有大量用于咬的肌肉,但是它们的圆脸和短小的吻部主要不是用来对付肉类,而是咬断坚硬的竹子。

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大熊猫头骨,拍摄于西宁野生动物园

狗其实是灰狼的亚种,当然很多品种的狗,例如小个子的约克夏犬,北京犬,法国斗牛犬等,相比于野生亲族面目全非——它们的口鼻部分变得很短,看着也是短圆脸。这当然不是为了加强咬合力,而是人为一代又一代选育的结果。

这样的选育也给狗的健康带来不少麻烦,例如口鼻部分变短带来了鼻腔也变短,这就导致呼吸道的相关疾病成了这些品种狗的心腹大患,也缩短了它们的平均寿命。

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短小脸部的家犬,拍摄于天津市

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圆脸法国斗牛犬,图源bulldogs.netlify.app

所以,动物演化的“大圆脸”还真不是同样的原因,这背后也藏着关于生物演化的绝佳秘密。

END

参考文献

McMillan KM, Bielby J, Williams CL, Upjohn MM, Casey RA, Christley RM. Longevity of companion dog breeds: those at risk from early death. Sci Rep. 2024 Feb 1;14(1):531. doi: 10.1038/s41598-023-50458-w. Erratum in: Sci Rep. 2024 Apr 16;14(1):8772. doi: 10.1038/s41598-024-59331-w.

Diet and habitat associations of bush dogs Speothos venaticus in the Interior Atlantic Forest of eastern Paraguay Published online by Cambridge University Press: 14 January 2005

Tamagnini, D., Meloro, C. & Cardini, A. Anyone with a Long-Face? Craniofacial Evolutionary Allometry (CREA) in a Family of Short-Faced Mammals, the Felidae. Evol Biol 44, 476–495 (2017).https://doi.org/10.1007/s11692-017-9421-z

Demythologizing Arctodus simus, the ‘Short-Faced’ Long-Legged and Predaceous Bear that Never Was Borja Figueirido, Juan A. Pérez-Claros, Vanessa Torregrosa, Alberto Martín-Serra, Paul Palmqvist J. of Vertebrate Paleontology, 30(1):262-275 (2010). https://doi.org/10.1080/02724630903416027

Nie, Y., Wei, F., Zhou, W., Hu, Y., Senior, A. M., Wu, Q., ... & Raubenheimer, D. (2019). Giant Pandas Are Macronutritional Carnivores. Current Biology. https://doi.org/10.1016/ j.cub.2019.03.067.

Machovsky-Capuska, G.E., Senior, A.M., Simpson, S.J., and Raubenheimer, D. (2016). The multidimensional nutritional niche. Trends Ecol. Evol. 31, 355–365

Carnivore Dental Adaptations and Diet: A Study of Trophic Diversity within Guilds January 1989 DOI:10.1007/978-1-4613-0855-3_16 In book: Carnivore Behavior, Ecology, and Evolution (pp.410-436)

Solé, F., R. Smith, T. Coillot, E. De Bast, T. Smith. 2014. Dental and tarsal anatomy of 'Miacis' latouri and a phylogenetic analysis of the earliest carnivoraforms (Mammalia, Carnivoramorpha). Journal of Vertebrate Paleontology 34(1): 1-21.

frenchbulldogsclub.org

Spaulding, M., and J. J. Flynn. 2012. Phylogeny of the Carnivoramorpha: the impact of postcranial characters. Journal of Systematic Palaeontology 10:653–677.

张凯,沈雪丽,刘凯怊,等.猫科动物的分类——分子系统学框架和化石证据.动物学杂志, 2023, 58(1): 1-29.

Bellani GG. Felines of the world: Discoveries in taxonomic classification and history. Academic Press, 2019.

Early Eocene fossil illuminates the ancestral (diurnal) ecomorphology of owls and documents a mosaic evolution of the strigiform body plan Gerald Mayr, Andrew C. Kitchener First published: 07 August 2022https://doi.org/10.1111/ibi.13125

Gerald Mayr et al. Skeleton of a new owl from the early Eocene of North America (Aves, Strigiformes) with an accipitrid-like foot morphology. Journal of Vertebrate Paleontology, published online July 28, 2020; doi: 10.1080/02724634.2020.1769116

Great Gray Owls hunting voles under snow hover to defeat an acoustic mirage

Christopher J. Clark, James Duncan and Robert Dougherty

Published:23 November 2022https://doi.org/10.1098/rspb.2022.1164

Functional constraints on tooth morphology in carnivorous mammals Peter D Smits 1,Alistair R Evans 1BMC Evol Biol. 2012 Aug 16;12:146. doi: 10.1186/1471-2148-12-146

公众号动物博览科普文章 猫脸圆,狗脸长,竟是因捕猎习性不同?

《大猫和它们的化石亲戚》

维基百科参考内容

作者:大清神龙

责编:董小娴

审核:刘鲲 李培元

评论
科普中国●yling
庶吉士级
动物的“大圆脸”演化原因各不相同,这背后体现的生物演化秘密十分有趣。猫头鹰长了个“猫头”,以及其他大脸动物,这些都是动物在适应环境、获取食物、抵御天敌等生存需求下,经过漫长的时间逐渐形成的独特特征,也让我们看到了生物演化的多样性和奇妙之处。
2024-12-20
科普科普知识的摇篮!
大学士级
在神奇的动物世界,猫科动物因吻部和颧弓而圆脸,猫头鹰靠羽毛虚胖成圆脸。红毛猩猩、大熊猫等也有圆脸,背后皆藏着生物演化的奇妙秘密,令人惊叹。
2024-12-20
畜牧兽医知识科普
举人级
读了这篇文章,我对动物头部的形状有了更深入的了解。原来,不仅仅是猫头鹰和猫科动物,很多动物的头部形状都是为了适应环境和生存需求而演化的。自然真是奇妙!
2024-12-20