余　夫

天空是如此的遼闊，動(dòng)物們似乎都產(chǎn)生過在天空中翱翔的夢(mèng)想。盡管它們中的大多數(shù)最終并沒有演化出像昆蟲、鳥類或者蝙蝠那樣靈巧的飛行能力，但是也有許多種類并不是失敗者，特別是在各個(gè)脊椎動(dòng)物類群中，都有一些種類可以在空中飛行一定的距離，這種運(yùn)動(dòng)形式就是滑翔。

滑翔是一種不甚費(fèi)力的飛行運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，它也可以被看做是一種更加精巧的降落，或者可以簡(jiǎn)單表述為“下降角小于45度的降落”，這意味著具有更長(zhǎng)的水平運(yùn)動(dòng)距離。具有滑翔能力的動(dòng)物一般具有翼狀結(jié)構(gòu)，這種流線型的飛行器官可以產(chǎn)生升力和推力以抵消身體的重力和空氣的阻力，從而使之能在空中停留更長(zhǎng)的時(shí)間、滑行更長(zhǎng)的距離。

海面上的“小飛機(jī)”

古詩(shī)云：“海闊憑魚躍，天高任鳥飛”，但是在浩瀚無(wú)垠的海面上，人們卻可以看到一類掠浪而過的“小飛機(jī)”，這就是飛魚。飛魚最奇特的就是長(zhǎng)有“翅膀”，不過它不同于鳥類的翅膀，而是一直延伸到尾部的一對(duì)寬大的胸鰭。它的整個(gè)身體則像一個(gè)織布的“長(zhǎng)梭”。每當(dāng)它準(zhǔn)備離開水面時(shí)，首先在海中以每秒10～30米的速度高速運(yùn)動(dòng)，胸鰭緊貼身體兩側(cè)，用尾部用力拍水，整個(gè)身體好似離弦的箭一樣向空中射出。飛騰躍出水面后，飛魚就打開又長(zhǎng)又亮的胸鰭快速向前滑翔，在離開水面4～5米的高度，像滑翔機(jī)一樣飛行，在空中停留的最長(zhǎng)時(shí)間可達(dá)1分鐘之久，飛行的最遠(yuǎn)距離有400多米，飛行速度可達(dá)16米／秒。有時(shí)，許多飛魚一同競(jìng)飛，此起彼伏，在藍(lán)色的海面上時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，破浪前進(jìn)，景象十分壯觀。

僅就在空中的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，飛魚似乎處在滑翔與飛行進(jìn)化的兩可之間。這是因?yàn)樗诳罩羞\(yùn)動(dòng)時(shí)有拍打“翅膀”——胸鰭的動(dòng)作，這種高超的本領(lǐng)是昆蟲、翼龍、鳥和蝙蝠這些具有主動(dòng)飛行能力的動(dòng)物所特有的。遺憾的是，飛魚的胸鰭雖然特別發(fā)達(dá)，但是胸鰭的基部卻沒有像鳥類那樣的運(yùn)動(dòng)肌肉，因此胸鰭的拍動(dòng)不能給飛魚以前進(jìn)的動(dòng)力，不能增加它們的空中運(yùn)動(dòng)距離，所以它的空中運(yùn)動(dòng)還是屬于滑翔。飛魚的這種滑翔運(yùn)動(dòng)可能是逃脫被獵食危險(xiǎn)的一種手段，也可能是在炫耀其非凡的本領(lǐng)。

除了飛魚之外，還有一些魚類也有一定的滑翔能力。例如體型巨大、形似蝙蝠的蝠鲼，興起時(shí)常常鼓動(dòng)雙鰭拍擊水面，作旋轉(zhuǎn)狀的跳躍，還會(huì)在離水面三四米高的空中拖著長(zhǎng)尾巴滑翔。

