《The Evolution of Life with David Attenborough》观后感

看《The Evolution of Life with David Attenborough》，我记下了几个问题：恐龙的腿怎么到了身体下方？那么重的秃鹫，不拍翅膀为什么不会掉下来？珊瑚表面一个个张开的口，各算一只动物吗？最后又从珊瑚追到水螅，重新想了一遍初中学过的无性繁殖。

一、恐龙的腿怎么到了身体下方？

禄丰位于中国云南。当地早侏罗世地层保存了丰富的恐龙化石，许氏禄丰龙就是其中之一。 它属于早期蜥脚型恐龙，是研究这类动物早期演化的重要材料。中科院介绍

片中提到一个演化上的重要变化：后腿从身体两侧，转到身体下方。这有什么好处，又是怎么做到的？

许多四肢外展的爬行动物，大腿先向侧面伸，小腿再向下支撑。 要把腿放到身体下面，关键在大腿骨上端：股骨头（femoral head）向内接入髋臼（acetabulum，也就是 hip socket），长长的骨干却能朝下延伸。髋臼仍在骨盆两侧，股骨头与骨干的相对方向变得很重要。骨骼说明

髋臼本身的形状和承重结构，也要适应这种排列。再加上膝和踝的配合，后肢才能在躯干下方承重、前后活动。这样看，“腿移到下面”就具体了：好几个结构经过许多代演化，共同改变了身体的支撑方式。

照片来自 AMNH／Khan Academy 教学材料；对比图来自伦敦自然历史博物馆，改编自 Fred the Oyster，CC BY-SA 4.0。

近鸟龙（Anchiornis）把问题带向了羽毛和滑翔。 它生活在约1.6亿年前，化石发现于辽宁西部。除了前肢，后肢也长着长羽毛，呈现“四翼”布局。腿上这些羽毛怎么参与运动？它能滑翔，还是能主动拍翼飞行？判断这些，需要把羽毛形状和骨骼放在一起研究，不能只看见翅膀就套用今天鸟类的飞法。羽翼研究

二、Vulture Gliding via Thermal Air

到了秃鹫，问题变成了：这么大的鸟，怎么能一直不拍翅膀？

鸟向前滑翔时，空气相对翅膀流过，翅膀产生升力。它仍会相对空气逐渐下沉，用高度换取前进。热上升气流（thermal）则提供了一片正在上升的空气。只要空气上升得比鸟下沉更快，鸟相对地面就能升高。

地面含水量、比热容和日照不同，升温也不同。图中的橙色表示一处局部上升区，边界会混合、变形。

那为什么要绕圈？热空气是一团团的吗？

地面受热不均，干燥裸地通常比湿地升温快。较暖、密度较低的空气浮起，周围空气补进来，形成局部上升区。它可能呈气团，也可能连成气柱，边界会混合、变形，整个上升区还会随风移动。常见横截面直径约150—300米，实际变化很大；中间通常上升较强，外围较弱。鸟绕圈，是为了留在其中有效的上升区。空气本身并不必跟着鸟旋转。FAA说明

秃鹫先盘旋升高，再滑翔到下一股热气流。蓝绿色线是鸟的路线，橙色箭头是空气的上升方向；图中多只鸟表示飞行的不同时刻。

白鹳跨洲迁徙时，也会借气流升高，再滑向下一段，节省长途飞行的能量。追踪研究 帝王蝶也会利用热气流升高，再借风远行。美国国家公园管理局介绍

这也让我想到金门海峡北侧的 Hawk Hill。猛禽沿马林半岛向南，到了海峡边，有时先升高，再飞向旧金山。开阔水面通常较难提供陆地上那样的热气流；这里还可以利用海风沿山坡抬升形成的气流。GGRO访谈

三、这么小的珊瑚，居然能看见它吃东西

珊瑚捕食的特写。特殊镜头把触手和猎物一起放大，细小的捕食动作才变得清楚。

画面里这么大的一个口，实际有多大？

一个口外面围一圈触手，这样的单元通常就是一个珊瑚虫（polyp）。许多种类的个体直径只有1—10毫米，也就是从一毫米的小点，到一厘米左右。整个群体可以很大，负责捕食的个体却可能很小。也有几厘米甚至更大的珊瑚虫，所以不能只凭放大的画面，推算片中这一只的尺寸。NOAA介绍

制服猎物的是触手上的刺细胞，食物包括小甲壳动物等浮游动物。许多浅海造礁珊瑚同时从体内的共生藻获得光合作用产物。珊瑚营养

它们还会和邻居打架。有些珊瑚伸出很长的扫荡触手，蜇伤旁边的组织；也有些把带消化酶和刺细胞的肠系膜丝伸出去，破坏对方的活组织。固定生活的群体长到一起，空间和光照便成了竞争对象。捕食、收缩、攻击邻居，这些具体动作，让“珊瑚是动物”不再只是一句分类知识。珊瑚竞争研究

