为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

自然界中的动物千奇百怪,就拿鼻子来说吧,并不是所有的动物都有鼻子,比如昆虫是没有鼻子的,但是它们的触角代替了鼻子的功能。而脊椎动物,作为进化地位最高的类群,身体结构最为复杂,有了明显的鼻,而且所有脊椎动物的鼻子都在脑袋上,这到底是为什么呢?我们今天来聊动物的鼻子。

为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

想要弄清楚脊椎动物的鼻子为何在头部?先要弄清楚鼻子的作用。鼻子对于动物来说有两个作用:第一是辅助呼吸,第二是收集气味。我们分别展开了说一下鼻子的这两个作用。

辅助呼吸的鼻子

鼻子通常有两个鼻孔,不过,像许多鱼类甚至有四个,只是这四个鼻孔是两个相通的而已,而且对于鱼类来说,鼻子辅助呼吸的能力几乎没有,因为鱼是通过吞咽水进而经过鳃部过滤呼吸的。

为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

除了鱼类,其他的脊椎动物鼻孔则是重要的辅助呼吸的工具,而且在非奔跑状态下,动物呼吸主要靠的是鼻子,这是因为相比较用嘴巴呼吸,鼻子有许多的优点,比如鼻腔内的鼻毛能够对空气进行过滤,防止一些颗粒物被吸入呼吸道,同时鼻腔还会对吸入的空气加湿、加温。

除此之外,对于一些动物来说鼻子的呼吸能力还能帮助它们更好的利用体内的水分,比如沙漠之舟骆驼,它们两个狭长的鼻孔就能够在呼吸时有效的将呼出气体中的水分回收掉,将水分的利用最大化。

为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

收集气味的鼻子

大多数的脊椎动物交流除了靠声音外,就是气味了,气味对于大多数动物来说不仅可以标记领地,判断同类异性是否发情,还能及时的发现躲在暗处的猎食者,而捕捉气味,靠的通常是鼻子,这是因为动物的鼻腔中含有大量的嗅觉细胞。

当然,也有脊椎动物是例外,它鼻子的能力稍微差一些,比如蝮蛇靠的是颊窝感知周围动物释放出的热辐射,眼镜蛇科下的蛇类靠的是蛇信去收集空气中的气味颗粒等等。

不过,尽管如此,对于大多数的脊椎动物,鼻子确实是主要的气味收集器官。了解了鼻子的大致作用,我们再来看一下脊椎动物的鼻子为何不长在其他部位,而是在脑袋上?

为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

为何脊椎动物的鼻子长在脑袋上?

从呼吸的角度看,脊椎动物的鼻子长在脑袋上似乎不太合理,因为从表面上看,想要让呼吸更加高效,缩短鼻子与肺部之间的距离才是对的,按照这个理论,鼻子长在动物的腹部或者背部靠近肺的地方才更有利。

但是,我们忽略了一个重要的问题,那就是脊椎动物的进化过程。所有的陆生脊椎动物都是由原始的鱼类登陆后进化而来的,而在鱼类登陆之前,它们已经有鼻子这个器官了。

为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

而对于鱼类来说,鼻子并不能用来呼吸,而是单纯的用来分析气味的,所以,脊椎动物鼻子最早的作用就是分析气味,同时原始鱼类的鼻孔都在脑袋上而不是其他的位置,这就导致了在登陆之后,这个器官也没有发生位移。

只是相比较鱼类,其他脊椎动物在登陆之后,通气的四个鼻孔变成了两个,不过另外两个并没有消失,而是进化到了口腔之中,虽然大多数陆生脊椎动物另外两个鼻孔很难看到了,但是当我们用鼻子吸气时,气体直达器官靠的就是那两个“消失的鼻孔”,而且鱼类在向陆生脊椎动物演化的过程中,两栖动物属于过度物种,所以我们再掰开两栖动物的嘴巴时,依然能看到隐藏到口腔中的两个鼻孔。

为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

弄清楚了脊椎动物鼻孔的进化过程,我们再来看一下关于呼吸的那些事。鱼类进化成陆生脊椎动物的同时,呼吸器官由原本的鳃部变成了肺,而演化出肺的器官其实就是鱼鳔。

肺演化出来之后,仅仅是靠嘴巴就很难满足动物的需求了,尤其是在奔跑时,身体需要大量的氧气,同时产生大量的二氧化碳,此时鼻子另外一个功能出现了,那就是辅助呼吸。为了让鼻子呼吸的能力最大化,陆生脊椎动物“消失的鼻孔”逐渐的向下位移,更加靠近气管和肺部,这样吸入的气能更高效的进入到肺,同时肺部产生的二氧化碳也能尽快的排出体外。

为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

而作为进化的中间类群,两栖动物要么是皮肤可以辅助呼吸,要么是很少会进行剧烈的运动,嘴巴的呼吸就足够用了,所以它们只能把内鼻孔隐藏在了口腔里,起到很小的辅助呼吸作用。

同时,鼻子之所以没有发生位移到其他身体部位的情况,最主要的还是陆生脊椎动物对嗅觉的依赖性,显然鼻子离头部越近,当鼻腔内的嗅觉细胞接触到气味颗粒时,神经传递的距离越短,越有利于动物利用嗅觉尽快的锁定一些信息。

为何脊椎动物的鼻子都长在脑袋上?

最后

所有脊椎动物的鼻子都在头部,这是因为脊椎动物最早的祖先鱼类的鼻孔就在头部,这是它原本是它们分析水中气味颗粒的一个器官,登陆后,才逐渐的拥有了辅助呼吸的能力,在数亿年的进化中,鼻子这个器官没有发生大的位移,其实主要也是越靠近大脑,鼻子就“越灵敏”,所以,即使继续演化,脊椎动物的鼻子也不会跑的别的地方去。

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