能在海面上進(jìn)行類似“飛行”的動(dòng)物還有屬于頭足類軟體動(dòng)物的烏賊。它的動(dòng)力來(lái)自其頸部的特殊管道向外噴水而獲得的反作用力。在飛出水面之前，烏賊在水中將腕緊緊疊成錐狀，長(zhǎng)長(zhǎng)的觸腕伸直，后鰭緊貼住外套膜，把摩擦阻力減少到最低限度。然后就以噴射方式劇烈運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，猛然躍出水面。在空中，烏賊立即將鰭盡量展開，第二、第三對(duì)腕也最大限度地張開成拱狀，形成了最佳的“飛行”狀態(tài)。烏賊滑翔的速度可達(dá)每秒9～12米，高度通常不超過1米，距離最多可達(dá)50～60米。對(duì)于它們逃避敵害來(lái)說(shuō)，這完全足夠了。

樹林間穿梭的兩棲爬行動(dòng)物

在我國(guó)南方以及南亞、東南亞一帶的熱帶森林中，生活著一類與眾不同、能在林間滑翔的樹蛙，人們更喜歡叫它飛蛙。飛蛙的身體大多為綠色，在樹上生活，晝伏夜出，捕捉昆蟲和蜘蛛等為食。它們的指、趾大而長(zhǎng)，非常發(fā)達(dá)，末端膨大成吸盤，指、趾之間還具有很發(fā)達(dá)的蹼膜，這種粗簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu)就為其在空中滑翔提供了空氣動(dòng)力學(xué)特性。此外，樹蛙的體側(cè)皮膚在滑翔時(shí)也可擴(kuò)展，增大了身體的表面積，可以在空中滑翔15～20米，甚至能從平地上一躍到1.5～2米高的樹上。飛蛙在滑翔之前，還要先用肺吸足空氣，使自身的體積增大，以便獲得更大的浮力，這樣滑翔起來(lái)就輕便多了。

飛蜥俗稱“飛龍”，同樣生活在我國(guó)南方以及南亞、東南亞一帶。它們所擁有的“翅膀”其實(shí)是它們身體兩側(cè)的皮膚延伸變成，由五條延長(zhǎng)出來(lái)的肋骨所支持。它的肋骨有一定的活動(dòng)性并大大延長(zhǎng)，從身體的兩側(cè)伸出來(lái)，伸得很長(zhǎng)，那些皮膚就被這些肋骨拉得很大。這些肋骨可以打開、合攏，就像扇子一樣。當(dāng)飛蜥在樹枝上奔跑的時(shí)候，它的肋骨是合攏的，可是當(dāng)它要到另一棵樹上去的時(shí)候，肋骨就打開了，這樣就可以張開“翅膀”飛過去。它的“翅膀”內(nèi)有許多血管，具有散熱的功能，所以也是一個(gè)體溫調(diào)節(jié)器官。飛蜥的這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是用不著依靠四肢。它在高10米的樹上，能以20°的角度飛過60多米遠(yuǎn)的一片空地，然后落在另一棵樹的樹干上。這時(shí)候，如果有昆蟲從空中飛過，它就對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，展開皮膜，在滑翔中張口捕食。

能滑翔的爬行動(dòng)物還有分布于東南亞的“飛壁虎”。它的飛行器官不如飛蜥那樣完善，是由身體兩側(cè)向外長(zhǎng)出的厚皮構(gòu)成，平時(shí)，兩邊的皮膜收在腹部，靠得很近，但互不重疊。頭部和尾部?jī)蓚?cè)，長(zhǎng)著同皮膜相似而稍小的皮膚褶皺，雖然沒有肌肉可以讓它們伸展開來(lái)，但下沖時(shí)的空氣壓力迫使皮褶擴(kuò)展，當(dāng)飛壁虎飛到地面上的時(shí)候，它們也可以很好地起到降落傘的作用。此外，在身體和尾巴的邊緣都有流蘇一樣的鱗片；前后足趾間都長(zhǎng)有寬大的蹼，當(dāng)它在空中滑翔時(shí)，這些蹼就會(huì)全部張開。