纪录片讲珊瑚争夺空间时的近景：两个群体的边缘已经靠得很近。这张静帧展示交界，具体的攻击动作要看连续镜头。

那它们怎么聚成这么大一片？和藤壶一样吗？

藤壶通常是许多独立个体分别定居。它的幼体先在水里游动，后来找到合适的表面附着。它们挤在一起，各有自己的身体。藤壶也是动物，而且属于甲壳类，和虾、蟹是亲戚；伸出壳外滤食的“羽毛”，其实是特化的附肢。藤壶的生活史

群体珊瑚则常从一个附着下来的幼体开始。第一个珊瑚虫不断出芽，新个体留在原处，组织保持连接，还能共享营养。因此，藤壶那一片通常是各自搬来的邻居；珊瑚这一块往往是同一个起点不断长出的克隆群体。珊瑚繁殖

既然靠出芽长大，珊瑚又怎么做选择性育种（selective breeding）？原来它也能有性繁殖。进一步查到的耐热育种研究，会选出较耐热的亲本，收集它们释放的卵和精子，安排受精，再测试后代。研究者不必事先知道每一个耐热基因，也能利用已有的可遗传差异。AIMS育种过程

四、水螅：动物也能从身上长出另一个自己？

无性繁殖这个词，初中生物就学过。但我以前没怎么认真想过：动物也可以这样繁殖，而且会从自己的身体上，直接长出另一个能吃东西、能活动的个体。

从珊瑚的出芽接着看，我又找到 Deep Look 的水螅短片。这是另一部视频。水螅（Hydra）生活在淡水里，细长身体一端附着，一端伸出触手。它出芽的样子，把“无性繁殖”这几个字变成了看得见的过程。

水螅的身体与触手

身体长大可以理解，但为什么侧面会长出另一个“头”？

出芽（budding）时，母体的一小片体壁向外鼓起，周围组织参与这个新突起的形成。细胞不断更新，也会改变形状和排列；细胞间的信号则帮助建立新身体的方向，让口、触手和底部在相应位置形成。这里既有细胞增殖，也有组织重排，光把细胞数量变多，并不足以长成一只水螅。出芽机制研究

小芽起初和母体连着，逐渐有了自己的口与触手，随后底部收窄、脱离，成为独立个体。整个过程没有精子和卵的融合，新个体的遗传信息来自母体，通常接近它的克隆。珊瑚的芽大多留下来，扩展群体；水螅的芽则通常离开。短片配套介绍

会无性繁殖（asexual reproduction）的动物，还不止水螅和珊瑚。部分涡虫、海葵和海星可以通过分裂（fission）或断裂（fragmentation），再各自补齐身体。蚜虫、水蚤以及部分蜥蜴则能孤雌生殖（parthenogenesis）。

水螅、珊瑚、海葵和水母都属于刺胞动物门（Cnidaria），也叫刺细胞动物门。英文里称其中一种动物为 a cnidarian。这个类群的标志，是拥有捕食和防御用的刺细胞。

水螅和珊瑚虫常见的身体形态叫水螅型（polyp）：一端附着，另一端是口，周围伸出触手。水母型（medusa）则有伞状身体，口通常朝下。有些种类一生会经历两种形态，但 Hydra 不会长成水母，珊瑚也没有水母阶段。

左图把触手与皮肤的接触放大，示意多个刺细胞的不同发射状态；右图展示一个刺细胞内的刺丝囊怎样发射。右图据 Byron Inouye 的夏威夷大学教学图经 AI 辅助改绘。

刺丝原先卷在囊内。适当刺激触发发射后，囊盖打开，刺丝管迅速向外翻出，有点像把翻进去的袜子翻出来。图中这种刺丝可以刺入目标、输送毒液；整个刺细胞仍留在触手组织里。这样再看珊瑚抓住猎物，就能把肉眼看见的触手动作，和细胞里的发射过程连起来。

身体能长出新个体，受伤以后也能重新长完整吗？水螅确实有很强的再生（regeneration）能力。实验中把身体横切，两部分可以分别补出缺失结构。不过，再生本身不一定增加个体：动物长回断尾，也叫再生，却不是繁殖。

短片还讲到它不容易衰老。水螅有持续活跃的干细胞，不断补充身体细胞。某些水螅在适宜实验条件下，长期没有表现出死亡风险随年龄明显增加、繁殖力明显下降的趋势。这叫可忽略的衰老（negligible senescence）。长期观察

再看那根细细的身体，侧面长出的小芽已经有自己的口和触手。它还连在母体上，却正在成为另一个能够捕食的个体。