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什麼是兩棲動物?

隆冬正在,春天還有一段時間。但有一類動物三四個個月後將開始蠢蠢欲動,閃亮登場,它們就是本文的主角——兩棲動物。


以前我問過很多人,什麼動物是兩棲動物?有人會說烏龜、鱷魚、鴨子、河馬。烏龜和鱷魚雖然經常在水裡遊盪,但它們有堅硬的外表,產的蛋孵化後就是小烏龜和小鱷魚,它們從小到大都用肺呼吸,屬於爬行動物;而鴨子雖然戲水,但它們長有羽毛,通過自身代謝調節體溫,產蛋,從小到大也用肺呼吸,屬於鳥類;河馬雖然經常泡水裡,但它們有毛,通過自身代謝調節體溫,不產蛋,生出的小河馬最開始靠母乳獲得營養,河馬從小到大用肺呼吸,屬於哺乳動物。


也有人答對了,說青蛙就是兩棲動物,但是繼續追問為什麼,他們會說,因為青蛙既能在水裡生活又能在陸地生活。是這樣的嗎?答案是否定的。兩棲動物的主要特點是:這種動物大部分會將卵產在水體中,受精卵在水體中發育成為幼體,但也有的會直接產幼體。它們的幼體就像魚那樣在水中生活,能用鰓吸收水裡的氧氣,比如說青蛙的幼體——蝌蚪。很多蝌蚪在鰓發育的同時,肺也在發育。後來才四肢長成、肺逐漸成熟,慢慢地鰓消失,就這樣變態成為能呼吸空氣的動物。這種動物就是兩棲動物。

從兩棲動物的定義我們可以得出,為什麼青蛙是兩棲動物的答案,不能說成「青蛙既能在水裡生活又能在陸地生活」,而應該說成「青蛙在成長過程中經歷了用鰓呼吸到用肺呼吸的變態過程」。

什麼是兩棲動物?



隆肛蛙的蝌蚪,四肢已經長成,尾巴尚在

什麼是兩棲動物?



大鯢的卵,裡面是大鯢幼體(兩棲動物不是魚)


兩棲動物的出現是它們祖先和環境相互作用的結果。有推測認為,泥盆紀晚期的某些肉鰭魚類很可能因乾旱的威脅,不得不先爬上乾旱的陸地尋找新的水源,大多數探險者很可能悲慘地死去,少數肉鰭魚類找到了新的水源,因此得以繼續過它們的魚類生活。經過數百萬年的演化,古老的肉鰭魚後代就進化成了原始的兩棲動物。兩棲動物的出現是脊椎動物演化史上的重大事件,它們成為了第一批登陸的脊椎動物,但它們仍然不能完全擺脫對水環境的依賴,它們必須要面對水環境和陸地環境的差異。怎麼面對?


首先,水的密度比空氣大。由於水的浮力,魚能夠僅憑尾巴和軀體的擺動就順利遊動。而在陸地上,失去了水浮力的兩棲動物需要更加複雜的運動方式,這就不僅需要強大的有多關節的骨骼系統支撐身體,還需要長短不一能多個方向收縮的肌肉群來保證運動。四肢、頸椎和薦椎的出現,使得兩棲動物具備了陸棲脊椎動物的特徵。頸椎及其附屬的肌肉系統構成兩棲類的肩帶,可以使得兩棲動物的頭上下擺動,也能給前肢一個較大的活動範圍,這是魚不能做到的。薦椎和相應的肌肉系統可以使兩棲動物後肢有個穩定的支撐,這也是魚類沒有的。四肢的出現,使兩棲動物有了一個專門的支撐和運動器官。正是這些結構的出現,兩棲動物就能克服地面的摩擦,較為自由地運動。

其次,陸地上含氧量比水高。蝌蚪像魚一樣有鰓,吸收水中的氧氣。然而,遠古時期,水窪不長久,兩棲動物必須要在水干前變態脫離水環境登陸。鰓能夠滿足蝌蚪在水中對氧氣的需求。然而到了陸地,鰓不能交換更多的氧氣,不能適應乾燥的空氣。肺的出現,解決了兩棲動物在水環境消失後吸收空氣中氧氣的問題。只不過它們的肺功能還不強大,因此裸露的皮膚能保證對水和空氣的滲透,在吸收空氣中氧氣方面扮演了重要的角色。兩棲動物的循環系統也相應地有了初步的體循環和肺循環的區分,在一定程度上提高了二氧化碳與氧氣交換的能力,但依然還是混合血。


再次,陸地上很乾燥。兩棲動物還不能完全適應乾燥的空氣,因此兩棲動物大多居住在水環境周圍。絕大多數兩棲動物的卵和蝌蚪只能在水環境中生活。現代兩棲動物的鱗片已經基本消失,登陸後沒有鱗片的皮膚很容易失去水分。但它們的皮膚含有豐富的腺體。而大量的泡狀腺體下沉到真皮層里較有效減少體內水分增發,分泌的黏液還能保證體表濕潤。甚至有的種類的皮膚表面有不同程度的角質化,更加有效減少了水分的丟失。但皮膚不能從根本上解決水分丟失的問題,因為皮膚減少水分蒸發功能越強,輔助呼吸的功能就越弱。此外,泌尿系統中腎功能的強化,可以讓兩棲動物在陸地環境中維持體內水分的相對恆定。


最後,水溫較為恆定,陸地晝夜和四季的溫差很大。兩棲動物不是內溫動物,它們的體溫隨著環境而變化,和魚類一樣都是外溫動物。它們的皮膚泡狀腺分泌的黏液一定程度上能通過蒸發調節體溫。但到了寒冷的冬季,兩棲動物無法正常活動,冬眠是它們維持生命的唯一辦法。


兩棲動物為什麼是兩棲動物,你清楚了嗎

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