分享生活百科知识

注册/登录|最近发布|今日推荐

主页 综合百科生活常识数码科技传统文化互联网健康时尚影视娱乐教育学习
当前位置:首页 > 综合百科

既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?

提问时间:2023-07-05 11:39关键词:运动,动物,平原

既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?

点赞1、固原市 网友:巴黎春

轮子确实是个好东西,从古代的战车,到如今的汽车,轮子就是这些工具的“腿”,将一辆汽车放在一个陡坡上,轻轻一推,车在没有启动的情况下会越跑越快,但是,对于动物来说,这两条或者四条腿就得不到这种效果。

既然轮子这么好,为何地球上150多万种动物都没有轮子形态的腿,或者干脆将身体进化成轮子的形态呢?这是个看似简单,实则复杂的问题。

动物进化成轮子形态是什么样子?

动物想要进化出轮子的形态,要么是腿部是轮子,要么是身体是轮子。

我们先来看身体是轮子。身体是轮子,就需要动物完全蜷缩成一个球,由于口、鼻等相对脆弱的位置要保护,所以口鼻只能在内侧,而且由于头是动物最重要的部位,所以头在蜷缩时,也只能在里面,不能一直受到地面的摩擦和撞击。

在这个前提下,动物的整个体背形成一个完美的圆,这样轮子形态就诞生了,这个形态可以参考一下鼠妇。

其次是腿是轮子。腿是轮子乍一看很简单,只需要把腿弯成一个圆就行了。但事实上,我们还要考虑两个问题:平衡和稳定性。动物拥有轮子腿,想要平衡就得每一条腿都成为轮子,比如人两条腿就两个轮子,马四条腿就四个轮子,这才有平衡性可言,不然总是跑偏,显然是不合理的。

再有就是稳定性了,腿变成轮子还是不行的,因为如果是单纯的一个轮子的话,它的稳定性是非常差的,这一点可以参考轮子出现后所有轮子的设计都是里面有辐条的。

那动物如何出现这些辐条呢?答案只有一个:进化出无数条腿,那为什么是无数条腿呢?因为动物的腿都是有粗细的,组成一个较大的轮子就是靠脚,所以显然腿越多,轮子外围的缺口越少,越稳定。

因此,动物如果进化出轮子的身体或者腿的话,要么就像鼠妇蜷缩起来那样,要么就是有无数条腿组成了一个轮子腿。(下图中圆环是由动物的脚组成的,显然这些辐条就是腿了)

看完了形态,我们再来看一下为何动物没有进化出轮子?

世界上生存着超过150万种动物,它们每一种又有庞大的数量,而每一只动物都会发生基因突变,所以轮子腿或者身体雏形的突变不一定没有出现过,毕竟基因突变是无序的。但是,基因突变想要保留下来必须要经过自然选择,这就是进化的机制。

从目前的动物看,没有轮子形态的身体和腿就证明这种基因突变即使出现了,也没有经过自然选择的考验,那么,到底是什么原因让这种看似有利的基因突变没有得到保留呢?我们轮子身体或者腿的弊端来找一下答案。

第一:轮子其实并没有那么高效

虽然汽车跑得快,全靠轮子带,但其实,轮子在动物身上并没有那么好用。首先,轮子在下坡时,是非常容易失控的,这也是为什么汽车装了轮子还得在轮子上装刹车的原因,但是,如果出现在动物身上,刹车就是个问题了,这就会导致一些进化出这种形态的动物下个坡出了“车祸”就报销了。

