探寻最完美的生长方式——贝壳螺旋的奥秘

新闻中心 蓝丝带海洋保护协会 2017-09-26

小小的贝壳拥有着非凡的螺旋结构,贝类的螺旋轮廓线显示生命过程的积淀方式,它已经成为许多科学研究与艺术研究的课题。贝类的这些成长方式是以各种黄金分割比例形成的对数螺旋线,它们被认为是完美生长方式的理论。

贝壳的左右螺旋现象

在贝类家族中,头足纲、掘足纲、双壳纲和多板纲生物的外壳均是对称结构的,唯有腹足纲生物的壳除外。腹足纲的外壳呈螺旋形,多数种类为右旋,少数为左旋。

腹足纲的许多动物有一个其他动物没有的特点:它们的个体在发育过程中会发生扭转,形成左右不对称的解剖学特征。许多腹足纲动物有一个外骨骼,这就是我们常说的螺,绝大多数螺没有对称结构,大部分也都有螺旋现象。既然是螺旋,就有螺旋方向的问题。按照《中国动物志》描述螺的旋转方向常用的说法是左旋和右旋。

然而,当我们拿到一枚螺或蜗牛的时候,有的贝壳能观察到相对明显的螺旋线,因为它们都有螺塔(螺生长的原点);但是有的螺其螺塔就不是很明显甚至隐藏了起来,例如宝螺、海兔螺。那么问题来了:

海洋世界传播前排网友:

螺旋线的方向是左旋还是右旋,观察者的视角方位如何定义?

对于螺塔明显的螺如何判断左旋还是右旋?

对于螺塔不明显或没有螺塔的螺怎么判断其左右旋?

其实要判定螺的左右旋也不难

首先要找到螺的生长原点——螺塔塔尖。在长期的实践和研究中发现,每一种腹足纲的螺都有螺塔,这也是整个螺生长的原点。但是在腹足纲家族中,宝螺科的海螺以及海兔螺科的海螺就没有明显的螺塔塔尖,其螺塔就不能用眼睛能够直观的判断出来,那么如何去判断这样螺塔塔尖隐藏起来的螺呢?让我们看几张图片:

图片里面的左上角第一组是海兔螺科的,剩下的都是宝螺科的海螺。我们仔细观察不难发现,这些海螺其外形都是相对上宽下窄,对于单个螺来说大多数外形有一头弧度较大,另外一头弧度偏小。那么,相对宽的一头或者弧度较大的一头就是该螺的螺塔位置,也就是我们讲的塔尖位置。既然找到了螺塔的塔尖,那么一切就好判断了。(下图均是螺塔塔尖向上)

判断螺的左右旋有两种常用的方法——塔尖向下法和塔尖向上法:螺塔尖向下法(右手螺旋法)

根据贝壳螺线生长的原理,塔尖向下,螺旋上升。以贝壳的螺塔为生长原点,将手指指向螺壳生长的方向,大拇指指向顺着螺口的方向,如果海螺的形态符合右手握姿则可判定为右旋,符合左手握姿,则就可判定为左旋。上面为海螺左右旋的示范,左图是海螺的解剖图例。

物理学不是有个安培定则吗,莫非?

物理学同理:

右手螺旋定则:(即安培定则)用右手握螺线管,让四指弯向与螺线管的电流方向相同,大拇指所指的那一端就是通电螺线管产生的磁场的N极。直线电流的磁场的话,大拇指指向电流方向,另外四指弯曲指的方向为磁感线的方向(磁场方向或是小磁针北极所指方向或是小磁针受力方向)。

