什么是两栖动物?

摘要

从两栖动物的定义我们可以得出,为什么青蛙是两栖动物的答案,不能说成“青蛙既能在水里生活又能在陆地生活”,而应该说成“青蛙在成长过程中经历了用鳃呼吸到用肺呼吸的变态过程”。

文/编辑态

 

以前我问过很多人,什么动物是两栖动物?有人会说乌龟、鳄鱼、鸭子、河马。乌龟和鳄鱼虽然经常在水里游荡,但它们有坚硬的外表,产的蛋孵化后就是小乌龟和小鳄鱼,它们从小到大都用肺呼吸,属于爬行动物;而鸭子虽然戏水,但它们长有羽毛,通过自身代谢调节体温,产蛋,从小到大也用肺呼吸,属于鸟类;河马虽然经常泡水里,但它们有毛,通过自身代谢调节体温,不产蛋,生出的小河马最开始靠母乳获得营养,河马从小到大用肺呼吸,属于哺乳动物。

也有人答对了,说青蛙就是两栖动物,但是继续追问为什么,他们会说,因为青蛙既能在水里生活又能在陆地生活。是这样的吗?答案是否定的。两栖动物的主要特点是:这种动物大部分会将卵产在水体中,受精卵在水体中发育成为幼体,但也有的会直接产幼体。它们的幼体就像鱼那样在水中生活,能用鳃吸收水里的氧气,比如说青蛙的幼体——蝌蚪。而后,肺也开始发育。而后四肢长成、肺逐渐成熟,鳃消失,就这样变态成为能呼吸空气的动物。这种动物就是两栖动物。

从两栖动物的定义我们可以得出,为什么青蛙是两栖动物的答案,不能说成“青蛙既能在水里生活又能在陆地生活”,而应该说成“青蛙在成长过程中经历了用鳃呼吸到用肺呼吸的变态过程”。

隆肛蛙的蝌蚪,四肢已经长成,尾巴尚在

隆肛蛙的蝌蚪,四肢已经长成,尾巴尚在

大鲵的幼体(两栖动物不是鱼)

大鲵的幼体(两栖动物不是鱼)

两栖动物的出现是它们祖先和环境相互作用的结果。有推测认为,泥盆纪晚期的某些肉鳍鱼类很可能因干旱的威胁,不得不先爬上干旱的陆地寻找新的水源,大多数探险者很可能悲惨地死去,少数肉鳍鱼类找到了新的水源,因此得以继续过它们的鱼类生活。经过数百万年的演化,古老的肉鳍鱼后代就进化成了原始的两栖动物。两栖动物的出现是脊椎动物演化史上的重大事件,它们成为了第一批登陆的脊椎动物,但它们仍然不能完全摆脱对水环境的依赖,它们必须要面对水环境和陆地环境的差异。怎么面对?

首先,水的密度比空气大。由于水的浮力,鱼能够仅凭尾巴和躯体的摆动就顺利游动。而在陆地上,失去了水浮力的两栖动物需要更加复杂的运动方式,这就不仅需要强大的有多关节的骨骼系统支撑身体,还需要长短不一能多个方向收缩的肌肉群来保证运动。四肢、颈椎和荐椎的出现,使得两栖动物具备了陆栖脊椎动物的特征。颈椎及其附属的肌肉系统构成两栖类的肩带,可以使得两栖动物的头上下摆动,也能给前肢一个较大的活动范围,这是鱼不能做到的。荐椎和相应的肌肉系统可以使两栖动物后肢有个稳定的支撑,这也是鱼类没有的。四肢的出现,使两栖动物有了一个专门的支撑和运动器官。正是这些结构的出现,两栖动物就能克服地面的摩擦,较为自由地运动。

其次,陆地上含氧量比水高。蝌蚪像鱼一样有鳃,吸收水中的氧气。然而,远古时期,水洼不长久,两栖动物必须要在水干前变态脱离水环境登陆。鳃能够满足蝌蚪在水中对氧气的需求。然而到了陆地,鳃不能交换更多的氧气,不能适应干燥的空气。肺的出现,解决了两栖动物在水环境消失后吸收空气中氧气的问题。只不过它们的肺功能还不强大,因此裸露的皮肤能保证对水和空气的渗透,在吸收空气中氧气方面扮演了重要的角色。两栖动物的循环系统也相应的有了初步的体循环和肺循环的区分,在一定程度上提高了二氧化碳与氧气交换的能力,但依然还是混合血。

再次,陆地上很干燥。两栖动物还不能完全适应干燥的空气,因此两栖动物大多居住在水环境周围。绝大多数两栖动物的卵和蝌蚪只能在水环境中生活。现代两栖动物的鳞片已经基本消失,登陆后没有鳞片的皮肤很容易失去水分。但它们的皮肤含有丰富的腺体。而大量的泡状腺体下沉到真皮层里较有效减少体内水分增发,分泌的黏液还能保证体表湿润。甚至有的种类的皮肤表面有不同程度的角质化,更加有效减少了水分的丢失。但皮肤不能从根本上解决水分丢失的问题,因为皮肤减少水分蒸发功能越强,辅助呼吸的功能就越弱。此外,泌尿系统中肾功能的强化,可以让两栖动物在陆地环境中维持体内水分的相对恒定。

最后,水温较为恒定,陆地昼夜和四季的温差很大。两栖动物不是内温动物,它们的体温随着环境而变化,和鱼类一样都是外温动物。它们的皮肤泡状腺分泌的黏液一定程度上能通过蒸发调节体温。但到了寒冷的冬季,两栖动物无法正常活动,冬眠是它们维持生命的唯一办法。

两栖动物为什么是两栖动物,你清楚了吗?

延伸阅读(参考文献)

硬骨鱼纲起源与早期演化:http://www.kepu.net.cn/gb/kpdt/gb/special/osteichthyes/

两栖动物的特征:http://csar.blog.kepu.cn/2014032513278.html

刘凌云, 郑光美. 2009.  普通动物学(第4版).  北京: 高等教育出版社.

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编辑态
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