最讓人想象不到的會(huì)飛的爬行動(dòng)物恐怕就是飛蛇了，然而，的確有少數(shù)蛇類會(huì)向空中跳躍，甚至滑翔一段距離，例如生活在南亞一帶的“滑翔蛇”，當(dāng)?shù)厝私兴翱ɡ掷薄Ｋ鼈冮L(zhǎng)得又細(xì)又圓，爬樹本領(lǐng)很高。在滑翔之前，它們先呼出自己肺部的氣體，把自己的肋骨展開，拉緊全身的皮膚，使身體扁平，同時(shí)把腹部彎曲成凹狀，把空氣壓向下方形成一個(gè)“氣墊”，以一個(gè)傾斜的姿勢(shì)滑翔，像一片葉子一樣，自然飄向地面或草叢中，滑翔距離可達(dá)50米遠(yuǎn)。有時(shí)候，它們也會(huì)從一株高大的樹木滑翔到一株較矮的樹木上。不過，它的滑翔能力不如飛蜥，飛蜥能夠從一株平行地滑翔到另一株，而滑翔蛇卻不能，只能斜著向下方滑行。

在莫桑比克魯伍馬河流域的草原上，也生活著一種當(dāng)?shù)厝私小帮w蛇”的無(wú)毒蛇。這種飛蛇能從草叢里躍起3～4米高，每次可滑行6～7米遠(yuǎn)，快得像支離弦的箭，據(jù)說(shuō)甚至能捕食飛行中的小鳥。

脊椎動(dòng)物中最早的夭空征服者

事實(shí)上，從化石記錄中發(fā)現(xiàn)，爬行動(dòng)物中的一些種類好像很早就開始在樹木之間進(jìn)行滑翔了。大約2.5億年以前，在現(xiàn)在叫做馬達(dá)加斯加的地方生活著一種叫做靈巧龍的動(dòng)物，它有著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴，還有兩排肋骨來(lái)支撐翅膀上的皮膚。它們的翅膀展開時(shí)大約有33厘米長(zhǎng)，而它的整個(gè)身體也只有40厘米長(zhǎng)。

5000萬(wàn)年以后，又出現(xiàn)了生活在英國(guó)的始虛骨龍和北美洲的依卡洛蜥。它們的肋骨比較少，大概只有10或11對(duì)，可是它們支撐著一張用來(lái)飛行的

膜，這張膜非常堅(jiān)固。生活在中亞的長(zhǎng)鱗龍，其名字的意思就是“長(zhǎng)長(zhǎng)的鱗片”，因?yàn)樵诳拷浼棺档牡胤接幸恍┍人纳眢w還要長(zhǎng)、特別平的鱗片。人們推測(cè)每對(duì)這樣的附屬物都對(duì)應(yīng)著一枚脊椎，這樣10對(duì)緊密排列的附屬物的邊緣就可以依次重疊，形成一個(gè)完整的、奇特的“翅膀”。它的體長(zhǎng)只有10～12厘米。當(dāng)它休息的時(shí)候，這些鱗片就像蝴蝶的翅膀一樣合攏放在背上，可是一旦要滑翔的時(shí)候，它們就向兩邊呈水平展開。長(zhǎng)鱗龍的這種獨(dú)特構(gòu)造和現(xiàn)生鳥類羽毛的羽軸、髓帽等微細(xì)結(jié)構(gòu)都具有可比性。盡管長(zhǎng)鱗龍的皮膚衍生物可能和后來(lái)的鳥類羽毛沒有什么直接的關(guān)系，但是它的空氣動(dòng)力學(xué)特性確實(shí)使人們相信這種原始的小動(dòng)物已經(jīng)具有了滑翔的能力。身體細(xì)長(zhǎng)的沙氏龍?jiān)陂L(zhǎng)長(zhǎng)的后腿的末端和尾巴的根部之間有一張三角形的皮質(zhì)的翼膜，形成一種真正的、附著在后肢上的翅膀，使這種體長(zhǎng)約25厘米的小動(dòng)物飛起來(lái)的時(shí)候就像是一張被扔出去的紙，在樹木之間飄來(lái)飄去。