螺塔尖向上法(中轴线螺旋法):将螺尖向上,螺口(螺开口处)面对观察者,此时壳口在中轴左侧的为左旋螺,反之为右旋螺。

左旋螺,或许并没有想象中那么稀有

毫无疑问的,在自然界里,右旋的螺占绝对多数,但是左旋螺也并非想象中那么稀有。大多数人没见过左旋螺的原因,仅仅是因为没有仔细观察,只要你仔细一点,随时都能见到左旋的螺。这一点作为我们中国人,有着得天独厚的条件——在陆生贝类中,有一个科叫烟管螺科,这个科中的螺几乎都是左旋的,中国是这个科的主要分布地。

烟管螺在我们国家广泛分布着,不论东西南北,任何一个省份都有分布。一般地,如果是山区,往往能在长满青苔的石头上找到;如果是在平原地区,在有些年头的墙脚就能找到。即便是在北京上海这样的大城市的城区,要找到它们也不难。

当然,自然界并没什么铁律规定烟管螺一定要左旋,也有少数烟管螺是右旋的——例如下边这种产自湖南的司氏丽管螺。

海贝中有一个三口螺科,因其两个水管延伸十分明显,使螺看起来象有三个开口一样。这个科的物种也几乎都是左旋的——在海贝中似乎只有这样一个科以左旋为主。

此外,在淡水中,还存在着一个囊螺科,这个科的鉴定极难,但成员几乎都是左旋的。整个科都以左旋为主的似乎就是上面提到的这三个科了。

其实还有一种情况,就是所在的科里的物种绝大多数物种是右旋的,但有那么几个物种是左旋的,比如前面已经提到的反旋峨螺。

有一个很有名的螺,拉丁名为 Busycon contrarium (Conrad, 1840),以前中文名都叫左旋香螺,但现在整个 Busycon 属都被移到了峨螺科。不管是在香螺科还是在峨螺科,大多数物种都是右旋的,但这个物种是左旋的。

再比如,坚螺科绝大多数是右旋的,但产自我国南方的皱疤坚螺却是左旋的。

螺旋方向畸形也可能导致左旋螺的出现。如果一个物种几乎都是右旋,但发现了一个左旋标本,那就是螺旋方向畸形。从现在的实际情况来看,不同的物种发生螺旋方向畸形频度是不一样的,有的物种似乎经常能发现螺旋方向畸形的标本,但有的物种则很难。

例如我国黄渤海地区的卡民氏峨螺,俗名又称香螺,风车螺等是一个右旋物种,但它的左旋标本却不难发现:

在坚螺科有一个属 Amphidromus ,这个属的物种有右旋的,也有左旋的,比较奇特的是这个属中有些物种的螺旋方向左右旋都很常见,不管哪个方向都算不上畸形,都是常型,有的物种的螺旋方向似乎是随机的,甚至接近五五开的比例。如果仔细观察个体,似乎除了旋转方向外,很难找到这些不同螺旋方向的个体间还有其他什么差异。

关于左旋螺,科学之外的话题

关于“左旋螺”这个话题,流传的说法不少,对错参差,不妨简单甄别一下:

有说“左旋螺特别值钱”:如果你碰到有人愿意出大价钱收左旋螺而且不论物种的话,那你就发财了,直接去找烟管螺好了。其实,只有当一个物种是右旋的,偶尔发现一个左旋的标本,这个标本才会更值钱。

有说“左旋螺能带来好运”:印度圣螺、白法螺等螺常被用作宗教法器,而且越大越好。这两种螺都是右旋的,所以如果能得到更稀有的左旋的标本,自然会显得有更特别的“意义”。

有说“左旋螺有毒”:的确,有些螺叮咬人类的确会导致中毒,比如芋螺科中,有些芋螺的毒性比蛇毒更强,但是其毒性和起螺旋方向无关,事实上,芋螺全是右旋的。至于食用,可以肯定的说,所有的有壳的软体动物的肉都是无毒的,虽然取用不便,但是一些叮咬可致命的芋螺的肉依然可供食用。目前所发生的食用软体动物导致中毒的事件,毒素都是外源性的,因此和旋转的方向自然也没有关系。


图文:新闻中心

编辑:珊瑚宝宝

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