貓頭鷹為什麼可以左右轉頭270度,血管不會扭曲炸裂嗎?

說到貓頭鷹,生物學家眼裡牠們是寂靜夜裡倏地出擊的出色獵人,小孩子眼裡可能是森林中專門化解糾紛、睿智無比的博士,一般大眾眼裡大多停留在討喜賣萌、偶爾幫幫哈利波特送信的角色。

不過,近幾年,貓頭鷹可是做為各大迷因圖的主角,活絡在你我的社群網路之中。像是與外觀上相去甚遠的九頭身長腿,或是角鴞禦敵時貼齊全身羽毛展露超奇葩的樣貌,相信還沒看過的各位朋友們,底下這兩張迷因圖也能深深烙印在你心中。

貓頭鷹的長腿,平時都被身體的羽毛給遮住囉。事實上,右圖露出來的也只是小腿而已,大腿的部分藏在身子裡。Source: Imgur

 

在日本節目裡帶來「變形」橋段的白臉角鴞,當遭遇體型差距太多的敵人時,白臉角鴞會縮起羽毛、挺直身體、瞇起眼睛,變形成如樹枝般的偽裝姿態。Source: Pinterest

在各種跌破大家眼鏡的貓頭鷹超日常過後,這可能是最讓人津津樂道的例子:貓頭鷹的頭可以轉360度!不對,我們修正一下:貓頭鷹的頭可以往左往右各轉 270 度!然後能夠上下翻轉 180 度!

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或是另外一個卡通探員系列:咱們英勇無比的老虎探員,一氣呵成扭頭幹掉鬣狗先生後,在貓頭鷹這關吃了閉門羹。從前面扭到後面這樣 180 度的頭轉,對於貓頭鷹來說根本家常便飯。這可糟了,很抱歉,老虎探員,下次請學好鳥類學再來。

對於一般動物來說,像圖中這樣忽然將頭扭轉的狀況,就算扭轉的力道沒有造成頸椎的損傷,頸椎裡血管也會因為扭轉打結而卡死,造成顱內缺氧而迅速休克。那貓頭鷹究竟是怎麼辦到的呢?

祕訣一:貓頭鷹頸椎數量是你的兩倍多

是的,各位摸一摸你的脖子,從下巴基部到鎖骨的位子應該可以很清楚地數到有七節頸椎(沒有啦,怎麼可能摸得到 (笑))。在哺乳類動物裡頭,除了少數的例外(例如海牛與樹懶),幾乎都是七節的頸椎,這表示我們源於幾億年前一個共有的祖先。無論是脖子兩、三公尺長的長頸鹿,或是適應大海、看起來沒脖子的鯨豚(牠們的頸椎短且癒合),身為哺乳動物就有 7 節的頸椎。

絕大多數哺乳動物都是七節頸椎。A圖是長頸鹿的七節長長頸椎,B圖是鬚鯨類的七節超短頸椎,C圖是瑞氏海豚癒合在一塊的頸椎,D圖是放大看弓頭鯨癒合在一起的七節頸椎。Source: Narita & Kuratani (2005). Evolution of the vertebral formulae in mammals: a perspective on developmental constraints.

反觀鳥類,牠們的頸椎數量多出了許多,而且變異還不小,從 13 節到 25 節不等,提供鳥類脖子相當大的靈活性。以貓頭鷹來說,牠們有 14 節的頸椎,這是頭轉 270 度的一個先要條件。你可以合理想像,在一樣的長度之下,如果有越多層的積木堆疊在一塊,在扭轉時每一塊積木所轉動的角度就越小,因此較能緩衝扭轉頸部帶來的傷害。

當然,頸椎裡還有非常重要的脊髓,以及各種血管與肌肉組織,並非頸椎多就一定能夠有頭轉 270 度的能力。

Ps. 世界上頸椎最多的動物,可能當屬中生代的薄板龍(Elasmosaurus)莫屬了,一共有 72 節呢!

祕訣二:頸椎裡還有玄機

1. 橫突孔好寬敞呀

下圖是貓頭鷹第七節頸椎的橫切面俯看圖,牠們的椎動脈橫突孔 (transverse foramen) 之間仍有很大的空隙。孔徑比起椎動脈的直徑大上十倍呀,不像人類幾乎是血管壁貼著橫突孔壁的。所以貓頭鷹在頭部旋轉的時候,椎動脈有很大的緩衝空間。簡單來說,貓頭鷹的椎動脈只是被圈住,但是人類和多數動物是被握住的,頸椎一轉、血管就扭死、腦部就缺氧了。

貓頭鷹頸椎橫切面俯視圖,上方是前方。牠們的頸椎橫突孔相當寬敞,椎動脈好自由阿。Source: Science 339(6119):514-514.

2. 橫突孔消失了

而在貓頭鷹第十二至十四節頸椎,剛才提到的橫突孔消失了,橫突竟然沒有繞成一個封閉的圓圈,反而大大方方地呈板狀,讓頸子下方的椎動脈有更大的空間可以轉圜扭轉帶來的壓力。

3. 頸動脈就在旋轉的軸線上

在人類的頸椎前方一點點、氣管及食道後方兩側,有著一對飽含血液、血壓甚大的頸動脈,要是頸部遭受劇烈的扭轉,位於邊緣的頸動脈首當其衝會承受強大的扭力。然而,貓頭鷹的頸動脈卻不這麼回事,牠們的一對頸動脈位於頸椎前方的凹槽中。因此,頭部轉動時,頸動脈就位在旋轉的軸線上,承受的扭力相對地小很多;頸椎轉動,頸動脈可以跟著一起轉,就沒有血管打結的問題。

粗大的頸動脈位於頸椎的兩側前緣,與貓頭鷹頸動脈的位置有別。另外,人類的橫突孔相當小,椎動脈幾乎是被握住的狀態。Source: Veins.

4. 腦袋下方天然的貯血袋

頸動脈往上將血液送至大腦,有趣的是,貓頭鷹的頸動脈在頭部下方三岔時,往顱內、上頷、下頷三條血管的基部都各自形成一個可漲縮的粗大管腔。換句話說,這個構造就像一個暫時的貯血袋,在劇烈旋轉導致頸部上來的血流供應不夠時,還可以繼續輸血進入腦部!

可漲縮的三對貯血袋,可於頭部旋轉造成腦部缺血時提供血液。Source: Science 339(6119):514-514.

各位別灰心,即便我們沒有貓頭鷹的頭轉能力,但是我們的眼球可以轉來轉去。貓頭鷹,如同所有的鳥類,眼球上是沒有肌肉牽引的,無法轉動牠們的眼球,因此辦不到那種頭不動、用眼睛偷瞄的本領。換句話說,當你把貓頭鷹的頭固定得死死的,這傢伙也就只能看向正前方了。

關於作者

曾 文宣

我是甩啊!畢業於臺灣師範大學生科系生態演化組|寫稿、審稿、審書被編輯們追殺是日常,經常到各學校或有關單位演講,寒暑假會客串帶小朋友到博物館學暴龍吼叫。癡迷鱷魚,守備領域從恐龍到哺乳動物,從陰莖到動物視覺,因此貴為「視覺系男孩」、或被稱呼「老二大大」。

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