Введение
Скелет змеи состоит главным образом из черепа, позвонков и рёбер, с лишь рудиментарными останками конечностей.
A snake skeleton consists primarily of the skull, vertebrae, and ribs, with only vestigial remnants of the limbs.
Череп
Череп змеи – очень сложная структура с многочисленными сочленениями, позволяющими ей заглатывать добычу, значительно превышающую размер её головы. Типичный змеиный череп имеет плотно окостенелый мозговой отдел, с отдельными лобными костями и сросшимися теменными костями, простирающимися вниз к основной клиновидной кости (basisphenoid), которая крупная и вытянута вперед в рострум, доходящий до решетчатой области. Носовая часть менее окостенена, и парные носовые кости часто прикреплены только основаниями. Затылочный мыщелок либо трехлопастный, образованный базиокципиталем и экзоципиталями, либо простой выступ, сформированный базиокципиталем; надзатылочная кость исключена из большого затылочного отверстия. Базиокципиталь может нести изогнутый брюшной отросток или гипопофиз у гадюк. Префронтальная кость расположена с каждой стороны между лобной костью и верхнечелюстной костью и может соприкасаться с носовой костью или не соприкасаться. Постфронтальная кость, обычно присутствующая, ограничивает глазницу сзади, редко также сверху, а у питонов надглазничная кость вклинивается между ней и префронтальной костью. Премаксиллярная кость одиночная и небольшая и, как правило, соединена с верхнечелюстной костью только связкой. Парный сошник узкий. Нёбная кость и крыловидная кость длинные и параллельны оси черепа, последняя расширяется назад и достигает квадратной кости или суставного конца нижней челюсти; крыловидная кость соединена с верхнечелюстной костью посредством эктоптеригоида или поперечной кости, которая может быть очень длинной, и верхнечелюстная кость часто отдает отросток к нёбной кости, последняя обычно вытянута внутрь и вверх к переднему концу основной клиновидной кости. Квадратная кость обычно большая и удлиненная и прикреплена к черепу посредством надвисочной кости (часто рассматриваемой как чешуйчатая). В редких случаях (Polemon) поперечная кость разветвлена и сочленяется с двумя ветвями верхнечелюстной кости. Квадратные, верхнечелюстные и нёбно-крыловидные дуги в большей или меньшей степени подвижны, чтобы обеспечить растяжение, необходимое для прохождения добычи, часто значительно превышающей размер рта. По той же причине ветви нижней челюсти, состоящие из зубной, брызгальцевой, угловой и суставной костей, с добавлением короноида у удавов и нескольких других небольших семейств, соединены в симфизе очень растяжимой эластичной связкой. Подъязычный аппарат редуцирован до пары хрящевых нитей, расположенных под трахеей и соединенных спереди. Существуют различные модификации в зависимости от рода. Между лобными костями и основной клиновидной костью может быть большое отверстие (Psammophis, Coelopeltis); верхнечелюстная кость может быть сильно укорочена и вертикально подвижна, как у Viperidae; крыловидные кости могут сужаться и сходиться кзади, не имея связи с квадратной костью, как у Amblycephalidae; надвисочная кость может быть значительно уменьшена и вклинена между смежными костями черепа; квадратная кость может быть короткой или чрезвычайно большой; префронтальные кости могут срастаться средним швом перед лобными костями; зубная кость может быть свободно подвижна и отсоединяться от суставной кости сзади. Отклонение от нормального типа еще более значительно, если мы рассмотрим деградировавших червеобразных представителей семейств Typhlopidae и Glauconiidae, у которых череп очень компактный, а верхнечелюстная кость сильно редуцирована. В первом случае эта кость рыхло прикреплена к нижней стороне черепа; во втором случае она ограничивает рот и соединена с премаксиллярной и префронтальной костями посредством швов. Как поперечная кость, так и надвисочная кость отсутствуют, но короноидный элемент присутствует в нижней челюсти.
