Jak poruszają się węże?

W toku ewolucji wiele grup gadów miało tendencje do wydłużania ciała i redukcji kończyn, ale węże osiągnęły na tej drodze największy postęp. Ewolucyjne zmiany kształtu ciała wpłynęły na tryb życia tych zwierząt, a przede wszystkim na sposób poruszania się. Podrząd węży (Serpentes = Ophidia), wchodzących wraz z jaszczurkami (Sauria) i amfisbenami (Amphisbaenia) w skład gadów łuskonośnych (Squamata), to dość zwarta i mało zróżnicowana pod względem morfologicznym grupa zwierząt. Wg różnych źródeł liczy on współcześnie ok. 10 rodzin, 420 rodzajów i blisko 2500-2700 gatunków w tym 410 czynnie jadowitych.

Węże są stosunkowo młodą grupą gadów. Oddzieliły się od jaszczurek najprawdopodobniej w późnej kredzie, choć pierwsze prymitywne wężopodobne formy np. Pachyrhachis znane są sprzed ok. 140-180 milionów lat. Posiadały one jeszcze wyraźną miednicę i czaszkę charakterystyczną dla blisko z nimi spokrewnionych jaszczurek. Innym przedstawicielem kopalnych węży była Dinilysia, prawdopodobnie przodek dzisiejszych boa i pytonów. Pierwsze prawdziwe węże, zbliżone budową do węży wyższych (Caenophidia), a więc nie posiadające szkieletu kończyn i pasów, pojawiły się ok. 80 milionów lat temu. Gady te wyróżniają się więc wśród innych kręgowców swoją specyficzną budową. Brak kończyn i ich pasów (choć u prymitywnych form mogą być jeszcze ich formy szczątkowe) to najważniejsza cecha tych zwierząt. Węże poruszają się sprawnie w różnych środowiskach: wśród traw, kamieni, na sypkim piasku, w gałęziach drzew i krzewów, w podziemnych norach a nawet w wodzie. Nietypowa jak na kręgowce budowa ciała węży wymusza wyraźne zmiany w ich szkielecie osiowym. Wraz z zanikiem odnóży zanikają specyficzne odcinki kręgosłupa, staje się on niezróżnicowany i mniej więcej podobny na całej swojej długości. Gady te charakteryzują się też wyjątkowo dużą liczbą kręgów. Ich liczba waha się u tych zwierząt między 141 a 435. Kręgi węży posiadają trzony przodowklęsłe (proceliczne) oraz kłykcie okrągłe w przekroju. Umożliwia im to dużą ruchomość względem siebie, ale jednocześnie są ze sobą mocniej połączone. Żebra są bardzo liczne, o jednym guzku i luźno połączone z kręgami odcinka grzbietowego. Wydłużone ciało wymusiło też zmiany w budowie i rozmieszczeniu narządów wewnętrznych np. u większości gatunków prawe płuco ulega wydłużeniu, a lewe zanika (u prymitywnych form mogą funkcjonować oba płuca), nerki leżą jedna za drugą, następuje wydłużenie wątroby.
W lokomotoryce węży podstawową rolę odgrywają kręgosłup wraz ze specyficznymi mięśniami poruszającymi żebrami oraz tarczki brzuszne. Mięśniami tymi są m. in. silnie rozwinięte, wydłużone i nachodzące na siebie dachówkowato transversospinalis i longissimus thoracis. Wyginają one ciało w płaszczyźnie pionowej i poziomej, a także pozwalają na pewną swobodę obrotu kręgosłupa wzdłuż jego długiej osi. Wyróżnia się cztery podstawowe typy ruchów węży, zazwyczaj poszczególne gatunki mogą poruszać się kilkoma z nich w zależności np. od podłoża, ale część z nich jest charakterystyczna głównie dla najlepiej rozwiniętych przedstawicieli rodzin żmijowatych (Viperidae) i grzechotnikowatych (Crotalidae).

