來源:科學(xué)大院
兒子:什么是兩棲動(dòng)物?
爸爸:青蛙就是兩棲動(dòng)物啊,小蝌蚪在水里生活,長大了變成青蛙在陸地上生活,這就是兩棲動(dòng)物啊。
兒子:那鱷魚也是兩棲動(dòng)物嗎?
爸爸:鱷魚是爬行動(dòng)物。
兒子:鱷魚不是又能在水里生活,又能在陸地上生活嗎?
爸爸:……
兒子:娃娃魚也會(huì)爬啊,它是爬行動(dòng)物嗎?
爸爸:……娃娃魚是兩棲動(dòng)物。
兒子:那兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物究竟有什么區(qū)別啊?
爸爸:……
兩棲綱與爬行綱動(dòng)物確實(shí)是比較難分辨的兩類動(dòng)物,很多人面對(duì)這些問題的時(shí)候會(huì)經(jīng)常發(fā)懵。從生物演化的角度來說,爬行動(dòng)物比兩棲動(dòng)物更晚出現(xiàn)在地球上,并產(chǎn)生了更多陸生適應(yīng)性演化特征。那么它們之間到底有哪些區(qū)別呢?下面大院er為大家一一解讀。
裝甲皮膚
外觀相近的斑點(diǎn)鈍口螈Ambystomamaculatum(兩棲綱,左)與鈍尾毒蜥Helodermasuspectum(爬行綱,右)(圖片來源:wiki)
你能看出上圖兩者的區(qū)別嗎?
左邊的蠑螈皮膚滑溜溜、濕噠噠,而右邊的蜥蜴卻披上了一副“輕型裝甲”——鱗片,這就是兩者外觀上最直接的區(qū)別。
對(duì)于人而言,皮膚上濕嗒嗒的我們會(huì)感覺很難受,然而對(duì)于兩棲動(dòng)物來說,時(shí)刻保持皮膚濕潤卻是來“保命”的。原來,兩棲動(dòng)物肺呼吸的能力不強(qiáng),因而需要一層潮濕、皮下毛細(xì)血管分布密集的皮膚來輔助呼吸,有些水生兩棲動(dòng)物幾乎完全靠皮膚呼吸,以獲取氧氣。
相比起兩棲動(dòng)物,爬行動(dòng)物的皮膚就干爽多了。它們披上了一層裝甲,比如蛇、蜥蜴、鱷魚表面的角質(zhì)鱗片,是為輕型裝甲;又比如烏龜?shù)凝敋ぃ@是重型裝甲。
有了這層裝甲皮膚,就可以有效防止水分蒸發(fā),不管濕潤還是干燥的環(huán)境,都可適應(yīng)。這樣,爬行動(dòng)物才能深入內(nèi)地,稱霸大陸,成為真正適應(yīng)陸地生活的陸生動(dòng)物(terrestrialanimals)。
左:蛇頭的鱗片,右:非洲馬刺龜(圖片來源:wiki)
此外,爬行動(dòng)物皮膚中的色素細(xì)胞相對(duì)發(fā)達(dá),在神經(jīng)和內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)下可以迅速變色(例如避役科的很多種變色龍),可以保溫或者形成保護(hù)色。
羊膜卵
如果要問爬行動(dòng)物在動(dòng)物演化史上最突出的里程碑是什么?則非羊膜卵莫屬。從爬行動(dòng)物開始,動(dòng)物出現(xiàn)了“羊膜”這個(gè)結(jié)構(gòu)(下圖中的10),卵生種類的卵稱為羊膜卵。
1。硬質(zhì)外殼;2。卵黃膜;3。卵黃;4。毛細(xì)血管;5。蛋清;6。絨毛膜;7。角質(zhì)層;8。尿囊;9。氣室;10。羊膜;11。胚胎;12。羊水(圖片來源:wiki)
相信大多數(shù)人都聽過“羊水”這個(gè)詞,羊水就是羊膜包裹著的、胚胎浸泡著的這些液體,它在胚胎的整個(gè)發(fā)育過程中浸著胚胎,給它提供水分同時(shí)防止機(jī)械損傷(如與外殼摩擦等)。
圖片來源:南京古生物博物館恐龍蛋化石(筆者手拍)
羊膜卵這種結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使得爬行動(dòng)物的生育完全離開了水環(huán)境,從此以后,“蛋”不需要泡在水中,胚胎就可以在羊水中生長發(fā)育,這讓爬行動(dòng)物向陸地縱深發(fā)展提供了極大的便利。兩棲動(dòng)物雖然也能在一定時(shí)間內(nèi)登上陸地,但依然要在身體干燥、缺乏水分或需要交配、產(chǎn)卵時(shí)返回水塘、湖泊等水環(huán)境,這限制了兩棲動(dòng)物向陸地發(fā)展的空間,將它們束縛在水環(huán)境的周圍。