其次在上坡时,轮子其实比双腿或者四条腿行走更加吃力,因为带着轮子想要移动就必须有源源不断的动力,这样才能保证轮子的整个周长都能接触到地面。

除此之外,即使在平地上,轮子也不见得更高效,不信你把车推到草坪里试试,显然没有两腿走路更快。

因此,轮子之所以高效是因为出现在了它应该出现的位置,显然出现在动物的身体上是低效的。

02 进化的难度

动物如果身体想要进化成轮子,那么必须要有一个非常坚硬且耐磨的体背,这样在滚的时候才不会被磨伤身体。但是,坚硬和柔软是相互矛盾的,想要耐磨就得坚硬一些,想要蜷缩成球就得柔软,解决方案只有两个:像节肢动物那样,有外骨骼,且身体分节或者像穿山甲那样有个粗、宽且长的尾巴。

但是,生命的进化是由简单到复杂,而节肢动物算是进化相对低级的生物,想要让哺乳动物“退化”成节肢动物,显然是不可能的。而像穿山甲那样,体型也限制了,想想鳄鱼就相当于大个的穿山甲,想要把鳄鱼团成球,除非将它折死。

动物如果是腿部成轮子的话,也非常的困难,因为地面上并不是完全平坦的,有坑洼、有各种大大小小的石头,所以,轮子在高速运作时,一旦遇到这些坑洼和石头就容易发生受力面变形的问题,如下图:

所以这种损耗是非常大的,一旦变形,就是骨骼出现了问题,这显然不是敲打几下就能回来的,而且轮子腿必须有多条腿作为轮子的支撑轴,这就需要动物进化出无数条腿,这个难度不亚于让蚂蚁统治地球。

第三:有了轮子身或者腿死得更快

如果动物把身体进化成轮子,那么头在轮子内侧,这样动物在逃走时是失去了视觉的,看不到前面的路去滚,无论滚得多快,一旦遇到树木或者岩石,非但要承受巨大的撞击力,还会导致自己无路可逃,这无疑是在找死。

如果是腿成了轮子,速度拉慢,在遇到危险时,确实能跑,但是我们可以想一下在高速上,我们如果大幅度地动一下方向盘会怎样?没错,轻则汽车连续的打转,重则翻车。而轮子腿也是这样的道理,因为环境不可能是一马平川的,所以动物在奔跑时需要及时地调整自己的方向。

但是,如果是轮子腿,一旦你想要改变方向,就相当于我们在高速行驶时大幅度的打方向盘,是极容易人仰马翻的。这不是更容易死掉吗?

速度快不一定靠轮子

虽然自然界中,动物没有进化出轮子形态的身体和腿,但是这依然没有阻挡它们向更快的速度演化,比如陆地上跑得最快的动物猎豹,它们的时速可达110公里每小时,在这个速度下,已经没有陆生动物可以与之匹敌了。

当然,猎豹为了极致的速度也做出了牺牲,比如作为一种大猫,它的身体长度有了,但是非常的纤细,2米多的体长竟然只有平均40公斤的体重。这让它们见到其他大猫只有逃命的份,而且捕猎的猎物也只能是中小型的羚羊。

而且为了在奔跑时拥有更好的抓地能力,它们原本随时可以缩进爪鞘里的利爪也变得不能自由伸缩,这失去了一件重要的杀伤性武器。

所以,猎豹被许多人称之为“进化到死胡同的动物”,不过,从猎豹、鸵鸟、羚羊等善于奔跑的动物身上,我们也看到了速度不一定需要轮子形态的可能性。

总结

我们之所以会觉得轮子适合运动是因为它们出现在了车上,而且是与刹车、转向等多方面的设计共同作用下才高效。

如果是单独地将轮子放到动物身上,这非但不能让动物跑得更快,还会让它们加速被自然选择淘汰掉,因此,在地球上如此多的物种中,可能出现过像轮子形态演化的动物,但是弊大于利,注定通不过自然选择。

点赞2、湘乡市 网友:一生热爱

平原地区的地形也不会像柏油马路一样平坦,依然是凹凸不平的,长着几条腿的生物运动适应性更好,而且轮子的结构对于生命体太复杂,细胞间连接难以形成。

轮子是轴和轮等部分组成,化滑动摩擦为滚动摩擦,可以降低运动的阻力,但是多细胞生物体间的细胞却有多种连接方式,形成稳固的生物组织,轮子结构中无法通行神经血管等生物组织,所以多细胞生命难以形成轮子的结构,只在细胞分子层面有类似于轴、活塞的构造。

