乌龟为什么有壳？乌龟为什么会进化出龟壳？其实并不是为了防御. _乌龟

乌龟为什么会进化出龟壳？其实并不是为了防御.
其实这些坚硬的结构在恐龙长期统治之前就开始形成了，它们的形成是有特定目的的。

文章插图
如果回到2.6亿年前，恐龙时代的黎明前夕，旅行到现在的南非,你沿着河岸走，然后,等待，这时候如果你幸运的话，你可能会看到一只手大小的小动物从泥里探出头来。它看起来像一只胖胖的蜥蜴，有鼓鼓的腹部和粗壮的腿。如果你设法抓住它，把它翻过来，你会发现它的两翼会鼓起来，因为它的肋骨特别宽并且扁平，加强了它的底面，就像这个小生物有半个壳一样。尽管外表像蜥蜴，但它实际上是已知最早的乌龟之一。
它于1892年被发现，并被忽视了近一个世纪。但是通过研究这种神秘爬行动物的化石，丹佛自然科学博物馆的泰勒·莱森想出了一个关于乌龟起源的有趣的新想法。他认为它们标志性的外壳进化不是为了防御，而是为了挖掘。他们进化出了挖掘土壤和沙子所需的有力的手臂。在它们成为坚不可摧的移动堡垒之前，它们是专业的挖穴者。
近一个世纪以来，生物学家们一直在争论乌龟是如何长出壳的——这个争论几乎和乌龟本身的移动速度一样缓慢。古生物学家大多认为，这些甲壳是由一种叫做骨性皮肤的骨鳞进化而来的，骨性皮肤也是鳄鱼、犰狳和许多恐龙盔甲的来源。这些鳞片简单地扩展到与肋骨和脊椎骨融合，形成一个坚固的覆盖物。但是发育生物学家不同意，通过研究现代乌龟胚胎，他们推断龟壳是由肋骨进化而来，肋骨逐渐变宽并最终结合在一起。
已知的最古老的乌龟是一种叫做原颌龟的生物，它已经有了一个发育完全(而且非常尖)的甲壳，这意味着它无法告诉我们这种结构最初是如何产生的。在很长一段时间里，它对龟壳进化的研究并没有帮助。
在2008年，情况发生了变化，中国研究人员发现了一只2.2亿年前的乌龟，它的壳只盖在腹部，而不是背部。它被叫做 “半壳齿龟” 。令人惊讶的是，它根本没有骨性皮肤。不过，它的肋骨确实很宽。发育生物学家是对的!

文章插图
古生物学家们知道了一只进化中级的龟的样子后，他们就发现了一些类似模样的新龟。他们还把现存的正南龟化石加入了这个家族，有了这些化石，科学家们可以重建龟壳的进化过程。
首先，下肋骨变得更宽，彼此融合，形成半壳体——腹甲，然后，上肋骨也随之与脊柱合并，形成背甲。(这意味着你不能像漫画上那样把乌龟从壳里拽出来) 。最终，通过复杂的进化过程，肋骨开始在肩胛骨上生长，而不是像你我和大多数陆地上的脊椎动物那样生长在肩胛骨下面。

文章插图
【乌龟为什么有壳？乌龟为什么会进化出龟壳？其实并不是为了防御.】
这就是龟壳是如何进化的。那我们可能要问为什么会这样进化呢？
首先，肋骨及其相关的肌肉有助于肺的充气和充气。如果加宽并融合你的肋骨，会损害你的呼吸能力。第二，如果你是爬行动物，你也会变慢。爬行动物的步态是不规则的，所以它们会将身体侧弯以增加步幅。它们能有效地用整个躯干行走，你可以在科莫多蜥蜴行走的视频中看到。但是宽阔的肋骨阻止了躯干的弯曲，所以乌龟只能靠四肢来提供动力。这也是它们行走速度慢的部分原因。那龟壳能提供什么好处来弥补在呼吸和行走方面的不足呢?
人们会很自然地说，这是为了保护乌龟。但这好像并没有任何意义。乌龟的甲壳当然能起到强大的防御作用，但是像正南龟一样，并不能以此得到保护。它们的并没有覆盖住这些生物的头、脖子或后背。如果保护是重要的，那么沿着鳄鱼和犰狳的骨性皮肤进化路线走下去会更有意义，因为这不会妨碍呼吸或行走。
所以，为了解释龟壳为什么会这样进化，就需要了解为什么付出如此巨大的代价首先要开始扩张肋骨。生物学家通过研究大量的正南龟化石得出了一个新的答案。其中一名8岁的南非男孩发现的一个标本尤其重要，因为它保存了动物的整个身体，包括手和脚。正南龟有很多与众不同的特征，它有一个短的，铲状的头骨，它的手比脚更大更结实，它的肩胛骨和前臂有很大的附着力，特别适合强壮的三头肌，这对于以极大的力量将手臂向后拉更有好处。简而言之，它就像一台挖掘机。现在扩张肋骨就有了意义:它们在铲土的时候会固定住前腿。
但同样的特征也可以造就一个强壮的游泳者，但正南龟有两个挖掘需要，但游泳不需要的特征:1、大爪子，可以分解泥土2、增厚的骨头，可以承受压力。在横截面上观察它的腿时，会发现前一对腿上有非常厚的骨头，但后一对没有。因此，所有的迹象都表明他们是穴居专家。
正南龟通常生活在池塘和河岸附近，但在南非旱季时期，它们挖洞来躲避干旱，放弃地表不可预知的环境，选择地下更稳定的环境。它的眼睛可以支持这个观点。另一个新发现的正南龟标本保存了其眼睛周围的硬化环。通过测量这些数据，可以推断这种动物的小眼睛可能对光不敏感。这可以作为它们大部分时间都在地下生活的证据。
一旦乌龟有了适合挖洞的身体，更宽的肋骨和强有力的前肢，它们很容易就能进入水中，在那里许多现代物种仍在繁衍。他们还可以进一步扩大肋骨，增加防御性。早期乌龟为了适应环境，使它们成为很好的挖掘者，同时也使它们行动迟缓，龟壳的进化压力可能来自于较宽的肋骨所导致的较慢的步法。
在进化过程中，一种特征进化为一种功能，然后被用来服务于另一种功能也是常有的现象。龟甲一开始是挖地的平台，后来变成了盔甲。就像羽毛可能起源于保暖或向配偶和对手发出信号的方式，现在却在帮助鸟类飞行。