curved ventral process or hypapophysis in the vipers. The prefrontal bone is situated, on each side, between the frontal bone and the maxilla, and may or may not be in contact with the nasal bone. The postfrontal bone, usually present, borders the orbit behind, rarely also above, and in the pythons a supraorbital bone is intercalated between it and the prefrontal bone. The premaxillary bone is single and small and as a rule, connected with the maxillary only by ligament. The paired vomer is narrow. The palatine bone and pterygoid are long and parallel to the axis of the skull, the latter diverging behind and extending to the quadrate or to the articular extremity of the mandible; the pterygoid is connected with the maxillary by the ectopterygoid or transverse bone, which may be very long, and the maxillary often emits a process towards the palatine, the latter bone being usually produced inwards and upwards towards the anterior extremity of the basisphenoid. The quadrate is usually large and elongate, and attached to the cranium through the supratemporal (often regarded as the squamosal). In rare cases, (Polemon) the transverse bone is forked and articulates with the two branches of the maxilla. The quadrate and maxillary and palatopterygoid arches are more or less movable to allow for the distension required by the passage of prey, often much exceeding the size of the mouth. For the same reason, the rami of the lower jaw, which consist of dentary, splenial, angular, and articular elements, with the addition of a coronoid in the boas and a few other small families, are connected at the symphysis by a very extensible elastic ligament. The hyoid apparatus is reduced to a pair of cartilaginous filaments situated below the trachea, and united in front. There are various modifications according to the genera. A large hole may be present between the frontal bones and the basisphenoid (Psammophis, Coelopeltis); the maxillary may be much abbreviated and movable vertically, as in the Viperidae; the pterygoids may taper and converge posteriorly, without any connection with the quadrate, as in the Amblycephalidae; the supratemporal may be much reduced, and wedged in between the adjacent bones of the cranium; the quadrate may be short or extremely large; the prefrontals may join in a median suture in front of the frontals; the dentary may be freely movable, and detached from the articular posteriorly. The deviation from the normal type is much greater still when we consider the degraded wormlike members of the families Typhlopidae and Glauconiidae, in which the skull is very compact and the maxillary much reduced. In the former this bone is loosely attached to the lower aspect of the cranium; in the latter, it borders the mouth and is suturally joined to the premaxillary and the prefrontal. Both the transverse bone and the supratemporal are absent, but the coronoid element is present in the mandible.
Соединения черепа змеи
Красный А: сустав между нижней челюстью и квадратной костью. Он аналогичен суставу челюстей млекопитающих. Красный B: сустав между квадратной костью и супротемпоральной костью. Он обладает высокой подвижностью в большинстве направлений, что позволяет змее шире открывать рот и обеспечивает большую гибкость челюстей. Красный C: сустав между префронтальной костью и верхнечелюстной костью. Он позволяет верхнечелюстной кости вращаться в плоскости изображения, и хотя не увеличивает ширину раскрытия пасти, облегчает сложное движение, с помощью которого змея затягивает добычу в рот. Зеленый A: сустав между лобной костью и носовой костью. Он позволяет носу слегка приподниматься, увеличивая ширину раскрытия пасти и облегчая глотание. Зеленый B: позволяет нижней челюсти изгибаться наружу, дополнительно увеличивая ширину раскрытия пасти. Синий: сустав между супротемпоральной костью и теменной костью. Неподвижен, за исключением рода Dasypeltis.
Змеиные зубья
У большинства змей зубы расположены на зубной кости нижней челюсти, верхнечелюстной кости, нёбной кости и боковой птеригоидной пластине. Последние формируют "внутренний ряд" зубов, которые могут двигаться независимо от остальных челюстей и используются для помощи в захвате и продвижении челюстей по добыче. У нескольких линий змей развился яд, который обычно вводится с помощью специализированных зубов, называемых клыками, расположенных на верхнечелюстной кости. Большинство змей можно отнести к одной из четырех групп, основываясь на строении их зубов, что тесно связано с наличием яда и их происхождением.
Аглиф
У аглифовых змей (не имеющих желобков) нет специализированных зубов; каждый зуб имеет схожую форму и часто размер. Если зубы различаются по размеру, как у некоторых змей, питающихся птицами, они не различаются по форме. Большинство аглифовых змей не ядовиты, однако некоторые, например, рода Тамнофис, считаются слабоядовитыми. Этот признак не является синапоморфией.
Опистоглиф
У опистаглифозных змей ("задние желобки") яд вводится парой увеличенных зубов, расположенных в задней части верхней челюсти. Эти зубы обычно направлены назад и имеют желобки для проведения яда в рану. Поскольку эти клыки находятся не в передней части рта, такая конструкция в разговорной речи называется "заднезубыми". Чтобы ввести яд в добычу, опистаглифозная змея должна переместить добычу в заднюю часть рта и затем проколоть её клыками, что затруднительно с крупной добычей, хотя мелкую добычу она может быстро подвести в нужную позицию. Опистаглифозное одонтологическое строение возникло в истории змей как минимум дважды. Яд некоторых опистаглифозных змей достаточно силен, чтобы нанести вред человеку; в частности, герпетологи Карл Шмидт и Роберт Мертенс погибли от укусов бумсланга и лиановой змеи соответственно, недооценив тяжесть укуса и не обратившись за медицинской помощью. Опистаглифозные змеи в основном встречаются в семействах Colubridae и Homalopsidae.
