Käärmeet – lajit, anatomia ja elintavat
Käärmeet: 3400 lajia, suomut, ainutlaatuinen anatomia ja nielemiskyky, elintavat, saalistus- ja elinympäristöt — kaikki käärmeistä yhdellä sivulla.
Käärmeet ovat matelijoita ja kuuluvat Squamata-luokkaan. Ne ovat pääasiassa lihansyöjiä, joilla on pitkä, kapea ruumis ja jotka ovat menettäneet jalkansa evoluution myötä. Käärmeitä tunnetaan laajasti: tekstiin merkittyjen lähteiden mukaan niitä on ainakin 20 sukua, noin 500 sukua ja 3400 lajia. (käytännössä luokittelu voidaan esittää myös esimerkiksi noin 20 heimona, noin 500 sukuna ja noin 3 400 lajina). Käärmeiden taksonomia elää edelleen, kun uusia lajeja kuvataan ja sukupuuttoon kuolleita lajeja arvioidaan uudelleen.
Varhaisimmat tunnetut fossiilit ovat jurakaudelta. Tämä ajanjakso sijoittuu karkeasti noin 145–201 miljoonan vuoden taakse, ja käärmeiden kehitys ulottuu syvälle matelijoiden historiaan. Fossiiliaineisto osoittaa, että käärmeiden muodonmuutos liskomaisista esi-isistä on ollut pitkä prosessi.
Niiden pitkällä, hoikalla vartalolla on useita erikoistuneita rakenteita. Niillä on päällekkäiset suomuja, jotka suojaavat ihoa, vähentävät hankautumista ja auttavat liukumisessa sekä kiipeilyssä. Suomujen ja värityksen avulla monet lajit käyttävät naamiointivärejä tai varoitusvärejä; väritys voi auttaa piiloutumaan saalistuksen ajaksi tai varoittaa petoja myrkyllisyydestä.
Monien lajien kalloissa on enemmän liikkuvia niveliä kuin monilla muilla matelijoilla, mikä antaa kyvyn avata leukoja laajasti ja niellä suurempia saaliita kuin käärmeen pää näyttäisi sallivan. Kapeassa kehossa parittaiset elimet, kuten munuaiset), ovat usein limittäin toisistaan eteenpäin sijoittuneina sen sijaan, että ne olisi sijoitettu vierekkäin. Useimmilla käärmelajeilla on vain yksi hyvin toimiva keuhko (yleensä oikea), kun taas toinen keuhko saattaa olla pienentynyt tai puuttua. Joillakin lajeilla on säilynyt lantiovyötärö, jonka yhteydessä on pari jäännöskynsiä kloakan molemmin puolin — nämä näkyvät erityisesti parittelussa ja auttavat sukupuolentunnistuksessa. Käärmeillä ei ole silmäluomia tai ulkoisia korvia; silmien pinnalla on yleensä kirkas, yhtenäinen suomu (brille), joka suojaa sarveiskalvoa. Ne voivat sihistä, mutta muuten ne eivät ääntele. Sähköisiä äänentuotantomekanismeja niillä ei ole, mutta liike- ja asennonmuutoksilla voidaan antaa varoitussignaaleja.
Käärmeet liikkuvat erityisillä lihas- ja suomurakenteilla, ja liikkumistapoja ovat käärmeiden tyypillinen sivuttaisliuku (lateral undulation), suorakulmainen liuku, kyykky (concertina) ja kelautumista muistuttava liike. Suurin osa lajeista elää tropiikissa, missä lämpö ja ravinto ovat suotuisaa lisääntymiselle. Vain harvat käärmelajit elävät syöpäkropan tai kauriin kääntöpiirin ulkopuolella; suurin osa lajeista suosii lämpimämpiä alueita. Ainoana laajalle levinneenä kylmään sopeutuneena lajina mainitaan usein kyy (Vipera berus), joka elää myös lähellä napapiiriä ja voi selviytyä syksyn ja talven kylmistä oloista.
Käärmeet näkevät vaihtelevasti lajeittain: jotkut näkevät hyvin, toiset luottavat enemmän hajuaistiin. Ne pystyvät "maistamaan" ilmassa ja maassa leijuvia kemikaaleja kielellään, vetämällä kielen ulos ja sisään ja hakemalla kemiallisia viestejä Jacobsonin elimellä (vomeronasalisella elimellä). Ne ovat erittäin herkkiä maaperän värähtelyille ja liikkeelle, mikä auttaa havaitsemaan saaliin tai saalistajan. Jotkut käärmeet, erityisesti eräät kyyt ja pytontyyppiset lajit, voivat aistia lämpöä infrapunasäteilyn muodossa pienen lämpöerotuskyvyn omaavien täplien kautta, mikä auttaa metsästyksessä pimeässä.