這些會(huì)滑翔的爬行動(dòng)物的化石的共同點(diǎn)就是它們都是小型動(dòng)物。一般說(shuō)來(lái)，脆弱的小動(dòng)物不像大恐龍那樣容易變成化石，那么，到底還有多少會(huì)飛的爬行動(dòng)物是我們不知道的呢?

不過，也有體型較大的爬行動(dòng)物向空中發(fā)展，這就是恐龍的近親——翼龍類。目前發(fā)現(xiàn)的最大的翼龍?bào)w長(zhǎng)達(dá)8米，其骨骼輕巧，長(zhǎng)骨中空，既輕又堅(jiān)固，適于飛行生活。翼龍的前肢變?yōu)橐?，由又長(zhǎng)又粗壯的第四肢支撐著連結(jié)身體側(cè)面和后肢的皮膜形成，具有類似鳥類翅膀的作用，而第一、第二、第三指長(zhǎng)在翼外，變成鉤狀的小爪，第五指退化消失。翼龍棲息在海岸或咸水湖邊，曾利用它們高超的飛行能力稱雄天空達(dá)1.5億年之久。不過，也有一種意見認(rèn)為，從它們的化石來(lái)看，它們的胸肌并不發(fā)達(dá)，恐怕只能從高處張開翅膀滑翔，并不能自由自在地長(zhǎng)時(shí)間在空中飛翔。

向空中發(fā)展的哺乳動(dòng)物

袋鼯是有袋類動(dòng)物向空中發(fā)展的一支，包括大袋鼯屬的1種和小袋鼯屬的4種動(dòng)物。它們的身體大小不一，小的與老鼠差不多，大的則比貓還要大一些。它們的身體由頭到尾極為扁平，在前肢的腕部至后肢的踝部之間有一個(gè)皮膜，也叫翼狀褶。憑借這一皮膜和羽毛狀的尾巴，袋鼯利用風(fēng)或氣流能在林間的空中滑翔一段距離，最多可達(dá)40多米。在滑翔中，它們還能利用扭動(dòng)皮膜和尾巴，在小范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移方向。在接近迎面的樹干時(shí)，它們會(huì)將上身挺起，減慢飛速，避免碰撞。

鼯猴又叫飛猴、貓猴，共有2種，屬于哺乳動(dòng)物中特殊的一類——皮翼類，分布于東南亞一帶的熱帶雨林中。它們的身體上有能夠展開的皮膜，與其他滑翔哺乳動(dòng)物不同的是，皮膜是從耳后的頸部?jī)蓚?cè)以及頦部開始，經(jīng)前后肢向后一直延伸到尾尖和指、趾端，而不是終止于腕部和踝部。因此，它們能在樹木間滑翔，最遠(yuǎn)可以超過130米。鼯猴經(jīng)常從一棵樹滑翔到另一棵樹，然后迅速往上爬，接著又向第三棵樹滑翔過去。它滑翔的姿態(tài)很美，前肢張開時(shí)寬度可達(dá)1.2米，幼仔也可以緊貼在雌獸胸部一起滑行。鼯猴的皮膜在空氣的壓力下會(huì)鼓起，每次至少能滑翔60多米遠(yuǎn)，也能飛出百米以外，還能自如地控制“飛行”的方向和?飛行”的高度。

大約有將近50種嚙齒類動(dòng)物可以在空中滑翔，分別屬于鼯鼠類和鱗尾鼯鼠類。鼯鼠生活在美洲的中部和北部以及亞洲北部、東部、南部和東南部。鱗尾鼯鼠尾巴上長(zhǎng)著鱗片，共有6種，均生活在非洲的森林里。