但是地球生物在进化的过程中,也确实向降低运动摩擦这个方向演化,关系到生物体内能量的保存和应用,多足动物的关节面都覆盖着光滑的软骨,关节腔中都充满润滑性好的液体,原理是类似于轮轴的构造,运动时关节面之间也是相对滚动的而没有相对的位移,也是降低了滑动摩擦,十分便于生物运动,且多足的构造对生物来说运动适应性更好,路面崎岖不平也不要紧,不像轮子一样坡度太高就难以爬上去了。关节向各个方向都有一定转动的能力,配合着也可以变形的脊柱等生物结构,在复杂的生物控制系统下可以实现精细的功能调节,适宜的地形场景超出轮子。

关节不仅仅有便于运动的特征,由于关节腔内有一定空隙和液体成分,还有一定的缓冲能力,也是便于动物运动的一个因素;关节以关节面为支撑点形成杠杆系统,肌肉肌腱组织为传动系统,关节处较小的动作幅度就能形成关节远端较大的运动幅度。而且关节的结构一般不能360°无死角旋转,且与各种生物的运动特征相似,动物向前运动的时候,身体的支撑点在前后肢转换,当前肢受力的时候,整个身体有绕着前肢相对向前转动的趋势,如果前肢的关节反向,运动时的冲击力会使关节一下子弯下去就容易翻跟头,而关节结构却形成了类似于“抱死”系统的结构,能够防止动物运动时翻跟头。

综上,对于动物而言,关节构造更适于多变地形的运动,因此成为动物界一种主流的结构形式,不管是脊椎动物还是昆虫(外骨骼间构成)都有关节结构。

点赞3、潮州市 网友:人烟稀少

问题中的第一句话就不严谨:轮子适合运动吗?轮子或许是效率最低的一种运动方式,要知道轮子本身是不能自己动的,必须依靠外力才可以,这个外力就是机械传动系统,这个系统必须自己先动,然后才能让轮子动起来,这在自然界中是相当低效的运动方式。

况且,所谓的平原,远不是“平的”,如果真的是平的,我们就不用修那么多路了,汽车直接就可以在平原上形式?那是不可能的。

本质上来讲,这就是进化论中的“物竞天择”决定的,轮子形态并不是生物进化中需要的。进化的本质是适应环境,而轮子的形态一点也不能适应环境。适应环境的表现形式也绝不仅仅是运动,包括捕食,躲避天敌等都是适应环境的一种表现形式。就比如在捕食的过程中,即使有绝对平坦的路面存在,如果存在一个进化出轮子形态的物种,除非被捕食的物种也一直在平台的路面上奔跑,否则具有轮子形态的物种是不会捕获到任何食物的,其他物种只要能飞起来或者跑到地势比较陡峭的地方,轮子形态的物种就会饿死然后灭绝!

“轮子适合运动”只是我们生活中的一个错觉,对于拥有智慧的人类来说却是有这种概念,因为我们人为地修建出了如此多的非常平的路面。但对于大自然来说,想要自然地出现如此多非常平的地势几乎是不可能的。

而地球上大多数物种进化出拥有关节的四肢生命形式也是必然的,这种生命形式几乎能在任何地势上活动生存,关节本身拥有很强的精细调节能力,关节之间拥有一定空隙,同时还有软骨和液体成分保证关节的活动自如,这些功能都是轮子做不到的。