Elinympäristö vaihtelee laajasti: useimmat lajit elävät maassa ja puissa, jotkut ovat täysin vesieläimiä ja sopeutuneet uimiseen ja ravinnon hankintaan vedessä, kun taas muut kaivautuvat maan alle tai elävät luolissa ja kivikkoalueilla. Kuten muutkin matelijat, käärmeet ovat ektotermisiä (kylmäverisiä) ja säätelevät ruumiinlämpöään käyttäytymisen avulla — ne lämpenevät auringossa ja hakeutuvat varjoon ylikuumenemisen välttämiseksi. Tämän vuoksi käärmeet ovat harvinaisempia kylmissä ilmastoissa.
Käärmeiden koko vaihtelee suuresti. Pienimmät tunnetut lajit voivat olla vain noin 10,4 cm pitkiä aikuisina (esimerkiksi jotkut maalla elävät pienikokoiset lajit), kun taas suurimmat elävät nykyisistä lajeista, kuten meriapinat ja jotkin pythonit, voivat saavuttaa useiden metrien pituuksia; tekstissä mainittu 6,95 metrin pituinen verkkopyton (nettipython) on yksi erittäin suuri nykykäärme. Fossiilinen ja uhanalainen jättiläismuotoinen Titanoboa-käärme oli arvioiden mukaan jopa noin 12,8 metriä pitkä, ja se edustaa mennyttä aikaa, jolloin trooppiset olosuhteet mahdollistivat poikkeuksellisen suurten matelijoiden olemassaolon.
Lisäksi käärmeiden lisääntyminen vaihtelee lajeittain: jotkut lajit munivat (ovipaariset), toiset synnyttävät eläviä poikasia (vivipaariset) ja osa on ovovivipaarisia, eli munat kehittyvät emän sisällä ja kuoriutuvat heti syntymän yhteydessä. Myrkyllisyys on kehittynyt itsesuojeluksi ja saalistuskeinoksi monissa ryhmissä; myrkky koostuu usein proteiineista ja entsyymeistä, jotka voivat lamaannuttaa saaliin tai pilkkoa kudoksia. Käärmeiden monimuotoisuus on suuri sekä morfologian, elintapojen että ekologisen roolin osalta, ja ne ovat tärkeä osa monia ekosysteemejä ympäri maailman.
Evolution
Käärmeiden uskotaan kehittyneen liskoista. Varhaisimmat käärmefossiilit ovat peräisin alemmalta liitukaudelta. Paleoseenikaudella (noin 66-56 miljoonaa vuotta sitten) esiintyi laaja valikoima käärmeitä.
Ei kladi
Squamatat ovat ehdottomasti monofyleettinen ryhmä: se on Tuataran sisäryhmä. Fossiiliaineiston perusteella squamatat olivat läsnä mesotsooisella kaudella, mutta niillä oli vähäinen asema maaekologiassa. Kolme kuudesta linjasta on löydetty ensimmäisen kerran yläjurakaudelta, muut liitukaudelta. Todennäköisesti kaikki, varmasti liskot, syntyivät jo aiemmin jurakaudella. Yläkreidakauden mosasaurukset olivat liskoista ylivoimaisesti menestyneimpiä, ja niistä tuli ekosysteeminsä huippupetoja.
Vaikka käärmeet ja liskot näyttävät hyvin erilaisilta, kumpikaan niistä ei ole varsinainen klaadi. Käärmeet polveutuivat varhaisista liskoista, eivät vain kerran vaan useita kertoja.
Squamata-suvun sisällä on yksi monofyleettinen kladi. Se on Toxicofera. Siihen kuuluvat kaikki myrkylliset käärmeet ja liskot sekä monet niihin liittyvät myrkyttömät lajit. Todisteet tästä löytyvät viimeaikaisista molekyylianalyyseistä.
Fossiilikäärmeet
Alemmalta liitukaudelta on löydetty alkukantaisen käärmeen fossiili. Se eli noin 113 miljoonaa vuotta sitten. Sillä oli melko pienet etu- ja takajalat. Useita muitakin fossiilisia käärmeitä on löydetty, joilla on pienet takajalat, mutta tämä on ensimmäinen, jolla on kaikki neljä jalkaa. Käärme, Tetrapodophis amplectus, eli maalla ja oli sopeutunut kaivautumiseen. Tutkijan mukaan käärmeessä oli "paljon hyvin kehittyneitä käärmeen piirteitä, kuten koukkuhampaat, joustava leuka ja selkäranka - ja jopa käärmeen kaltaiset suomut. Ja sitten on suolen sisältö - se on niellyt toisen selkärangattoman. Se saalisti muita eläimiä, mikä on käärmeen ominaisuus". Käärme on peräisin Brasiliassa sijaitsevasta Crato-muodostumasta, ja se oli yksityisessä kokoelmassa monta vuotta. Se löydettiin uudelleen museosta Solnhofenissa Baijerissa.