鼯鼠的體形很像松鼠，身軀兩側(cè)前后腳之間有一層薄膜，膜的兩面長(zhǎng)有細(xì)毛。它們爪子的關(guān)節(jié)上長(zhǎng)著一塊軟骨，這塊軟骨對(duì)它們的副翼起著支撐作用，而且副翼要張開的時(shí)候，也靠這塊軟骨來(lái)帶動(dòng)。對(duì)于鱗尾鼯鼠來(lái)說(shuō)，同樣的任務(wù)由肘關(guān)節(jié)上的_，塊軟骨來(lái)完成。它們的副翼上長(zhǎng)有肌肉，肌肉的松緊可以控制副翼的開合。鼯鼠起飛的時(shí)候要先跳一下，通常可以滑翔20～50米的距離，而那些體型比較大的種類最高可達(dá)450米之遠(yuǎn)。它們通過改變翅膀的位置和副翼的形狀來(lái)調(diào)整方向或轉(zhuǎn)彎。當(dāng)它們到了目的地的時(shí)候，就把尾巴垂下來(lái)當(dāng)剎車，然后把頭抬起來(lái)。它們輕輕地落在樹干上。毫無(wú)疑問，很多鼯鼠對(duì)自己的飛行都控制得很好。

蝙蝠是唯一具有真正的飛行能力的哺乳動(dòng)物，屬于翼手目，共有將近1000種。不過，蝙蝠的祖先——“原始蝙蝠”可能也僅僅具有滑翔的能力。在缺少具有主動(dòng)飛行能力的其他哺乳動(dòng)物競(jìng)爭(zhēng)的條件下，這類原始蝙蝠為了降低活動(dòng)的成本，可以不受限制地演化它的滑翔裝置——翅膀。而且，蝙蝠的祖先通過在夜晚活動(dòng)，成功地避開了具有強(qiáng)大飛行能力的鳥類的威脅。

在空氣動(dòng)力學(xué)上，為了降低空中運(yùn)動(dòng)的成本，動(dòng)物可以通過翅膀等結(jié)構(gòu)的改變，以達(dá)到降低滑翔角度、增加滑翔距離的目的。這些改變包括：第一，增加翅膀的面積，以降低單位翅膀面積上所承載的重量；第二，增加翼的縱橫比，即增加翅膀的長(zhǎng)度，以減少空中運(yùn)動(dòng)的各種空氣阻力。這兩種方式的改變都可以逐步通過手指的增長(zhǎng)，從而使它所支撐的翼膜變大而獲得。

隨著原始蝙蝠滑翔角度的降低，滑翔距離的增加，即滑翔能力的增強(qiáng)，它們就可以越來(lái)越少地依賴樹上的爬行。與滑翔相比，樹上爬行和地面行走都是要花費(fèi)較多的能量的。

原始蝙蝠滑翔能力的逐漸加強(qiáng)，是以逐漸犧牲四肢的爬行能力為代價(jià)的。翅膀的面積越大、翅膀的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，滑翔能力就越強(qiáng)。但是翅膀的這種演化最終既受到蝙蝠本身手指延長(zhǎng)能力的限制，又受到外界密集的植物環(huán)境對(duì)翼面積和縱橫比要求的限制。這也這就是說(shuō)蝙蝠翅膀的延長(zhǎng)不是無(wú)限的。

隨著這種原始蝙蝠前肢的逐漸增大，滑翔能力的逐漸增強(qiáng)，前肢所承受的力也越來(lái)越大，這就需要越來(lái)越強(qiáng)的肌肉來(lái)固定前肢在身體上的位置，所以前肢肌肉變得越來(lái)越發(fā)達(dá)。

真正的“空中之王”