点赞4、中山市 网友:逐梦i

这是一个很有趣的问题,回答这个问题首先我们应当分析一下机械轮子跟动物蹄子这两个物体的不同之处。动物们的蹄子及腿脚是经过多少万年进化而来的,适合山地,平原,草地上行走,蹦跳,奔跑,还能在水中游泳,潜水,不管是多少只腿的动物都能保持自己的平衡,而且有指甲保护自己的磨损部位,走起来可以根据自己的意念随意快慢,所以说动物们的腿脚是一款简单,高效,方便的实用工具。现在我们再来分析一下轮子的作用,轮子的存在也就是几千年的历史吧,是人类走向文明的第一步,人们在生活劳动中发现轮子方便移动,高效节能,所以一直以来人们对他情有独钟,不断改进它,随着机械化的发明,更是赋予了它神圣的使命,高铁,汽车,飞机,无处不在,不过,它有它局限性,它只能在平地,轨道上特定的环境下行驶,不能随随便便的离开这些场所,一旦离开就不灵光了。综上所述,我们发现提问题的人,脑袋已经被门夹过了,因为问反了,不是动物腿脚进化成轮子,而是应当轮子什么时候能进化成动物的腿脚,好在,人们已经在大力研究智能机器动物了!


点赞5、昌都市 网友:獨尊寵妃

鼠妇又名鼠负、负蟠、鼠姑、鼠黏、地虱等,是甲壳纲(Crustacea)等足目(Isopoda)潮虫亚目(Oniscoidea)潮虫科(Oniscidae)鼠妇属(Porcellio)动物的俗称,全世界有150种以上,多为广布的世界性种。它们身体大多呈长卵形,从海边一直到海拔5000米左右的高地都有它们的分布。中国常见种有鼠妇、光滑鼠妇等。关于鼠妇的记载最早可见于《本草纲目》虫部。

中文学名

鼠妇

别称

潮虫子、潮虫、团子虫、地虱婆、地虱子、西瓜虫等

//~~~~~~~~~~

这个不是自然界中轮子的形态?别告诉我,你没见过皮球虫。没见过皮球虫滚过?



点赞6、沧州市 网友:完美谢幕

如果进化成轮子的形状,就会;

第一,滚动的时间长了,脑袋会晕!

第二,滚动时,受力面积大,怕树枝和刺扎着了,怕痛!

第三,外皮会变硬,皮肤容易痒,痒了还没有手挠!

第四,滚动时,眼睛看不清,最怕掉到坑里出不来!

第五,皮子滚坏了,你用什么做皮衣,皮沙发!



点赞7、鸡西市 网友:亡心忘

这是多么可笑的提问呐!为什么动物没有进化出轮子般的身体。

动物起源于一个原始的个体,而发展进化成为无数具有四肢的动物。

这个四肢已经成为身体固化的遗传基因,怎么能够再进化成为轮子。

轮子在行动中有许多的限制,比如陡峭的山崖,轮子上不去,而有四肢的动物就能够爬上去。

猴子主要栖息地在树林里,生活在树上,轮子能够上去吗?

猴子也只能用四肢爬上去,寻找食物。

这些都决定了轮子在动物的生存环境中没有用。轮子是在人类发明了运输工具的时候,在平坦的道路上轮子能够发挥作用,这个是人造环境,而不是野生环境。在野生环境中轮子没有用。

点赞8、浏阳市 网友:萌城少女

轮子只适合于机械运动,在平地上运动,并不适合于急转弯等,尤其是在下坡或停下来是需要刹车的,更不适合在陡峭的山坡,茂密的丛林等地方运动。

脊椎动物的进化是由水到陆地,由鱼鳍到四足爬行,再到四肢直立奔跑,最后变为两足直立行走和翅膀飞行。

动物最先在水里生活,如鱼。后来在树林里生活,因为那里有丰富的食物。所以,鱼最先进化出鱼鳍,后来进化出四肢。有四肢的动物运动时,或停下来时,不需要刹车。而平地上运动的车辆,都需要有独立的刹车系统。这对动物来说,就需要额外增加器官,反而是不利的。