Протероглиф
У протоглифовых змей (с переднеканальными клыками) укороченные верхнечелюстные кости, несущие немного зубов, за исключением значительно увеличенного клыка, направленного вниз и полностью охватывающего ядовитый канал, формируя полый игольчатый зуб. Поскольку даже у самых крупных видов клыки достигают лишь нескольких миллиметров в длину, этим змеям необходимо хотя бы на мгновение зацепиться за жертву во время введения яда. У некоторых плюющихся кобр кончики клыков модифицированы, что позволяет им распылять яд в глаза противника. Этот тип строения зубов уникален для змей семейства элапидов.
Соленоглиф
У соленоглифовых змей (с трубчатыми бороздками) самый продвинутый способ доставки яда среди всех змей. Каждая верхнечелюстная кость редуцирована до небольшого отростка, поддерживающего единственный полый клык. Клыки, достигающие половины длины головы, сложены вдоль нёба, направленные назад. Череп имеет сложную систему взаимодействующих элементов, обеспечивающих поворот клыков в укус при открывании челюстей. Соленоглифовые змеи открывают рот почти на 180 градусов, и клыки поворачиваются в положение, позволяющее им глубоко проникать в добычу. Хотя яд соленоглифовых змей обычно менее токсичен, чем у протероглифов, эта система позволяет им вводить большие объемы яда на значительную глубину. Такая структура зубов характерна исключительно для гадюк.
Исключения
Некоторые змеи не соответствуют этим категориям. Атрактаспис является соленоглифозным, но его клыки выдвигаются вбок, позволяя ему наносить удар, не открывая пасть, что, возможно, позволяет ему охотиться в узких норах. У сколекофидий (слепых змей-копателей) обычно немного зубов, часто только на верхней или нижней челюсти.
Неформальная или популярная терминология
Общие названия для различных типов змеиного одонтологического строения в основном происходят из старой литературы, но до сих пор встречаются в неофициальных публикациях. Змеи аглифоус обычно называют бесклыковыми; змеи опистоглифоус – заднеклыковыми; а змеи протероглифоус и соленоглифоус – переднеклыковыми.
Позвонки и ребра
У змеи в позвоночнике от 175 до более чем 400 позвонков. Способы скрепления позвонков двоякие: либо шаровидный сустав, либо зигопофизы, которые выступают из каждого позвонка и входят в задние выступы предыдущего позвонка. Это обеспечивает строение позвоночника, хорошо приспособленного к способу передвижения змеи. Позвоночный столб состоит из атласа (образованного двумя позвонками) без ребер; многочисленных предхвостовых позвонков, все из которых, за исключением первого или первых трех, несут длинные, подвижные, изогнутые ребра с небольшим задним бугорком у основания, последнее из этих ребер иногда раздвоено; от двух до десяти так называемых поясничных позвонков без ребер, но с раздвоенными поперечными отростками (лимфофизами), охватывающими лимфатические сосуды; и ряда безреберных хвостовых позвонков с простыми поперечными отростками. При раздвоении ребра или поперечные отростки имеют ветви, регулярно наложенные друг на друга. Центры имеют обычный шаровидный сустав, с почти полусферическим или поперечно-эллиптическим мыщелком сзади (прокоэльные позвонки), в то время как нервный отросток снабжен дополнительными суставными поверхностями в виде пре- и постзигопофизов, широких, сплющенных и перекрывающихся, и пары передних клиновидных отростков, называемых зигосфенами, входящих в пару соответствующих углублений – зигантрумов, расположенных чуть ниже основания нервного отростка. Таким образом, позвонки змей сочленяются друг с другом восемью суставами, помимо шаровидного сустава на центре, и сцепляются частями, взаимно принимающими и входящими друг в друга, подобно шиповому соединению. Предхвостовые позвонки имеют более или менее высокий остистый отросток, который, как редкое исключение (у Xenopholis), может быть расширен и пластинчатым, а также короткие или умеренно длинные поперечные отростки, к которым ребра прикрепляются одной гранью. Центры передних позвонков несут более или менее развитые нисходящие отростки, или гемапофизы, которые иногда продолжаются на протяжении всего позвоночника, как у Tropidonotus, Vipera и Ancistrodon, среди европейских родов. В хвостовой области удлиненные поперечные отростки заменяют ребра, а гемапофизы парные, по одному с каждой стороны гемального канала. У гремучих змей семь или восемь последних позвонков увеличены и срастаются в один.