Venom
Useimmat käärmeet eivät ole myrkyllisiä. Ne, joilla on myrkkyä, käyttävät sitä lähinnä saaliin tappamiseen ja taltuttamiseen eikä niinkään itsepuolustukseen. Joidenkin myrkky on niin voimakas, että se voi aiheuttaa ihmisille kivuliaita vammoja tai kuoleman. Myrkyttömät käärmeet joko nielevät saaliin elävältä tai tappavat sen puristamalla.
Kaksi taksonomista sukua on täysin myrkyllisiä:
- Elapidat - kobrat, mukaan lukien kuningaskobrat, kraitit, mambat, australialaiset kuparipäät, merikäärmeet ja korallikäärmeet.
- Viperidat - kyykäärmeet, kalkkarokäärmeet, kuparipäät/vattumouthit ja bushmasterit.
Kolmas perhe, johon kuuluvat "takahampaiset" käärmeet (ja useimmat muut käärmelajit), on käärmelajit
- Colubrids - boomslangit, puukäärmeet, köynnöskäärmeet, mangrovekäärmeet, mutta kaikki colubrids eivät ole myrkyllisiä.
Anatomia
Monien käärmeiden kallossa on enemmän niveliä kuin niiden liskoesivanhemmilla. Tämä auttaa niitä nielemään saalista, joka on paljon niiden päätä suurempi. Pään ja leukojen luut voivat liikkua erilleen, jotta suuret saaliseläimet pääsevät siirtymään niiden kehoon. Myös kurkku, vatsa ja suolet voivat laajentua mitä erikoisimmalla tavalla. Näin ohuen näköinen käärme voi niellä ja sulattaa suuremman eläimen.
Jotta käärmeiden kapeaan kehoon mahtuisi, niiden parielimet (kuten munuaiset) sijaitsevat toinen toisensa edessä eivätkä vierekkäin, ja useimmilla käärmeillä on vain yksi toimiva keuhko. Joillakin lajeilla on lantiovyötärö, jossa on pari jäljellä olevia kynsiä kloakan molemmin puolin. Tämä on jäänne jaloista, joita ei esiinny nykyaikaisissa käärmeissä.
Shedding
Käärmeiden on karistettava iho säännöllisesti kasvaessaan. Tätä kutsutaan karvanvaihdoksi. Käärmeet irrottavat ihoaan hankaamalla päätään johonkin karheaan ja kovaan esineeseen, kuten puunpalaan tai kiveen. Tämä saa jo valmiiksi venyneen ihon repeämään auki. Käärme hieroo ihoaan erilaisiin karkeisiin esineisiin, kunnes iho irtoaa sen päästä. Näin se pääsee ryömimään ulos, jolloin iho kääntyy nurinpäin.
Feeding
Kaikki käärmeet ovat lihansyöjiä; ne syövät muita eläimiä. Jotkut ovat myrkyllisiä; ne ruiskuttavat myrkkyä hampaissaan olevia uria pitkin. Jotkut käärmeet ovat supistajia. Kuristajakäärmeet eivät ole myrkyllisiä, joten ne puristavat saaliinsa kuoliaaksi. Käärmeet nielevät ruokansa kokonaisena, eivätkä ne pysty pureskelemaan. Koska käärmeet ovat kylmäverisiä, niiden ei tarvitse syödä yhtä säännöllisesti kuin nisäkkäiden. Ihmiset, joilla on lemmikkikäärmeitä, ruokkivat niitä niinkin harvoin kuin kerran kuukaudessa. Jotkut käärmeet voivat olla jopa kuusi kuukautta ilman kunnon ateriaa.
Käärmeillä on hyvin joustava alaleuka, jonka molemmat puoliskot eivät ole jäykästi kiinni toisissaan, ja niiden kallossa on monia muita niveliä. Ne voivat avata suunsa riittävän leveäksi nielaistakseen saaliinsa kokonaisena, vaikka saalis olisi halkaisijaltaan suurempi kuin käärme itse.
