没有哪个脊椎动物(鱼类、哺乳动物、鸟类、爬行动物或两栖动物)有奇数个四肢。尽管有这种“被禁止的表型”,但一些动物似乎使用其他身体部位作为第三或第五“肢体”从一个地方移动到另一个地方。
例如,虽然鹦鹉不能用翅膀进行抓握,但它们会通过伸出头部并用喙抓住树枝或其他表面来攀爬。然而,尚不清楚头部是否充当推动鸟类的“第三肢”,或者它是否仅用于稳定,喙钩入表面以获得支撑。此外,虽然许多研究都强调了鹦鹉令人难以置信的智力,但对其运动行为的研究确很少。
近日,纽约理工学院骨科医学院 (NYITCOM) 的研究人员首次发现鹦鹉确实使用头部作为推进力的第三肢,并分析了一种叫做红脸爱情鸟的小鹦鹉的攀爬状态。该研究成果发表在最新一期的英国皇家学会学报 B杂志上。
研究人员设计了一系列实验,让鹦鹉爬上一条人造垂直跑道,跑道的角度从零到 90 度不等。两个高速摄像机捕捉到它们的运动,而安装在跑道后面的一个小型测力台测量每个身体部位与跑道接触时喙、后肢和尾巴产生的力。
当以 45 度角爬升时,鹦鹉的喙首先接触到跑道,当以 90 度角爬升时,产生的力与后肢产生的力相当。事实上,鹦鹉喙产生的力与人类或其他大型灵长类动物在攀爬过程中的四肢产生的力相等或更大。相比之下,鸟的尾巴产生的力最小,这表明尾巴仅用于支撑而不是作为额外的肢体。该研究指出,鹦鹉的解剖结构可能经过多年演变以支持这些足智多谋的攀爬行为。
论文的主要作者说“虽然许多鸟类垂直攀爬,但到目前为止,鹦鹉是唯一已知将头部作为第三肢的鸟类。随着时间的推移,这种行为似乎需要神经肌肉发生变化,包括产生额外力量和改变脊髓神经回路的颈部屈肌。
动物运动进化专家格拉纳托斯基认为,鹦鹉创新的攀爬行为也可能将它们与其他动物区分开来。
“虽然众所周知,幼年大熊猫在上升垂直表面时会横向摆动头部,似乎将头部用作'第五肢',但它不会与表面接触。将头部用作推进肢代表了一种进化上的新奇,据我们所知,这只存在于鹦鹉身上,”格拉纳托斯基说。“我们希望我们的发现能够加深我们对动物如何利用不寻常的解剖结构来采取全新的行为的理解。”
该项目是针对鹦鹉运动行为的一系列研究的第一步。鹦鹉是一种古老的树栖生物,在行为和解剖学上与现存的灵长类动物有许多相似之处。在接下来的几年里,Granatosky 和他的实验室将致力于了解鹦鹉异常运动行为的解剖学和神经肌肉基础,以开发模拟这种运动的仿生机器人系统。