Najstarszym ewolucyjnie i najczęściej spotykanym ruchem beznogich gadów jest tzw. ruch wijący. Polega on na tym, że wąż zaczepia się pętlami ciała o podłoże, jednocześnie wyginając ciało na boki, wyrzuca je do przodu. Gdy ciało znajdzie oparcie w nowym miejscu proces powtarza się. W ruchu tym biorą udział mięśnie związane z żebrami, tworzące skomplikowany układ. Ich naprzemienne falujące skurcze i rozkurcze wprawiają ciało właśnie w taki ruch. Ciekawostką jest to, że na sposób wygięcia ciała węża ma wpływ kształt poruszającego się osobnika oraz rodzaj podłoża po którym się porusza. Długie i cienkie gady wykonują więcej pętli i w przeciwieństwie do np. krótkich i grubych żmij uzyskują więcej punktów podparcia (przemieszczają się więc sprawniej). W zależności od ilości nierówności terenu węże dostosowują ilość pętli by przemieszczać się z optymalną prędkością. Ten typ ruchu jest najszybszy i stosowany przez większość węży, ale także (w sposób uproszczony) przez liczne jaszczurki beznogie. Pozwala on niektórym gatunkom osiągać prędkości rzędu 10 km/h i więcej. Niektóre dane mówią o tym, że na krótkim odcinku gady te np. mamba czarna (Dendroaspis polylepis) potrafią prześcignąć galopującego konia, ale wydaje się to znaczną przesadą. Ruch wijący pozwala tym zwierzętom poruszać się także całkiem sprawnie w wodzie, jednocześnie nie są w stanie przemieszczać się po gładkich powierzchniach gdyż nie mogą znaleźć punktu oparcia dla splotów ciała.

Innym typem ruchu jest tzw. ruch akordeonowy (Rys.1.). W zasadzie opiera się on na wydłużaniu i skracaniu poszczególnych odcinków ciała dzięki pracy mięśni związanych z żebrami. Polega on na odpowiednim ułożeniu pętli ciała, zaparciu ich np. o ściany tunelu lub samo podłoże i rozciąganiu ich jak akordeon. Po przemieszczeniu się przodu ciała wąż zapiera się ponownie tym odcinkiem i przyciąga tył. Kolejno powtarzana sekwencja ruchów pozwala na powolne pełznięcie do przodu. W tym typie ruchu ciężar pętli ciała oraz tarcie podłoża zapewniają wystarczający opór by gad mógł poruszać się nawet po bardzo gładkich powierzchniach.

W ruchu prostoliniowym (Rys.2. i 3) ważną rolę odgrywają ruchome i luźno umocowane tarczki brzuszne. Gad zapiera się nimi o podłoże i może podciągnąć resztę ciała, nie wymagane jest tu więc tworzenie pętli. Wąż staje na pionowo wyprostowanych tarczkach, w trakcie przemieszczania ustawiają się one poziomo a sekwencja ruchów przebiega falami. Ten sposób poruszania się, analogiczny do ruchu skąposzczetów lub gąsienicy czołgu, jest stosowany przez duże i grube pytony, boa i wiele żmij. Umożliwia im to podkradanie się do ofiary w sposób niezauważony. Jednocześnie ta technika pozwala wielu gatunkom na wspinanie się na drzewa, poruszanie się w wąskich norach i na stromych zboczach skał. U węży nadrzewnych dodatkową pomocą jest chwytny ogon.

Kolejny typ przemieszczania się to tzw. skośny ruch kroczący (Rys.4.). Jest najefektywniejszym sposobem poruszania się po sypkim piasku. Gad wykorzystujący ten sposób ruchu nie pełznie wprost, a raczej skośnie. Polega on na tym, że wąż opiera się kilkoma (najczęściej dwiema) pętlami ciała na podłożu. Przednia część ciała zostaje położona z przodu i jednocześnie tu formowana jest kolejna pętla. Gad wykonuje kolejny ruch, cały czas opierając się pętlami na ziemi. Ciało węża wydaje się przemieszczać w sposób płynny, mimo że jest to forma „kroczenia”. Z tą formą poruszania się można się spotkać u pustynnych żmij i grzechotników. Ruch ten może mieć dodatkowe znaczenie dla gadów pustynnych, ogranicza bowiem do minimum kontakt z podłożem, a przez to pochłanianie nadmiernych ilości ciepła.

