滑翔

余　夫

天空是如此的辽阔，动物们似乎都产生过在天空中翱翔的梦想。尽管它们中的大多数最终并没有演化出像昆虫、鸟类或者蝙蝠那样灵巧的飞行能力，但是也有许多种类并不是失败者，特别是在各个脊椎动物类群中，都有一些种类可以在空中飞行一定的距离，这种运动形式就是滑翔。

滑翔是一种不甚费力的飞行运动。实际上，它也可以被看做是一种更加精巧的降落，或者可以简单表述为“下降角小于45度的降落”，这意味着具有更长的水平运动距离。具有滑翔能力的动物一般具有翼状结构，这种流线型的飞行器官可以产生升力和推力以抵消身体的重力和空气的阻力，从而使之能在空中停留更长的时间、滑行更长的距离。

海面上的“小飞机”

古诗云：“海阔凭鱼跃，天高任鸟飞”，但是在浩瀚无垠的海面上，人们却可以看到一类掠浪而过的“小飞机”，这就是飞鱼。飞鱼最奇特的就是长有“翅膀”，不过它不同于鸟类的翅膀，而是一直延伸到尾部的一对宽大的胸鳍。它的整个身体则像一个织布的“长梭”。每当它准备离开水面时，首先在海中以每秒10～30米的速度高速运动，胸鳍紧贴身体两侧，用尾部用力拍水，整个身体好似离弦的箭一样向空中射出。飞腾跃出水面后，飞鱼就打开又长又亮的胸鳍快速向前滑翔，在离开水面4～5米的高度，像滑翔机一样飞行，在空中停留的最长时间可达1分钟之久，飞行的最远距离有400多米，飞行速度可达16米／秒。有时，许多飞鱼一同竞飞，此起彼伏，在蓝色的海面上时隐时现，破浪前进，景象十分壮观。

仅就在空中的运动表现，飞鱼似乎处在滑翔与飞行进化的两可之间。这是因为它在空中运动时有拍打“翅膀”——胸鳍的动作，这种高超的本领是昆虫、翼龙、鸟和蝙蝠这些具有主动飞行能力的动物所特有的。遗憾的是，飞鱼的胸鳍虽然特别发达，但是胸鳍的基部却没有像鸟类那样的运动肌肉，因此胸鳍的拍动不能给飞鱼以前进的动力，不能增加它们的空中运动距离，所以它的空中运动还是属于滑翔。飞鱼的这种滑翔运动可能是逃脱被猎食危险的一种手段，也可能是在炫耀其非凡的本领。

除了飞鱼之外，还有一些鱼类也有一定的滑翔能力。例如体型巨大、形似蝙蝠的蝠鲼，兴起时常常鼓动双鳍拍击水面，作旋转状的跳跃，还会在离水面三四米高的空中拖着长尾巴滑翔。

能在海面上进行类似“飞行”的动物还有属于头足类软体动物的乌贼。它的动力来自其颈部的特殊管道向外喷水而获得的反作用力。在飞出水面之前，乌贼在水中将腕紧紧叠成锥状，长长的触腕伸直，后鳍紧贴住外套膜，把摩擦阻力减少到最低限度。然后就以喷射方式剧烈运动，当达到最大速度时，猛然跃出水面。在空中，乌贼立即将鳍尽量展开，第二、第三对腕也最大限度地张开成拱状，形成了最佳的“飞行”状态。乌贼滑翔的速度可达每秒9～12米，高度通常不超过1米，距离最多可达50～60米。对于它们逃避敌害来说，这完全足够了。

树林间穿梭的两栖爬行动物

在我国南方以及南亚、东南亚一带的热带森林中，生活着一类与众不同、能在林间滑翔的树蛙，人们更喜欢叫它飞蛙。飞蛙的身体大多为绿色，在树上生活，昼伏夜出，捕捉昆虫和蜘蛛等为食。它们的指、趾大而长，非常发达，末端膨大成吸盘，指、趾之间还具有很发达的蹼膜，这种粗简的结构就为其在空中滑翔提供了空气动力学特性。此外，树蛙的体侧皮肤在滑翔时也可扩展，增大了身体的表面积，可以在空中滑翔15～20米，甚至能从平地上一跃到1.5～2米高的树上。飞蛙在滑翔之前，还要先用肺吸足空气，使自身的体积增大，以便获得更大的浮力，这样滑翔起来就轻便多了。