再说了,生物的进化是遵循进化规律的,即基因突变,自然选择,适者生存,否则,生物就会灭绝。

所有的脊椎动物都是3.67亿年前生活在水里的肉鳍鱼进化来的,鱼的胸鳍进化成前肢,腹鳍进化成后肢,最早进化成的陆地动物是鱼石螈,犹如现在的娃娃鱼,在3.06亿年前进化出始祖单弓兽,犹如现在的蜥蜴,始祖单弓兽在2.05进化出摩尔根兽。

摩尔根兽是最早四足哺乳动物,在5500万年前,哺乳动物进化出最早的灵长类,阿喀琉斯基猴,1300进化出最早的森林古猿,700万年在非洲进化出乍得人猿,390万年前,进化出阿法南方古猿,200万年前,进化出最像人的匠人,退去了体毛,……直到30万年前,非洲才出现了我们的直接祖先——智人。我们的祖先大约在16万~5万年前,走出非洲,先后到达亚洲、欧洲,大约15000年前,迁徙到北美洲和南美洲。

生物的进化是随机的,偶然的,只受到自身基因突变,自然选择的影响。

生物的进化遵循三大原理

一是继承性原理,任何器官都不会凭空产生,都是在原来生物器官的基础上进化来的,比如鸟的翅膀是由长毛恐龙的前肢进化来的;鸟的羽毛是由爬行动物的鳞片进化来的,恐龙的牙齿是由鱼鳞进化来的;人的肺是由鱼鳔进化来的,……

二是可拆分性原理,就是动物的器官都是独立进化的,如鱼由两个缸的心脏,进化成人,就是四个缸心脏。

三是简单有效原理,即没有必要的器官是不会进化出来的,如植物不会进化出四肢,老虎不会进化出翅膀等。

点赞9、镇江市 网友:半世倾尘

额,不知道你有没有看过越野车陷在泥坑里出不去,泥坑能陷住几百马力的汽车,但是陷不住有灵活四肢一马力的动物[捂脸]

点赞10、开封市 网友:半醉慵容

不得不说,这个提问者对物理学、生物学、机械原理等一无所知。轮子是所有复杂运动体系中最差劲的方式之一,要不,你把轮式装甲车开到华山上面去试试?


呵呵,就算在平原,这个世界上99.99%的地面是不适合轮子运动的,如果不信,提问者可以将自己的宝马开到沟里,四轮悬空试试……甭说宝马车了,有的沟沟坎坎,连坦克、履带式挖掘机都不敢轻易通过,遑论什么轮子?


人类为了利用好轮子,不得不在地表死命地铺路架桥,因此占据了不少农田,否则汽车真的是一个累赘。


[看看,这辆车子自己能爬上来么?]


咱们陆地上的动物,除了软体动物和蛇类,其余的基本上依靠杠杆原理运动,无论是具备外骨骼的昆虫,还是内骨骼的爬行动物、哺乳动物,或者是鸟类。依靠的是肌肉拉动关节两端大大小小的骨头,产生运动效果。关节是支点,不同的骨头产生力矩帮助运动。


拥有爪子的动物,可以利用尖爪,扣住物体的缝隙,借用杠杆力量,把自己拉伸到某个角度或者平面,实现攀爬、奔跑,要是轮子,只能原地打转。

如果爪子不够尖利,有的动物比如灵长类,可以抓握,实现攀爬,一双厚实宽大的脚掌踩在地面,可是比轮子要稳当许多?何况,很多动物是四肢着地呢?


点错了进化科技树,对于生物来讲,是灭种的危机,动物们进化了数十亿年,留存下来的都是成功者,那些有花花肠子、胡思乱想的动物,都已经成为标本、化石了。




知识推荐

八哥问答——日常生活学习知识分享。 垃圾信息处理邮箱 tousu669@163.com 网站地图
icp备案号 闽ICP备2023007808号-3 不良信息举报平台 互联网安全管理备案 Copyright 2023 www.12606.com All Rights Reserved