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蚯蚓没有脚也能走:刚毛、体腔液与两道蠕动波

翻开一块湿土,一条蚯蚓扭了几下就钻进深处。它没有脚,也没有可以抓握的手,前进靠的是一节节体节先后变粗变细,再加上每节腹面那几根极短的刚毛。捏在手里的那种滑而有力的感觉,正是这套结构在工作。它每前进一步,都是一串局部收缩接力传下去的结果。

身体由上百个体节叠成,每一节都是一间水囊

蚯蚓的身体由 80–150 个体节叠成,除前端几节与环带外,每一节的构造几乎一样。体壁里有一层环肌、一层纵肌,中间是充满体腔液的体腔。体腔液不可压缩,肌肉一收缩,体节只能变形,不能变小,力就沿着液体一路传下去。

环肌收缩时体节变细变长,纵肌收缩时体节变粗变短。两组肌肉交替,身体就出现一节粗一节细的波形。这种靠液体支撑的结构叫静水骨骼,没有骨头也能传力,代价是身体柔软,受压过大就会破,所以它离不开湿润的土壤。

刚毛每节四对,钩住土粒才使得上劲

常见的陆正蚓每节腹面有 4 对刚毛,共 8 根,长约 0.1–0.2 毫米,呈 S 形,尖端朝后。刚毛藏在体壁的小囊里,靠囊底的肌肉牵引伸出或收回。爬行时后部的刚毛伸出钩住土粒,前部再伸长探路。刚毛伸出的一瞬,体节是绷紧的,钩不住就会空转。

刚毛只在粗糙的基质上有效,光滑的玻璃上钩不住,蚯蚓只能原地打滑,身体越用力越缩成一团。这也是它在水泥地上爬不快的原因。本文判断:刚毛是锚,肌肉是绳,两个环节缺一,蠕动就退化成原地伸缩。

两道波,一道伸长,一道缩短

前进时身体前端的环肌先收缩,几节变细变长,向前探出;紧接着这几节的纵肌收缩,把后部拉上来。波自前向后传,身体跟着前移,每一节都经历一次伸长与缩短,节间的沟一深一浅地掠过。波传到尾部,一次前进才算完成。

后退时波的走向不变,肌肉的时序反转,身体就向后移动。钻土时波幅加大,体节之间的沟更深,刚毛全部伸出,整条虫像一枚会自己前进的钉子。本文判断:看沟的深浅与波的间距,能分出它是在爬行还是在往下钻,两者的波幅能差出一倍。

环带的位置与刚毛的排列,是落到科属的硬指标

环带是体前部一圈肿胀的体节,颜色较浅,性成熟后才明显。陆正蚓的环带在第 32–37 节,呈环状;环毛蚓的环带偏前,呈马鞍形。数环带所在的节数,比量体长稳,因为体长随收缩变化很大,同一只能差出三分之一。

刚毛的排列也分类型:陆正蚓是每节 4 对,排成四行;环毛蚓是每节一圈,数目多到数十根。本文判断:环带位置加刚毛排列,两条就能落到科,体色与粗细只能作参考,同一种在不同土壤里能差出不少,环带位置与刚毛排列却基本不变。

关键数据

下列数值取自常见陆生种类,用于对照尺度。体节数从口前叶数到肛节,环带位置按所在体节记;刚毛长度需在镜下量,活体伸出时略长于固定标本,两者不能混用,比较时统一用同一种材料。环带位置与刚毛数要在同一段体节上数。

  • 体节 80–150 个,体长 10–30 厘米
  • 体直径多在 3–6 毫米
  • 陆正蚓每节刚毛 4 对,共 8 根
  • 刚毛长 0.1–0.2 毫米,呈 S 形
  • 陆正蚓环带位于第 32–37 节
  • 爬行速度约每分钟 5–10 厘米

干硬的土面与光滑的容器里,蠕动看不出来

干燥的土面颗粒松散,刚毛钩不住,蚯蚓会把身体蜷起来减少失水,蠕动几乎停止。玻璃与塑料容器内壁光滑,刚毛没有着力点,能看到只有伸缩,看不到前进,容易误判为不会爬。换到湿润的粗纸上,同一只会立刻恢复前进。

受伤或濒死的个体,肌肉时序紊乱,波的方向不定,看上去像在乱扭。本文判断:观察蠕动要放在湿润的粗纸上,等它自己伸展,前 10 分钟不安定属正常,别把应激反应当成运动方式,放回湿土里静置片刻再看更准。

参考文献

  • 刘凌云, 郑光美 主编.《普通动物学》(第四版). 高等教育出版社, 2009. —— 环节动物体壁与运动。
  • 中国科学院中国动物志编辑委员会.《中国动物志·环节动物门·寡毛纲》. 科学出版社.
  • Gray J. Animal Locomotion. Weidenfeld & Nicolson, 1968. —— 蠕动的力学分析。
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文章名称:蚯蚓没有脚也能走:刚毛、体腔液与两道蠕动波
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