飞蜥俗称“飞龙”，同样生活在我国南方以及南亚、东南亚一带。它们所拥有的“翅膀”其实是它们身体两侧的皮肤延伸变成，由五条延长出来的肋骨所支持。它的肋骨有一定的活动性并大大延长，从身体的两侧伸出来，伸得很长，那些皮肤就被这些肋骨拉得很大。这些肋骨可以打开、合拢，就像扇子一样。当飞蜥在树枝上奔跑的时候，它的肋骨是合拢的，可是当它要到另一棵树上去的时候，肋骨就打开了，这样就可以张开“翅膀”飞过去。它的“翅膀”内有许多血管，具有散热的功能，所以也是一个体温调节器官。飞蜥的这种结构的优点是用不着依靠四肢。它在高10米的树上，能以20°的角度飞过60多米远的一片空地，然后落在另一棵树的树干上。这时候，如果有昆虫从空中飞过，它就对准目标，展开皮膜，在滑翔中张口捕食。

能滑翔的爬行动物还有分布于东南亚的“飞壁虎”。它的飞行器官不如飞蜥那样完善，是由身体两侧向外长出的厚皮构成，平时，两边的皮膜收在腹部，靠得很近，但互不重叠。头部和尾部两侧，长着同皮膜相似而稍小的皮肤褶皱，虽然没有肌肉可以让它们伸展开来，但下冲时的空气压力迫使皮褶扩展，当飞壁虎飞到地面上的时候，它们也可以很好地起到降落伞的作用。此外，在身体和尾巴的边缘都有流苏一样的鳞片；前后足趾间都长有宽大的蹼，当它在空中滑翔时，这些蹼就会全部张开。

最让人想象不到的会飞的爬行动物恐怕就是飞蛇了，然而，的确有少数蛇类会向空中跳跃，甚至滑翔一段距离，例如生活在南亚一带的“滑翔蛇”，当地人叫它“卡拉沃拉”。它们长得又细又圆，爬树本领很高。在滑翔之前，它们先呼出自己肺部的气体，把自己的肋骨展开，拉紧全身的皮肤，使身体扁平，同时把腹部弯曲成凹状，把空气压向下方形成一个“气垫”，以一个倾斜的姿势滑翔，像一片叶子一样，自然飘向地面或草丛中，滑翔距离可达50米远。有时候，它们也会从一株高大的树木滑翔到一株较矮的树木上。不过，它的滑翔能力不如飞蜥，飞蜥能够从一株平行地滑翔到另一株，而滑翔蛇却不能，只能斜着向下方滑行。

在莫桑比克鲁伍马河流域的草原上，也生活着一种当地人叫“飞蛇”的无毒蛇。这种飞蛇能从草丛里跃起3～4米高，每次可滑行6～7米远，快得像支离弦的箭，据说甚至能捕食飞行中的小鸟。

脊椎动物中最早的夭空征服者

事实上，从化石记录中发现，爬行动物中的一些种类好像很早就开始在树木之间进行滑翔了。大约2.5亿年以前，在现在叫做马达加斯加的地方生活着一种叫做灵巧龙的动物，它有着长长的尾巴，还有两排肋骨来支撑翅膀上的皮肤。它们的翅膀展开时大约有33厘米长，而它的整个身体也只有40厘米长。

5000万年以后，又出现了生活在英国的始虚骨龙和北美洲的依卡洛蜥。它们的肋骨比较少，大概只有10或11对，可是它们支撑着一张用来飞行的

膜，这张膜非常坚固。生活在中亚的长鳞龙，其名字的意思就是“长长的鳞片”，因为在靠近其脊椎的地方有一些比它的身体还要长、特别平的鳞片。人们推测每对这样的附属物都对应着一枚脊椎，这样10对紧密排列的附属物的边缘就可以依次重叠，形成一个完整的、奇特的“翅膀”。它的体长只有10～12厘米。当它休息的时候，这些鳞片就像蝴蝶的翅膀一样合拢放在背上，可是一旦要滑翔的时候，它们就向两边呈水平展开。长鳞龙的这种独特构造和现生鸟类羽毛的羽轴、髓帽等微细结构都具有可比性。尽管长鳞龙的皮肤衍生物可能和后来的鸟类羽毛没有什么直接的关系，但是它的空气动力学特性确实使人们相信这种原始的小动物已经具有了滑翔的能力。身体细长的沙氏龙在长长的后腿的末端和尾巴的根部之间有一张三角形的皮质的翼膜，形成一种真正的、附着在后肢上的翅膀，使这种体长约25厘米的小动物飞起来的时候就像是一张被扔出去的纸，在树木之间飘来飘去。

这些会滑翔的爬行动物的化石的共同点就是它们都是小型动物。一般说来，脆弱的小动物不像大恐龙那样容易变成化石，那么，到底还有多少会飞的爬行动物是我们不知道的呢?

