为什么小小的昆虫进化的外形非常精密,而体型大的动物看起来没什么武器?

为什么小小的昆虫进化的外形非常精密,而体型大的动物看起来没什么武器?

LMNOPQ,知乎灌水者

节肢动物的“精密感”主要应该是来自于他们的外骨骼结构,如果没有外骨骼他们就只能成为这么一个行走的香肠:

这个东西叫栉蚕,但是他其实根本不是蚕宝宝,而是一种古老的动物延续至今的后裔,科学家认为这类动物是数亿年前节肢动物如软甲类(虾,蟹),螯肢类(蝎子,蜘蛛),昆虫等的祖宗。图片来源于网络

栉蚕这样的节肢动物祖先类型,表皮也已经有硬化趋势,这种性状后来演化成了各种节肢动物的外骨骼,相当于香肠外面加了装甲。为了同时具备灵活性,节肢动物的节与节之间是灵活可动的。可能这就是所谓的“精密感”吧?

具有“精密感”的科幻机甲,在相当程度上不过是人类幻想中放大版的节肢动物与其他一些牛逼东西的组合。图片来源于网络

在我们脊椎动物发力之前,距今 4.5 亿年前,节肢动物首先进化成了这样的形态,达到了节肢动物在食物链的巅峰:

巨型羽翅鲎,它和蜘蛛,蝎子,鲎都属于节肢动物中的螯肢类,和虾蟹,昆虫关系较远。4.5 亿年前海洋一霸。能长到 2 米。图片来源于网络

嗯,和下面这个有异曲同工之妙:

《星际争霸 2》中的虫族飞船利维坦,游戏中 Boss 单位。图片来源于网络

而我们的脊椎动物祖先,在这个时候还确实符合题主说的看起来没什么武器,而它们实际上也没什么武器,好像也是个“装甲香肠”:

4~5 亿年前的甲胄鱼,体长约三十厘米,他们属于“无颚鱼”类,换句话说就是嘴张不开,是滤食性动物,没有什么攻击性,靠头部和身体上的骨甲保护自己。图片来源于网络

然而这个动物的体内已经进化出了“脊柱”。他们的骨甲只是保护作用,而主要靠体内的脊柱支撑自己,而不像节肢动物的甲壳里头只有软组织。

节肢动物为了长大身体,需要将他们的外骨骼定期脱去,随着动物越长越大,这身坚固,“精密”的甲壳成了他们进一步生长的枷锁,他们必须把越来越多的营养成分用到那身越来越大的甲壳上,而这身甲壳随着他们的生长终究要被脱去,这就形成了巨大的营养浪费。

而脊椎动物,他们的大部分身体的硬支撑在体内形成,就可以随着身体发育不断成长。而外面的装甲虽然也要脱去(例如蛇有蜕皮现象),但这种装甲因为不需要支撑体重,所以就不需要像节肢动物的外骨骼这么费营养了。

不过这么一个“修炼内功”的进化路线中间有无数的坎坷艰辛。想想看,对于早期那些和肉肠,肉片,树枝差不多的原始动物来说,把硬质结构铺在体外形成护甲显然是一个能更容易实现竞争优势的进化路径,而在体内长脊索的竞争优势,在几亿年的时间里,根本看不出来。

把技能点都点在“钢筋铁骨”上的脊椎动物长期都处于无口,无肢的“人棍”状态,而脊椎动物的兄弟们——同属“脊索动物门”的其他动物,大多数都选择了半途而废,转行为固着在海底的滤食动物。尽管每个新生命有无数奔向星辰大海的可能性,但在一番挣扎之后面对现实选择在海底躺平,坐等现成,才是那个洪荒年代大多数动物的现实选择。

很多人知道的“文昌鱼”。他们被认为保存了脊索动物的原始形态。看起来有点像没有嘴巴的鱼,实际上是基本没什么游泳能力的小肉棍,大多数时间插在海底沙中靠过滤海水中微生物生活,离生物学意义上的鱼还有很长的距离。图片来源于网络
海鞘看起来像个圆筒形的海底装饰品,但其幼体却是像蝌蚪一样的有后半截脊椎的“脊索动物”,还能在海洋中游动。但是成年后他们最终选择海底躺平,退化掉脊索和神经,靠过滤海水中的微生物为生,就像大多数人的人生一样,年轻时想要周游世界,长大后只想安稳地混口饭吃。图片来源于网络

文昌鱼比海鞘多了一个脊柱,虽然有了“脊梁”,但生活方式比海鞘并没有多大改善。但保留了脊柱,就保留了重新驶向远方的希望,经过了几亿年,好歹长成了甲胄鱼这样的可以在海底游动的有鳍的大型游泳肉棍,但是他们相比同一时期张牙舞爪的节肢动物确实没有什么“武器”,只能靠体型优势过滤海水为生。

但经过几千万年之后,呆萌的甲胄鱼头部两侧本来用于排出过滤食物以及呼吸掉氧气后的海水的腮裂,进化成了动物史上最强的武器,颚,或者叫:血盆大口。

四亿年前盾皮鱼类的邓氏鱼,体长达到 5~10 米,对海底肉食节肢动物形成了压制,并最终取而代之成为海底最强掠食者。图片来源于网络

经过长期演化,脊椎动物终于厚积薄发。他们的嘴,或者说颚使得他们终于有了强力的捕食武器,而更重要的是他们身体内部已经打下了一个更加适合大型化的基础架构,他们的脊柱可以从内部支撑起一个不断成长发育的外柔内刚的大型身体,也不再像大型节肢动物必需要整个身体都包裹笨重的护甲,像邓氏鱼等盾皮鱼类只要把他们最重要的头部包裹上护甲即可,后半身可以从重甲中解放出来,获得更好的机动性和灵活性。他们的神经系统发育出了髓鞘结构,信号传递速度比无脊椎动物快得多,使得他们的身体可以比无脊椎动物大十几倍而反应速度却更快。

邓氏鱼等有颌类鱼找到了海底掠食者的最优解:适合游泳的流线型身体,加上头部够大的嘴和牙齿。在简单粗暴的大体型,高机动,加上高杀伤力的颚面前,全身的甲壳再精巧也已经没有必要,只能成为累赘。后来有有颌鱼的一部分后代登上陆地,也继承了颚部,但又多了四肢。对绝大多数陆地掠食者来说,有杀伤力的颚作为主武器,加上四肢末端的爪子作为辅助杀伤和控制已经足够,不需要更多“精巧”的武器了。只有中小型掠食者,才会考虑使用一些特化器官如毒液等作为额外武器。

所以到这里楼主的问题其实已经可以得到回答:

具备“精密结构”的节肢动物因为他们的进化路线局限性,无法在中大型这个量级上与掠食性脊椎动物竞争,只有小型节肢动物活到了今天。

大型脊椎动物的远古祖先靠足够的体型和一张大嘴就已经足够登上食物链的最顶端,没有必要消耗更多能量搞一些小花招了。