Есть ли у змеи скелет?

Панику и мистический ужас вызывают у многих людей эти удивительные и необычные животные. Достигнув видового разнообразия в 2,5 тысячи видов, приобретя уникальные способы охоты и развив необычайно чувствительные органы чувств, змеи заняли свое место в иерархии всего живого на планете. Наблюдая за движением этих рептилий, может показаться, что у змеи скелет отсутствует, что состоит она из сплошных мышц. Такой плавности и гибкости движений больше не встретишь в животном мире. Но кроме особенности строения скелета змей они удивляют человека и другими не менее интересными приспособительными механизмами.

Змея или не змея?

Казалось бы, нет ничего проще, чем определить змею. Длинное тело, покрытое чешуйками, отсутствие ног – вот внешний вид змеи. Но сходное внешнее строение характерно и для некоторых представителей соседнего таксона в отряде Чешуйчатых – безногих ящериц. Порядка тридцати отличий разделяют эти два подотряда, но исключения есть в каждой из групп. И только комплексный анализ морфологических, анатомических, биохимических, генетических и других признаков позволил систематикам составить четкую классификацию этих удивительных чешуйчатых созданий.

А ноги где?

Палеонтологические находки доказывают, что в меловом периоде у змей еще были ноги. Самый яркий палеонтологический скелет Eupodophis descouensi найден в Ливане в 2000 году, это очень хорошо сохранившийся отпечаток змеи. Скелет в окаменелости, которой более 95 миллионов лет. Этот предок змей с ярко выраженными конечностями жил, как предполагается, в воде.

В среде ученых-эволюционистов не утихают споры по поводу первичной среды обитания предков современных змей. Изначально водные или вторично приспособленные к водной среде? Вопрос пока открыт и ждет своего Нобелевского лауреата.

Особенности скелета змей современных

Результат многовекового эволюционного процесса оказался очень удачным для змеи. Скелет стал кенитичным, что означает подвижное соединение всех костей. В строении черепа это проявляется в нефиксированном соединении верхней и нижней челюсти. За счет соединения эластичными связками змея может открывать рот для заглатывания добычи, во много раз превосходящей ее размерами.

Ребра, которых у змей от 140 до 300, также крепятся к позвоночнику эластично, что позволяет им раздвигаться и пропускать по пищеводу большие по объему пищевые комки. Другим концом ребра прикрепляются к щетинкам на брюхе посредством мышечного сочленения. Именно такое соединение обеспечивает передвижение змеи.

Скелет не имеет конечностей, лишь у некоторых остались рудиментарные кости, которые свидетельствуют о филогенетическом четырехногом предке. У питонов и удавов они заметны в виде так называемых шпор.

Как бежать без ног?

Строение змей, скелет с его особенностями строения наградил этих рептилий совершенно особенным способом передвижения, главная роль в котором принадлежит чешуйчатым пластинкам. Кинетичность соединения позвонков между собой, ребер и чешуек посредством мышц позволяет всем частям двигаться отдельно друг от друга. Это и помогает змее изгибаться в любых направлениях и как говорят завязываться узлом.

При этом четкая координация обеспечивает поступательное движение в горизонтальной плоскости. Каждый щиток отдельно становится перпендикулярно к твердой поверхности и является опорой для поступательного движения путем отталкивания. Мышечное усилие и щиток за щитком двигают тело змеи вперед. Поэтому ноги змеи – это ее щитки.

Единственное, в чем ошибся Конан Дойль в своем рассказе «Пестрая лента», так это в том, что его змея не смогла бы спуститься по шнурку. Она бы просто свалилась на героя, разбудив его. Для передвижения змее необходима твердая и пористая опора, именно поэтому она легко может скользить по стеклу.

Строение костной ткани

Параллельно с усложнением самого скелета происходили изменения и в костной ткани костей змеи. Скелет должен был стать прочнее. Грубоволокнистая внутренняя часть трубчатых костей со временем заменяется тонковолокнистой тканью и приобретает четкую зонарную структуру. Если просто – кости растут в длину и в толщину не в местах сочленения костей, как, например, у млекопитающих, а зона роста - в середине костей. Такое приспособление делает кость устойчивой к большому напряжению, при этом нисколько не увеличивая массу.

У них есть зубы

Если рассматривать скелет змей, фото впечатлят наличием множества зубов. Но не все знают, что зубы змеи предназначены не для пережевывания пищи. С помощью зубной системы змея хватает, удерживает и проталкивает добычу в пищеварительный тракт. С этим связано и строение зубов – они острые, тонкие и выгнуты назад. Зубы у змей могут быть на верхней и нижней челюсти, на небных и межчелюстных костях. А 8% ядовитых особей на верхней челюсти имеют специальные бороздчатые зубы с каналом внутри, куда открываются ядовитые железы. У одних эти зубы неподвижные, а у других наоборот. У гадюк, например, они находятся на короткой верхнечелюстной кости, которая может вращаться.

Сердце может находиться где угодно

Ну не совсем. Где угодно, но строение кровеносной системы змей дает возможность кровяному насосу менять свое положение. Это связано с особенностью питания змей, ведь при прохождении по пищеводу целого неизмельченного пищевого комка есть необходимость освободить проход, сместив жизненно необходимые органы. Еще одна особенность строения змей связана с той же причиной, это редукция одного легкого. У большинства змей одного легкого либо нет совсем, либо оно очень маленькое.

У змей весьма своеобразное видение мира

Только представьте, у змей слабое зрение, они видят только движение. Слуха как такового нет, зато развито внутреннее ухо, способное ощутить малейшие вибрации почвы. Чрезвычайное обоняние, обеспеченное сверхчувствительными рецепторами в ноздрях, в ротовой полости и на языке (вот почему они высовывают язык – они так нюхают, а вовсе не пытаются кого-то напугать) помогает ориентироваться в пространстве. И раздвоен их язык не просто так. Рецепторы на разных кончиках языка автономно воспринимают запахи. В результате у змеи в два раза больше информации о том, как пахнет окружающий мир.

Можете быть уверены, до того как вы змею увидели, она уже знает ваш вес, запах и что вы ели на завтрак.

Итак, на вопрос о том, есть ли у змеи скелет, ответ однозначен - да. Его особенности настолько удивительны, что бионика не обошла их стороной. Робот Elizabeth инженера Хауи Шозе (Howie Choset) из Университета Карнеги-Меллон для исследований и поиска артефактов в египетских пирамидах - яркий тому пример.

Но не только скелетные особенности интересны для бионического параметрического синтеза. Тепловизоры, эхолоты и звукоулавливатели – все это результаты, взятые из опыта природного моделирования вездесущего природного отбора.