谈起马,很多人第一反应就是“跑得快”。马不停蹄、万马奔腾、春风得意马蹄疾,这些词全和速度、力量绑在一起。但小朋友不知道的是,马为了奔跑,身体早就进化成一台精密的跑步机器。咱们就从“跑得快”开始,把马身上那些厉害本事一个个拆开看。
马腿几乎没有肌肉,怎么还能跑那么快?
马看起来浑身肌肉,可仔细看它的腿,其实挺细的。解剖学结构显示,在腕关节和飞节以下,马的腿部几乎没有肌肉,全是骨骼、肌腱和韧带。腿上没肌肉,跑起来靠什么发力?
答案藏在锁骨上。以马为代表的有蹄类动物舍弃了锁骨,肩胛骨全靠肌肉“挂”在胸腔两侧。这让它们肩部前后活动的范围更大,能跑出更舒展的步幅。大长腿、大步伐,再配上轻盈强韧的腿部设计,马注定要一生驰骋。
马蹄是个精妙的飞奔利器,也是个脆弱组合
“无蹄则无马”,马蹄的厉害之处值得单独说。马蹄底部有个三角形的“蹄叉”,是一块有弹性的角质结构。奔跑时,它随着马蹄抬起落下,把血液从马蹄和腿部来回循环,维持蹄部血液循环,提高奔跑效率,被称为马的足部心脏。
但马蹄也很脆弱。如果用人腿来理解马腿,马其实是用趾尖跑步。马属于奇蹄目动物,蹄子相当于人的脚趾尖,着地部位是第三指节。马蹄后面还有块骨头叫蹄骨,X光下看有点像削尖的三角形刀片。马蹄和蹄骨之间全靠一种类似瓦楞纸的组织“蹄叶”做支撑。马一旦因为外伤、劳累、超重等因素患上蹄叶炎,基本治不好,只能延缓。对赛马来说,蹄叶炎就意味着职业生涯结束。
修马蹄、钉马掌,马为什么不疼?
答案很简单:不疼。修马蹄、钉马掌的部位都在蹄壁,也就是马蹄表面的角质层。角质层就像人的指甲盖,没有痛觉。想象一下在指甲盖上打个洞、穿个环,是不是也不痛?
马蹄表面的角质会不断生长,也会因运动产生磨损,属于“用进废退”的部件。马长期运动量不足,就需要修蹄子,削去多余角质,保证四肢肌腱、韧带受力正常。反过来,如果马经常负重、运动量大,或总在硬质地面活动,蹄部角质就会过度磨损,伤及内部组织。这时候就需要钉上蹄铁,既保护蹄部,也能提升抓地力。
只用鼻子呼吸,马怎么保证高速奔跑的氧气供应?
在所有用肺呼吸的动物中,马的肺重量相对于体重的比例非常大。它们的肺平均重量达到7公斤,约占体重的1.5%,是同等体型牛肺的1.5倍大。这么大的肺,让马每次呼吸能吸入60升空气。
但马不像人类可以用嘴巴辅助呼吸,它们只能用鼻子呼吸。原因是马的软腭特别长,跑起来直接和喉部卡在一起,空气无法从嘴进入气管。只用鼻子呼吸,进气效率天然偏低,马怎么破解?
答案是让呼吸与步频同步,也就是呼吸运动偶联。简单说,马在前肢落地时呼出气体,在后肢推动时吸入气体。强大的肺功能、巨大的鼻孔,再加上呼吸运动偶联的呼吸方式,才让马儿能够“策马奔腾”“马不停蹄”。
一天吃14到18小时,马的消化系统有多拼?
俗话说“马无夜草不肥”,马是个名副其实的吃货。马不像牛需要反刍,既然不需要反刍,牙齿和胃就要足够强大。
先说牙齿。马上下各有6对颊齿,包括3对前臼齿和3对臼齿,共24颗。嘴巴正面是上下各3对门齿,共12颗,主要用来啃断草叶、草茎。最奇特的是,马在进化中还保留了4颗犬齿。这套牙齿对比牛羊上颌的“大软垫”,进食效率高、效果好。而且马牙可以终身生长,每年2到3毫米,用来弥补进食时的磨损,保障长期咀嚼能力。
再说马胃。马只有一个胃,胃容量较小,大约8到15升,约占整个消化道容积的十分之一。为了保证进食和消化,马演化出了“少量多次”的进食方式。它们在草原上边走边吃,一天进食时间可以长达14到18小时,胃会持续分泌胃酸,以备随时使用。
跑完一身“奶泡”,马靠什么散热?
除了呼吸散热、人类辅助散热之外,马在高速奔跑过后还会出汗散热,变身“汗血奶马”。根据苏澄宇老师的科普回答,马之所以在剧烈奔跑后身上出现“奶泡”状液体,是因为马的汗液富含一种名为Latherin的蛋白质,渗出体表时因光散射呈现乳白色泡沫状,类似奶泡。正是这种乳状汗液显著提高了马的散热能力。
站着也能睡,马的睡觉系统有多强?
马的睡觉系统最厉害的地方在于可以站立睡觉。马前腿的腕关节、肘关节,后腿的膝关节、踝关节处,有特殊的韧带和肌腱。站立时,这些韧带能自动“锁定”关节,无需肌肉发力就能维持身体平衡,让马在浅眠时仍能保持站立,一旦有危险可立即逃跑。
马的睡觉还有两个特点。一是碎片化睡觉,白天以打盹为主,每次10到15分钟,随时恢复精力,有危险时又能随时跑。二是夜晚深度睡眠,每天近1到2次,每次20到30分钟,且必须躺下。在野马种群中,如果多匹马同时躺下进入深度睡眠,至少会有一匹马保持站立,可能是在监视潜在的捕食者。
“老马识途”“好马不吃回头草”,马身上还有很多新奇好玩的厉害本领,等着孩子去发现。马年到了,带着孩子去赏马、懂马,一起永葆好奇心,去探索这个美妙的世界。
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