昆蟲和鳥類是真正的空中之王。昆蟲是地球上最早在空中飛行的動(dòng)物，也是獨(dú)一無(wú)二的有翅、能飛行的無(wú)脊椎動(dòng)物。與鳥類的雙翅是由前肢演變發(fā)展的不同，昆蟲的翅膀是由胸部背板兩側(cè)向外擴(kuò)展成側(cè)背葉而逐漸發(fā)展演化形成的。

鳥類翅膀的橫斷面成流線型。它背面稍隆起，腹面稍凹陷，翼的前緣與流體媒質(zhì)(氣流)形成迎角，翼沖著流質(zhì)前進(jìn)時(shí)若前沿上翹，迎角增大，背面的流質(zhì)壓力下降，腹面壓力增大，翼便會(huì)因造成的升力大于自身的體重而上升。不過，假如迎角超過約15°，便不能前進(jìn)了，此角度被稱為失速角。

此外，滑翔的鳥與降落傘不同，它能在一定范圍內(nèi)以不同速度滑翔，但速度有一個(gè)最低極限。低于該極限就不能滑翔。與降落傘的情況一樣，這個(gè)最低速度也隨翅膀面積的增加而減小，隨體重的增加而增大。

當(dāng)鳥向地面滑翔時(shí)，雙翅左右伸展不動(dòng)，高度逐漸降低，速度逐漸加快?；璧米詈玫镍B類可以幾乎不降低自身的高度而沿水平線前進(jìn)?；璧乃俣葲Q定于鳥的體重和翅的大小。體重翅小的鳥類滑翔較快，反之，體輕翅大的鳥類滑翔較慢。如果把滑翔時(shí)前進(jìn)的速度和下降的速度加以比較，可發(fā)現(xiàn)滑翔開始不久，前進(jìn)速度最慢，下降速度幾乎等于零。以后兩者都加快，直到下降速度超過前進(jìn)速度，最后鳥體著陸。不過鳥可調(diào)動(dòng)尾羽提高空氣所造成的阻力，使鳥體著陸較慢，這稱為軟著陸。

鳥體的重力是造成下降的因素，作用于滑翔時(shí)的空氣動(dòng)力學(xué)因素，包括由流線形鳥翅所造成的升力和空氣所造成的與前進(jìn)方向相反的阻力。對(duì)這兩種力產(chǎn)生影響的因素，包括翅的大小、形狀(流線形程度和展弦比)以及鳥的體重。翅能擔(dān)負(fù)多少體重，對(duì)滑翔尤為重要。大形的鳥類如兀鷲進(jìn)行高速度滑翔的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過飛蝗，兀鷲最小的滑翔角度約為5°，而飛蝗的滑翔角度約為30°。鼯鼠的滑翔能力也比不上鳥類，它的最小的滑翔角約在20°左右。動(dòng)物滑翔時(shí)體重與翅面積的比例很重要，翅的單位面積所能負(fù)擔(dān)的體重稱為載量。鳥類要著陸時(shí)為了要加快下降的速度，?？s小翅膀以提高載量，同時(shí)張開尾羽，以提高在空氣中的阻力。

雖然鳥類是最成功的飛行動(dòng)物，但毫無(wú)疑問，滑翔是它們征服天空的第一步。隨著原始鳥類滑翔本領(lǐng)的逐漸增強(qiáng)，水平運(yùn)動(dòng)距離的逐漸增加，鳥類祖先在空中開始具有了非常強(qiáng)的控制身體的能力，能夠非常好地控制身體的各種姿勢(shì)，利用空氣阻力完成空中運(yùn)動(dòng)，從而擁有了良好的空氣動(dòng)力學(xué)操縱能力。不過，由于飛行需要花費(fèi)較大的力氣，消耗的能量也多，因此，很多鳥類在空中的大部分時(shí)間都是用在了滑翔上。它們就是這樣，憑借高超的技術(shù)在天空中生活，悠然自得。

責(zé)任編輯龐云