Wiele gatunków węży może wykorzystywać więcej niż jeden z tych rodzajów ruchów w zależności od warunków w jakich się znajdują. Są jednak inne sposoby poruszania się, bardziej specyficzne, bądź będące modyfikacjami głównych typów jak np. u węży morskich. Ich ruchy przypominają ruch wijący, jednak w ich budowie widoczne są modyfikacje związane ze środowiskiem wodnym. Charakteryzują się one m. in. silnie spłaszczonym ogonem, który funkcjonuje jak wiosło, oraz przypłaszczonym ciałem, które jest bardziej opływowe. Ich głowa jest mała i smukła. Łuski form prymitywnych, np. Laticauda, Aipysurus, Emydocephalus nachodzą jeszcze na siebie dachówkowato, jednak u form silnie wyspecjalizowanych, np. Hydrophis, wszystkie są podobne i leżą obok siebie. Zmniejsza to opór wody jednak powoduje, że nie są one w stanie poruszać się na lądzie i wszystkie czynności życiowe tych gadów, łącznie z rozmnażaniem odbywają się w wodzie. Analogiczna sytuacja występuje u węży brodawkowatych (Acrochorididae), żyjących w Azji i Australii, które z racji wodnego trybu życia utraciły tarczki brzuszne.

Inną specyficzną grupą są węże ryjące, takie jak ślepuchowate (Scolecophidia) i część węży prymitywnych (Henophidia). Cechą charakterystyczną ślepuchowatych jest ich mało zróżnicowane ciało. Nie posiadają wyraźnie wyodrębnionej głowy, są walcowate a ich ogon można rozpoznać po ostrym wyrostku, pomagającym wężowi szybko zakopywać się w ziemi. Węże te, tak samo jak część Henophidia, drążą tunele za pomocą głowy, przemieszczają się w nich w sposób analogiczny do ruchu skąposzczetów. Zapierając się o ściany tunelu i rozciągając/kurcząc poszczególne odcinki ciała przesuwają się do przodu. U obu grup następuje wyraźne wzmocnienie czaszki i rozrost tarczek głowowych (u ślepuch zakrywają nawet oczy). Związane jest to ze sposobem rycia korytarzy. Posiadanie przez nie szczątkowej miednicy a także ślady odnóży w postaci ostróg, świadczy o tym, że są grupą starą ewolucyjnie. Wielu paleontologów uważa, że początki węży są właśnie związane z formami ryjącymi.

Węże są organizmami, które opanowały wszystkie lądy (po za Antarktydą i izolowanymi wyspami oceanicznymi). Występują w najróżniejszych typach środowisk, od pustyń, przez lasy tropikalne, góry, morza a nawet ich zasięg dochodzi w okolice koła podbiegunowego. Mimo swojej pozornej prostoty w budowie ciała oraz małego zróżnicowania w obrębie podrzędu, wykazują zdumiewające zdolności lokomotoryczne. To one w dużym stopniu są odpowiedzialne za sukces tej grupy. Pomagają im one m. in. w sprawnym polowaniu jak i w ucieczce. Zdumiewająca jest też różnorodność strategii łowieckich tych gadów, które nie pozostają bez wpływu na ich budowę (polujące aktywnie długie i cienkie węże połozowate, polujące z zasadzki krótkie i grube grzechotniki). Gady te jednak nie są jedynymi organizmami, które „odkryły” taki sposób poruszania się. Wyraźne podobieństwa widoczne są m. in. u jaszczurek beznogich i amfisben, jednak nie wykazują one takiej różnorodności w sposobach lokomocji jak węże.

 

Opracowanie i źródła informacji

Opracowali Kornelia Orczyk i Dariusz Kucharski na podstawie literatury:
Cogger H. D., Zweifel R. G.: Encyklopedia Zwierząt – Gady i Płazy. Elipsa Warszawa 1993
Dobrowolska H.: Gady. PWN Warszawa 1990
Jaroniewski W.: Jadowite węże świata. WSiP Warszawa 1988
Kronika Ziemi. Kronika Warszawa 1992
Larousse – Ziemia Rośliny Zwierzęta. BGW Warszawa 1990
Leksykon Zwierząt od A do Ż. MUZA Warszawa 1991
Trepka A.: Przed i po dinozaurach. KAW Katowice 1988
Mattison Ch.: Atlas węży. Solis Warszawa 2006

Liczba wyświetleń: 16697