不过，也有体型较大的爬行动物向空中发展，这就是恐龙的近亲——翼龙类。目前发现的最大的翼龙体长达8米，其骨骼轻巧，长骨中空，既轻又坚固，适于飞行生活。翼龙的前肢变为翼，由又长又粗壮的第四肢支撑着连结身体侧面和后肢的皮膜形成，具有类似鸟类翅膀的作用，而第一、第二、第三指长在翼外，变成钩状的小爪，第五指退化消失。翼龙栖息在海岸或咸水湖边，曾利用它们高超的飞行能力称雄天空达1.5亿年之久。不过，也有一种意见认为，从它们的化石来看，它们的胸肌并不发达，恐怕只能从高处张开翅膀滑翔，并不能自由自在地长时间在空中飞翔。

向空中发展的哺乳动物

袋鼯是有袋类动物向空中发展的一支，包括大袋鼯属的1种和小袋鼯属的4种动物。它们的身体大小不一，小的与老鼠差不多，大的则比猫还要大一些。它们的身体由头到尾极为扁平，在前肢的腕部至后肢的踝部之间有一个皮膜，也叫翼状褶。凭借这一皮膜和羽毛状的尾巴，袋鼯利用风或气流能在林间的空中滑翔一段距离，最多可达40多米。在滑翔中，它们还能利用扭动皮膜和尾巴，在小范围内转移方向。在接近迎面的树干时，它们会将上身挺起，减慢飞速，避免碰撞。

鼯猴又叫飞猴、猫猴，共有2种，属于哺乳动物中特殊的一类——皮翼类，分布于东南亚一带的热带雨林中。它们的身体上有能够展开的皮膜，与其他滑翔哺乳动物不同的是，皮膜是从耳后的颈部两侧以及颏部开始，经前后肢向后一直延伸到尾尖和指、趾端，而不是终止于腕部和踝部。因此，它们能在树木间滑翔，最远可以超过130米。鼯猴经常从一棵树滑翔到另一棵树，然后迅速往上爬，接着又向第三棵树滑翔过去。它滑翔的姿态很美，前肢张开时宽度可达1.2米，幼仔也可以紧贴在雌兽胸部一起滑行。鼯猴的皮膜在空气的压力下会鼓起，每次至少能滑翔60多米远，也能飞出百米以外，还能自如地控制“飞行”的方向和?飞行”的高度。

大约有将近50种啮齿类动物可以在空中滑翔，分别属于鼯鼠类和鳞尾鼯鼠类。鼯鼠生活在美洲的中部和北部以及亚洲北部、东部、南部和东南部。鳞尾鼯鼠尾巴上长着鳞片，共有6种，均生活在非洲的森林里。

鼯鼠的体形很像松鼠，身躯两侧前后脚之间有一层薄膜，膜的两面长有细毛。它们爪子的关节上长着一块软骨，这块软骨对它们的副翼起着支撑作用，而且副翼要张开的时候，也靠这块软骨来带动。对于鳞尾鼯鼠来说，同样的任务由肘关节上的_，块软骨来完成。它们的副翼上长有肌肉，肌肉的松紧可以控制副翼的开合。鼯鼠起飞的时候要先跳一下，通常可以滑翔20～50米的距离，而那些体型比较大的种类最高可达450米之远。它们通过改变翅膀的位置和副翼的形状来调整方向或转弯。当它们到了目的地的时候，就把尾巴垂下来当刹车，然后把头抬起来。它们轻轻地落在树干上。毫无疑问，很多鼯鼠对自己的飞行都控制得很好。

蝙蝠是唯一具有真正的飞行能力的哺乳动物，属于翼手目，共有将近1000种。不过，蝙蝠的祖先——“原始蝙蝠”可能也仅仅具有滑翔的能力。在缺少具有主动飞行能力的其他哺乳动物竞争的条件下，这类原始蝙蝠为了降低活动的成本，可以不受限制地演化它的滑翔装置——翅膀。而且，蝙蝠的祖先通过在夜晚活动，成功地避开了具有强大飞行能力的鸟类的威胁。