Movement
Se, että käärmeillä ei ole käsiä eikä jalkoja, ei estä niitä liikkumasta. Ne ovat kehittäneet useita erilaisia liikkumistapoja selviytyäkseen tietyissä ympäristöissä. Kukin käärmeen liikkumistapa on erillinen ja muista erottuva.
Sivuttainen aaltoilu
Sivuttainen aaltoilu on käärmeen ainoa tapa liikkua vedessä, ja se on yleisin tapa liikkua ylipäätään. Tässä tavassa käärmeen vartalo taipuu vuorotellen vasemmalle ja oikealle, jolloin syntyy sarja taaksepäin suuntautuvia "aaltoja". Vaikka tämä liike vaikuttaa nopealta, käärmeiden on harvoin nähty liikkuvan nopeammin kuin kaksi ruumiinpituutta sekunnissa, usein paljon vähemmän. Tällä liikkumistavalla kuluu yhtä paljon kaloreita liikkunutta metriä kohden kuin saman massan liskoilla juoksemalla.
Maanpäällinen
Maalla tapahtuva sivuttaisliikehdintä on useimmille käärmelajeille yleisin liikkumistapa. Tässä tilassa takaperin liikkuvat aallot työntyvät ympäristön kosketuspisteitä, kuten kiviä, oksia, maaperän epätasaisuuksia jne. vasten. Kukin näistä ympäristön kohteista synnyttää puolestaan reaktiovoiman, joka suuntautuu eteenpäin ja kohti käärmeen keskiviivaa, mikä johtaa eteenpäin työntymiseen, kun taas sivuttaiskomponentit kumoavat voiman. Tämän liikkeen nopeus riippuu ympäristön työntöpisteiden tiheydestä, ja ihanteellinen on keskitiheys, joka on noin 8 käärmeen pituussuunnassa. Aallon nopeus on täsmälleen sama kuin käärmeen nopeus, minkä seurauksena jokainen käärmeen kehon piste seuraa edellään olevan pisteen reittiä, minkä ansiosta käärmeet voivat liikkua hyvin tiheän kasvillisuuden ja pienten aukkojen läpi.
Vesieliöt
Käärmeet liikkuvat vedessä eteenpäin liikuttamalla vartaloaan aaltomaisesti. Aallot kasvavat, kun ne liikkuvat käärmeen vartaloa pitkin, ja aalto kulkee taaksepäin nopeammin kuin käärme liikkuu eteenpäin. Työntövoima saadaan työntämällä käärmeen vartaloa vettä vasten: tämä johtaa havaittuun luisuun. Yleisistä yhtäläisyyksistä huolimatta tutkimukset osoittavat, että lihasten aktivoitumisen malli on erilainen vesieläimissä ja maalla tapahtuvassa sivuttaisheilahtelussa, minkä vuoksi niitä on perusteltua kutsua erillisiksi moodeiksi. Kaikki käärmeet voivat heilua sivusuunnassa eteenpäin (taaksepäin liikkuvien aaltojen avulla), mutta vain merikäärmeiden on havaittu kääntävän liikettä (liikkuvan taaksepäin eteenpäin liikkuvien aaltojen avulla).
Sivukierre
Tätä käyttävät useimmiten colubroid-käärmeet (colubridit, elapidit ja kyykäärmeet). Ne käyttävät sitä silloin, kun ympäristössä ei ole mitään kiinteää, jota vasten ponnistaa, kuten liukas mutapinta tai hiekkadyynit. Sivukierre on sivuttaisheilahduksen muunneltu muoto, jossa kaikki yhteen suuntaan suuntautuneet ruumiinosat pysyvät kosketuksissa maahan, kun taas muut osat kohoavat ylöspäin. Tämä johtaa erikoiseen "rullaavaan" liikkeeseen. Tämä liikkumistapa voittaa hiekan tai mudan liukkauden työntämällä liikkeelle vain kehon staattisilla osilla, jolloin liukastuminen minimoituu. Kosketuskohtien staattisuus voidaan osoittaa sivuttain käärmeen jäljestä, jossa näkyy jokaisen vatsan suomun jälki, ilman minkäänlaista tahraantumista. Tämän liikkumistavan kalorikustannukset ovat hyvin alhaiset, alle ⅓ siitä, mitä lisko tai tavallinen käärme joutuu kulkemaan saman matkan.
