Два отдела позвоночника у змей

Змеи относятся к чешуйчатым пресмыкающимся и обитают на всех континентах земного шара, кроме Антарктиды. Это хищные существа, которые питаются птицами и млекопитающими, охотясь на них и убивая при помощи собственного яда. Подвижность и гибкость их тела позволяет им передвигаться, не имея конечностей, расплющиваться при прохождении в узкие щели и удушать своих жертв, обвиваясь вокруг них. Мышечный корсет — основная структура тела этих пресмыкающихся, но скелет у них также имеется. В этой статье будут рассмотрены принципы передвижения змей, структура их скелета и особенности яда.

Характеристика змей

От прочих рептилий змеи отличаются удлинённым телом, лишённым конечностей, подвижных век над глазами и барабанных перепонок в слуховом аппарате. Формой тела они напоминают червей — с той лишь разницей, что поверхность тела у них сухая и покрыта чешуйками. Длина тела взрослых особей варьируется от 10 см до 12 м и более.

Окраска их чешуи практически всегда имеет цвет среды, в которой они обитают. Наземным рептилиям свойственны зелёные, бурые, древесные и чёрные тона. Пресмыкающиеся, обитающие в тропических лесах, имеют преимущественно яркую окраску — синюю, изумрудно-зелёную, жёлтую, как и рептилии, живущие в тёплых океанических водах.

Наиболее распространены эти существа в тропических областях Южной Америки, Южной Азии, в Африке и Австралии. Немного реже они встречаются в странах с умеренным и континентальным климатом, на близких к полюсам широтах. Змеи полностью отсутствуют в Новой Зеландии и Ирландии. Жаркий климат для них предпочтителен, так как они относятся к холоднокровным существам и поддерживают высокую температуру тела исключительно за счёт температуры окружающей среды.

Чем длиннее и сильнее рептилия, тем больше по размеру будет её добыча. Эти хищники питаются разнообразными существами, начиная от мелких насекомых и заканчивая крупными млекопитающими. Существуют особи, которые питаются только одним видом пищи. Так, яичные рептилии способны поедать исключительно птичьи яйца — другой корм им недоступен для переваривания. Заглатывается добыча всегда целиком, а затем постепенно переваривается в кишечнике.

Структура скелета

На вопрос, есть ли у змей скелет, можно ответить утвердительно. Несмотря на удивительную гибкость, эти рептилии имеют твёрдый костный скелет, который отличается свободой сочленений.

Череп

Диапсидного типа с редуцированными височными дугами, кинетичный — кости способны значительно раздвигаться. Кости черепа делятся на несколько типов: квадратные, крыловидные, нёбные, чешуйчатые, височные и верхнечелюстные. Челюсти разделены по центру эластичными связками, а между собой связаны так же подвижно, что позволяет змее растягивать пасть до размеров убитой добычи.
Строение черепа змеи

Зубы

Хорошо развиты, размещены на верхней и нижней челюстях. Имеют тонкую острую форму, удобную для постепенного проталкивания пищи вглубь пищевода. Для жевания змеиные зубы не предназначены. У неядовитых пресмыкающихся есть только короткие и тонкие зубы.

Ядовитые виды имеют удлинённые передние зубы, похожие на загнутые внутрь клыки. Ядовитые зубы полые внутри и соединены с ядовитыми железами. При укусе рептилия вводит ядовитые зубы в тело добычи и впрыскивает по ним яд. У некоторых видов передние зубы могут поворачиваться на 90 градусов при раскрывании пасти.

Позвоночник и рёбра

Так как конечности у этого существа отсутствуют, позвоночник у него не имеет специфических отделов. Он гибкий, длинный, однородный, состоит из одинаковых позвонков, к нижней части которых подвижно прикрепляются рёбра. Чем длиннее рептилия, тем больше у неё позвонков: короткие и толстые пресмыкающиеся имеют в среднем 150 позвонков, а тонкие и длинные — до 430. Грудины у змей нет, поэтому они могут значительно растягиваться в ширину, сплющиваться и сворачиваться в столько колец, сколько позволяет их длина.
Скелет змеи

Передние и задние конечности

Полностью атрофированы. У некоторых видов присутствуют незначительные рудименты тазовых костей. Другие виды имеют одну пару внутренних коготков по обе стороны от анального отверстия, как рудименты задних конечностей.

Особенности передвижения

Двигается эта рептилия в основном за счёт сокращения мускулатуры тела и особых подвижных чешуек на брюшке.

Существует четыре типа передвижения, использование которых зависит от размеров рептилии и среды её обитания:

1. Прямолинейный. Используется исключительно крупными особями, такими как питоны, анаконды и удавы. Прямолинейно двигающаяся змея толкает себя вперёд за счёт сокращения кожи живота, а затем подтягивает хвостовую часть тела.
2. Параллельный. Этим способом передвигаются пресмыкающиеся, обитающие в пустынных климатических зонах с песчаными почвами. Они выбрасывают вбок и вперёд головную часть туловища, а затем выносят вслед за головой заднюю часть тела. При этом на песке образовывается сложный узор, состоящий из параллельных полос, загнутых в крючки на концах.
3. Концертина. Ещё известный как «гармошка», этот способ характерен для рептилий, живущих на деревьях. Они собирают тело в горизонтальные петли, выбрасывают голову вперёд, выпрямляя тело, а затем подтягивают за собой хвост, образовывая новую гармошку.
4. Серпантин. Классический способ передвижения, известный практически всем. Это волнистое скользящее движение, которым змеи передвигаются как на суше, так и в воде. Происходит S-образное движение за счёт сокращения боковых мускулов живота.

