螃蟹的抉择:横行,还是直走?

叶强最后更新: 2016-11-09 09:08:27

螃蟹为什么横着走?这是一个古老的问题。不过,对于螃蟹的“横行霸道”,这个疑问似乎衍生出不少曲折甚至是离奇的误解。

螃蟹横行源于地磁倒转?

网上长期流传着这么 一个说法 ,“螃蟹是依靠地磁场来判断方向的。在地球形成以后的漫长岁月中,地磁南北极已发生多次倒转。地磁极的倒转使许多生物无所适从,甚至造成灭绝。螃蟹是一种古老的回游性动物,它的内耳有定向小磁体,对地磁非常敏感。由于地磁场的倒转,使螃蟹体内的小磁体失去了原来的定向作用。为了使自己在地磁场倒转中生存下来,螃蟹采取“以不变应万变”的做法,干脆不前进,也不后退,而是横着走。”

这种说法靠谱吗?

没错,地球磁场的磁极在过去的千万年中的确发生过好几次翻转。(详见 《地球磁极倒转,指南针变指北针?》 )也确实有不少动物都能利用地磁场导航,包括跟螃蟹亲缘关系较近的眼斑龙虾( Panulirus argus),就能利用磁罗盘为其返巢和迁移指明方向。但在已有的研究中,“螃蟹利用地磁场导航”的说法,并未获得研究文献的支持,已知的大部分螃蟹种类,都无缘“磁场导航”一说。比如大西洋砂招潮蟹( Uca pugilator),就是根据天空中的参照物、沙滩的倾斜度、波浪等线索来找到回家的路。

乌泱乌泱的招潮蟹在路上挪动。 图:berkeley.edu

乌泱乌泱的招潮蟹在路上挪动。 图:berkeley.edu

其次,螃蟹没有所谓的“内耳”结构,它们的听觉器官分布在腿上。由于步足上分布有不少特殊的感觉器官,可以接收空气中的声音和高频率的地面振动,螃蟹的腿可是非常的“敏感”。比如,招潮蟹、幽灵蟹等螃蟹就会用钳子敲击地面,或者用钳子互相敲击制造声音和地面振动来与同类交流。

再者,“螃蟹横行是适应地磁倒转”的说法,本身存在着不少漏洞。能利用地磁场导航的动物并不少,但它们都没有因为地磁倒转就出现横着走、横着飞的适应性行为,为何唯独螃蟹进化出这种奇特的行为?而且,横着走就能适应地磁倒转了吗?要知道,“横”其实只是相对于螃蟹身体的头尾方向,它仍然可以朝着东南西北任何一个方向走。

骨骼奇特,横行奇才!

对于只有八条腿就想冒充螃蟹的形象,要予以坚决打击!图:deviantart.com

对于只有八条腿就想冒充螃蟹的形象,要予以坚决打击!图:deviantart.com

螃蟹通常是指节肢动物门甲壳动物亚门软甲纲十足目腹胚亚目短尾下目的动物。甲壳动物根据体节的形态和机能,可分为头节、胸节和腹节。头节主要管感觉,胸节主要管运动,腹节主要管生殖。

螃蟹共有8对胸肢,前3对特化为颚足,虽然叫做“足”,但它并没有爬行的功能,而是协助口肢碎化食物的辅助器官。因此我们通常所说的腿,指的是螃蟹的5对步足,第一对为螯足,末端具钳,后4对用于爬行。

螃蟹为什么横着走?首先,结构决定功能,螃蟹的每只步足都由七节组成,关节只能上下活动,就如人的胳膊肘不能往外拐、膝盖不能向后弯是一个道理。事实上,螃蟹可以缓慢地向前行走,但其步幅、速度和效率远远低于横着走。要想验证这个很简单,你可以抓一只螃蟹,轻轻晃动一下,它的八条腿就会左右乱颤,但如果你抓着它的腿前后晃,晃动的幅度较小,再使劲很有可能就“啪”地一声断掉了。

螃蟹横着走和它身体的长宽比也有一定关系,它的左右方向宽于它的头尾方向,整个身体呈宽宽的、扁平的形状,这样也便于以较低的能耗,最快的速度进入狭长的洞穴,躲避敌害的攻击。

然而,也不是所有的螃蟹都只能横行。比如,和尚蟹就可以向前奔走。其他不算是螃蟹的蟹类,比如寄居蟹也是直行,生活在海藻丛中的许多蜘蛛蟹,还能在海藻上垂直攀爬。

左图为某种和尚蟹,“和尚蟹”因为背甲圆而秃而得名。它们生活在潮间带沙土的地道中,退潮时会结群活动于地表。右图为某种蜘蛛蟹,头常呈喙形,足细长,行动迟缓,一般生活在深海,有时会爬到浅海的沙滩上。图:Wiki Commons & qdedu.net

左图为某种和尚蟹,“和尚蟹”因为背甲圆而秃而得名。它们生活在潮间带沙土的地道中,退潮时会结群活动于地表。右图为某种蜘蛛蟹,头常呈喙形,足细长,行动迟缓,一般生活在深海,有时会爬到浅海的沙滩上。图:Wiki Commons & qdedu.net

仔细观察和尚蟹和蜘蛛蟹的身体,可以发现,它们有个共同点就是身体的长度和宽度的差值不如其他螃蟹大,身体近似圆形,也不那么扁平,所以它们能采取向前的行走方式。

再来看一下寄居蟹,寄居蟹为十足目歪尾下目下寄居蟹总科生物的统称,跟大多数螃蟹属于十足目短尾下目不同,寄居蟹不能算作是“螃蟹”。寄居蟹一般体躯左右不对称,腹部较柔软。它们拥有一对强壮的螯肢,为取食御敌用。第1、第2对步足较长,用于爬行,第3、第4对步足一般很小,有角质褥,可支撑着螺壳内壁,使体躯稳定。寄居蟹不在螺壳里的时候,更像是一只虾,身体长大于宽,再加上背着重重的壳在身上,壳口狭小,向前行走显然更省事。

寄居蟹可将身体卷曲于螺壳中,直行才是它们的行走方式。图:petly.net

寄居蟹可将身体卷曲于螺壳中,直行才是它们的行走方式。图:petly.net

动物们采取何种方式行走,其实是跟它们的生存环境、身体构造密切相关的,适应环境、高效节能才是它们的行动的宗旨。不管是螃蟹,还是寄居蟹,直行还是横走,这不过是它们生命长河中进化的抉择。

参考资料:

[1] K J Lohmann, et al. Magnetic orientation of spiny lobsters in the ocean: experiments with undersea coil systems. The Journal of Experimental Biology .1995,198:2041–2048
[2] H S Cameron , R B Forward. Direction orientation of the sand fiddler crab Uca pugilator (BOSC) in water: Onshore escape response. Marine Behaviour and Physiology. 1993,22(2):75-88
[3] 薛俊增,堵南山. 甲壳动物学. 上海教育出版社. 2009
[4] Horch K. Barth's myochordotonal organ as an acoustic sensor in the ghost crab, Ocypode. Cellular and Molecular Life Sciences. 1974.,30(6): 630-63