Concertina
Kun työntöpisteitä ei ole, mutta tila on liian ahdas sivuttaiskierrolle, kuten tunneleissa, käärmeet turvautuvat konserttiliikkeeseen. Tässä tilassa käärme tukeutuu vartalonsa takaosalla tunnelin seinää vasten samalla kun käärmeen etuosa ojentuu ja suoristuu. Etuosa taipuu ja muodostaa kiinnityspisteen, ja takaosa suoristuu ja vetäytyy eteenpäin. Tämä liikkumistapa on hidas ja erittäin vaativa, sillä se vaatii jopa seitsemän kertaa enemmän energiaa kuin sivuttaissuuntainen aaltoilu samalla matkalla. Tämä korkea kustannus johtuu kehon osien toistuvista pysähtymisistä ja liikkeelle lähtemisistä sekä tarpeesta käyttää lihaksia tukeutumaan tunnelin seinämiin.
Suoraviivainen
Hitain käärmeen liikkumistapa on suoraviivainen liikkuminen, joka on myös ainoa tapa, jossa käärmeen ei tarvitse taivuttaa vartaloaan sivusuunnassa, vaikka se saattaa tehdä niin kääntyessään. Tässä tilassa vatsan suomut nostetaan ja vedetään eteenpäin, minkä jälkeen ne asetetaan alas ja vartalo vedetään niiden päälle. Liike- ja pysähtymisaallot kulkevat taaksepäin, jolloin ihoon syntyy aaltoilua. Käärmeen kylkiluut eivät liiku tässä liikkumistavassa, ja tätä menetelmää käyttävät useimmiten suuret pytonit, boat ja kyykäärmeet väijyessään saalista avoimella maastolla, sillä käärmeen liikkeet ovat hienovaraisia ja saaliin on vaikeampi havaita tällä tavoin.
Muut
Käärmeiden liikkumista puissa on tutkittu vasta hiljattain. Puun oksilla ollessaan käärmeet käyttävät useita liikkumistapoja lajista ja kuoren rakenteesta riippuen. Yleisesti ottaen käärmeet käyttävät sileillä oksilla muunneltua konserttiliikkumista, mutta ne liikkuvat sivusuunnassa, jos kosketuspisteitä on saatavilla. Käärmeet liikkuvat nopeammin pienillä oksilla ja silloin, kun niissä on kosketuspisteitä, toisin kuin raajaköynnöseläimet, jotka liikkuvat paremmin suurilla oksilla, joissa on vähän "sotkua".
Kaakkois-Aasian liukukäärmeet (Chrysopelea) nousevat oksankärjistä, levittävät kylkiluitaan ja liukuvat sivusuunnassa puiden välissä. Nämä käärmeet voivat liukua hallitusti satojen metrien päähän laukaisukorkeudesta riippuen, ja ne voivat jopa kääntyä ilmassa.
Merikraitti, Laticauda
Mojaven kalkkarokäärme (Crotalus scutulatus) sivukierroksella
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on käärmeiden tieteellinen järjestys?
V: Käärmeet kuuluvat tieteelliseen järjestykseen Squamata.
K: Kuinka monta käärmelajia on olemassa?
V: Käärmelajeja on noin 3 400.
K: Milloin varhaisimmat tunnetut käärmefossiilit ilmestyivät?
V: Varhaisimmat tunnetut käärmefossiilit ilmestyivät jurakaudella eli 143-167 miljoonaa vuotta sitten.
K: Mitä erityispiirteitä käärmeillä on kehossaan?
V: Käärmeillä on päällekkäisiä suomuja, jotka suojaavat niitä ja auttavat niitä liikkumaan ja kiipeämään puihin. Suomut voivat olla myös naamiointivärejä tai varoitusvärejä. Niillä on myös kallot, joissa on enemmän niveliä kuin niiden liskoesivanhemmilla, minkä ansiosta ne pystyvät nielemään paljon päätään suurempia saaliita. Lisäksi niillä ei ole silmäluomia eikä ulkokorvia.
K: Missä useimmat käärmeet elävät?
V: Useimmat käärmeet elävät trooppisilla alueilla, mutta jotkin niistä voivat asua kääntöpiirin tai kauriin kääntöpiirin ulkopuolella, ja yksi laji elää napapiirin ulkopuolella. Käärmeitä elää myös maalla, puissa, vedessä ja jopa maaperän alla.
K: Miten käärmeet säätelevät ruumiinlämpöään?
V: Muiden matelijoiden tavoin käärmeet ovat ektotermisiä ja säätelevät ruumiinlämpöään liikkumalla suorassa auringonvalossa ja siitä pois - siksi ne ovat harvinaisia kylmissä paikoissa.
K: Mikä on eri käärmetyyppien kokoluokka?
V: Käärmeiden koko vaihtelee 10 cm:n (4 tuuman) pituudesta 6 metrin (22 jalan 8 tuuman) pituuteen - eräs sukupuuttoon kuollut laji saavuttaa 12 metrin (42 jalan) pituuden.
Etsiä