Яд змеи

Вырабатывается слюнными железами, которые соединены мышечным каналом с двумя самыми крупными ядовитыми зубами. Эти зубы могут быть полыми или иметь специальный желобок на передней части. В момент укуса мышцы сжимают ядовитую железу, яд из неё поступает в полость зуба и по желобку стекает через ранку в мышечную ткань добычи. Некоторые виды змей плюются своим ядом и при этом целятся жертве в глаза.

Змеиный яд вызывает мгновенную слепоту, пользуясь которой пресмыкающееся нападает на добычу. Яд может действовать на нервную систему, вызывая паралич, или на сердечно-сосудистую систему, провоцируя спазмы и отёки. Самой ядовитой и опасной рептилией считается тайпан из семейства аспидов. Его укус в десять раз более ядовитый, чем укус гремучей змеи.

Змея — это чешуйчатая рептилия, обитающая преимущественно в тропических и пустынных регионах. Она имеет удлинённое мышечное тело с простым подвижным скелетом, передвигается ползком и добывает себе пищу, удушая добычу или кусая её ядовитыми зубами. Яд одних рептилий не опасен для человека, а укус других может привести к быстрой смерти, поэтому в дикой природе от змей неизвестного вам вида следует держаться подальше.

Скелет змеи

Змеи
ползают, интенсивно изгибая тело, и заглатывают целиком очень крупную добычу.
И для того, и для другого необходима мощная мускулатура, а сложная костная
скелетная арматура была бы только помехой. Поэтому, с точки зрения механики,
змеи представляют собой эластичную прочную трубку с минимальным количеством
жестких каркасных элементов. Ho слабо развитый скелет ограничивает возможности
увеличения размеров тела. Математические расчеты показывают, что при змеином
телосложении максимальная длина тела в принципе не может превышать 15 м,
иначе такой монстр просто не смог бы двигаться по земле, а вынужден был
жить в воде.

Череп
Строение черепа у змей совершенно уникально. Оно эволюционировало, приспосабливаясь
к своеобразному способу питания. Голова любой змеи очень невелика по отношению
к размерам добычи, которую змея способна заглотать целиком. Такая способность
связана с тем, что кости лицевой части черепа практически у всех змей соединены
между собой подвижно. Нижняя челюсть крепится к черепу связками, которые
могут сильно растягиваться. Кроме того, нижняя челюсть не является сплошной,
ее в центре соединяет эластичная связка. Все это гарантирует великолепную
растяжимость змеиной пасти.
У змей хорошо развиты зубы, расположены они на верхней и нижней челюстях,
а у многих видов — также и на небных, крыловидных и межчелюстных костях.
Но так как змеи не жуют и не разрывают свою добычу, то зубы у них очень
тонкие, некрупные, хотя и острые. У неядовитых змей зубы служат для проталкивания
добычи по направлению к пищеводу, а у ядовитых змей есть еще особые зубы,
которые служат для укуса и введения яда в добычу; они загнуты назад. У ужеобразных
ядовитых змей зубы бороздчатые, расположены на задней части верхней челюсти,
снабжены небольшими бороздками или открытыми канальцами, по которым яд стекает
из ядовитых желез. У аспидовых и морских змей ядовитые зубы трубчатые, имеют
закрытый канал в полости, неподвижно закреплены на челюсти в передней части
пасти. У гадюк и ямкоголовых змей ядовитые зубы также имеют трубчатое строение,
но они длиннее, чем у ужеобразных, и имеют очень интересное крепление. Верхнечелюстная
кость у этих змей очень короткая, прикрепленная шарнирно. Поэтому ядовитые
зубы имеют способность складываться при закрытой пасти змеи, в этом случае
они ложатся вдоль челюсти острым концом назад. Когда змея открывает пасть,
верхнечелюстная кость с ядовитыми зубами проворачивается, становясь вертикально,
и зубы теперь направлены острием вниз и готовы для укуса.

Передние и задние конечности
В процессе эволюции при переходе к лазающему образу жизни у змей полностью
атрофировался пояс передних конечностей. Однако у некоторых представителей
инфраотряда низших змей сохранились небольшие рудименты таза (например,
у удавов, узкоротых змей). Кроме того, удавы и вальковатые змеи по бокам
анального отверстия имеют парные коготки, которые являются рудиментами задних
конечностей, доставшихся в наследство от ящерицеобразных предков змей.

Позвоночник
Так как у змей отсутствует пояс верхних и нижних конечностей, нет грудины,
то деление позвоночника на отделы, как у других позвоночных, не может быть
проведено четко. Позвоночник у змей гибкий, длинный и исключительно подвижный.
Он состоит из большого количества позвонков. У толстых и коротких змей,
таких, например, как габонская гадюка, или габоника, их 141. А у самых длинных
и тонких змей число позвонков достигает 435. Благодаря отсутствию грудины
ребра крепятся очень подвижно, могут широко расходиться в стороны, чтобы
по пищеводу и желудку могла пройти крупная добыча, могут сходиться, могут
сильно уплощаться, позволяя змее расплющивать тело при обороне или при необходимости
проникнуть в узкий труднодоступный лаз.

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.