在空气动力学上，为了降低空中运动的成本，动物可以通过翅膀等结构的改变，以达到降低滑翔角度、增加滑翔距离的目的。这些改变包括：第一，增加翅膀的面积，以降低单位翅膀面积上所承载的重量；第二，增加翼的纵横比，即增加翅膀的长度，以减少空中运动的各种空气阻力。这两种方式的改变都可以逐步通过手指的增长，从而使它所支撑的翼膜变大而获得。

随着原始蝙蝠滑翔角度的降低，滑翔距离的增加，即滑翔能力的增强，它们就可以越来越少地依赖树上的爬行。与滑翔相比，树上爬行和地面行走都是要花费较多的能量的。

原始蝙蝠滑翔能力的逐渐加强，是以逐渐牺牲四肢的爬行能力为代价的。翅膀的面积越大、翅膀的长度越长，滑翔能力就越强。但是翅膀的这种演化最终既受到蝙蝠本身手指延长能力的限制，又受到外界密集的植物环境对翼面积和纵横比要求的限制。这也这就是说蝙蝠翅膀的延长不是无限的。

随着这种原始蝙蝠前肢的逐渐增大，滑翔能力的逐渐增强，前肢所承受的力也越来越大，这就需要越来越强的肌肉来固定前肢在身体上的位置，所以前肢肌肉变得越来越发达。

真正的“空中之王”

昆虫和鸟类是真正的空中之王。昆虫是地球上最早在空中飞行的动物，也是独一无二的有翅、能飞行的无脊椎动物。与鸟类的双翅是由前肢演变发展的不同，昆虫的翅膀是由胸部背板两侧向外扩展成侧背叶而逐渐发展演化形成的。

鸟类翅膀的横断面成流线型。它背面稍隆起，腹面稍凹陷，翼的前缘与流体媒质(气流)形成迎角，翼冲着流质前进时若前沿上翘，迎角增大，背面的流质压力下降，腹面压力增大，翼便会因造成的升力大于自身的体重而上升。不过，假如迎角超过约15°，便不能前进了，此角度被称为失速角。

此外，滑翔的鸟与降落伞不同，它能在一定范围内以不同速度滑翔，但速度有一个最低极限。低于该极限就不能滑翔。与降落伞的情况一样，这个最低速度也随翅膀面积的增加而减小，随体重的增加而增大。

当鸟向地面滑翔时，双翅左右伸展不动，高度逐渐降低，速度逐渐加快。滑翔得最好的鸟类可以几乎不降低自身的高度而沿水平线前进。滑翔的速度决定于鸟的体重和翅的大小。体重翅小的鸟类滑翔较快，反之，体轻翅大的鸟类滑翔较慢。如果把滑翔时前进的速度和下降的速度加以比较，可发现滑翔开始不久，前进速度最慢，下降速度几乎等于零。以后两者都加快，直到下降速度超过前进速度，最后鸟体着陆。不过鸟可调动尾羽提高空气所造成的阻力，使鸟体着陆较慢，这称为软着陆。

鸟体的重力是造成下降的因素，作用于滑翔时的空气动力学因素，包括由流线形鸟翅所造成的升力和空气所造成的与前进方向相反的阻力。对这两种力产生影响的因素，包括翅的大小、形状(流线形程度和展弦比)以及鸟的体重。翅能担负多少体重，对滑翔尤为重要。大形的鸟类如兀鹫进行高速度滑翔的能力远远超过飞蝗，兀鹫最小的滑翔角度约为5°，而飞蝗的滑翔角度约为30°。鼯鼠的滑翔能力也比不上鸟类，它的最小的滑翔角约在20°左右。动物滑翔时体重与翅面积的比例很重要，翅的单位面积所能负担的体重称为载量。鸟类要着陆时为了要加快下降的速度，常缩小翅膀以提高载量，同时张开尾羽，以提高在空气中的阻力。

虽然鸟类是最成功的飞行动物，但毫无疑问，滑翔是它们征服天空的第一步。随着原始鸟类滑翔本领的逐渐增强，水平运动距离的逐渐增加，鸟类祖先在空中开始具有了非常强的控制身体的能力，能够非常好地控制身体的各种姿势，利用空气阻力完成空中运动，从而拥有了良好的空气动力学操纵能力。不过，由于飞行需要花费较大的力气，消耗的能量也多，因此，很多鸟类在空中的大部分时间都是用在了滑翔上。它们就是这样，凭借高超的技术在天空中生活，悠然自得。

责任编辑庞云