然而當(dāng)羊膜這個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)之后,機(jī)體水分充足時(shí),爬行動(dòng)物完全可以在離水環(huán)境較為遙遠(yuǎn)的地方產(chǎn)卵。脫離了水環(huán)境對(duì)生活棲息地的強(qiáng)力限制,爬行動(dòng)物獲得了更加廣闊的發(fā)展空間,過上了更加自由的生活。
恐龍稱霸大陸,絕非偶然(圖片來源:wiki)
次生腭
兩棲動(dòng)物的頭骨寬而扁,整個(gè)頭中留給腦子的空間比較小。更要命的是,兩棲動(dòng)物的鼻腔和口腔是共用的,因此在吃東西時(shí)無法呼吸。
到了爬行動(dòng)物,終于演化出了次生腭這一神器,它將鼻腔和口腔分隔開,從此,爬行動(dòng)物們可以咀嚼更加大型的食物,也不會(huì)影響呼吸,媽媽再也不用擔(dān)心食物堵住我的鼻孔啦。
霸王龍:吃吃吃,不會(huì)塞鼻孔。(圖片來源:***)
“點(diǎn)頭”和“搖頭”
從兩棲動(dòng)物開始,頭骨最底端出現(xiàn)了一個(gè)結(jié)構(gòu),稱為枕骨髁,這個(gè)結(jié)構(gòu)的功能是將頭骨固定在脊柱上。兩棲動(dòng)物有兩個(gè)枕骨髁,以“掎角之勢(shì)”卡在第一脊椎骨中,兩棲動(dòng)物頭骨比較寬,因此它們很難搖頭,只能點(diǎn)頭。
“今晚來個(gè)爆炒牛蛙吧?”蛙(點(diǎn)頭):“都行,都行。”(圖片來源:wiki)
爬行動(dòng)物的枕骨髁只有一個(gè),同樣卡在第一脊椎骨中,這種結(jié)構(gòu)讓爬行動(dòng)物很難點(diǎn)頭,但是它們的頭能轉(zhuǎn)動(dòng)的角度很大(如果沒有鱗片和骨板擋住的話),因此它們會(huì)“搖頭說no”
“今晚來個(gè)‘龍鳳呈祥’(廣東菜名,蛇和雞)吧?”眼睛蛇(搖頭):“你問過我的意見嗎?”(圖片來源:wiki)
心臟
心臟是脊椎動(dòng)物(vertebrate)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”,魚的心臟比較簡單,有一個(gè)心耳(相當(dāng)于高等動(dòng)物的心房)和一個(gè)心室,心臟中流動(dòng)的血液全部是靜脈血;兩棲動(dòng)物的心臟演化出了兩個(gè)心房,仍然只有一個(gè)心室,因此心臟跳動(dòng)一次,心室朝肺和組織方向泵出的血液既有動(dòng)脈血又有靜脈血,我們把這種血液稱為混合血。
脊索動(dòng)物心臟發(fā)展史,從左到右:魚類(fish),兩棲動(dòng)物(amphibian),爬行動(dòng)物(reptile),鳥類(bird),哺乳動(dòng)物(mammal)(圖片來源:aboutanimals)
從爬行動(dòng)物開始,它們的心室出現(xiàn)了不完全的分隔,流向肺的血液中有更大的部分為完全的靜脈血、流向組織的血液中有更大的部分為動(dòng)脈血,因而循環(huán)效率更高。這種不完全分隔現(xiàn)象在鱷類的心臟中發(fā)展到了極致,只留下了一個(gè)小孔,這個(gè)孔稱為“潘氏孔”。
從演化生物學(xué)角度來說,爬行動(dòng)物的這種心臟結(jié)構(gòu)演變是一種革新,然而稱不上飛躍或者質(zhì)變,畢竟這依然不能使它們和鳥類、哺乳動(dòng)物一樣成為恒溫動(dòng)物,也無法切實(shí)提高機(jī)體的基礎(chǔ)代謝率。可以開玩笑的說,只要這個(gè)潘氏孔一堵上,脊椎動(dòng)物演化中的一次飛躍就到來了,鱷魚也能像鳥類一樣在天上飛了。
鱷魚:“我要飛得更高!”(圖片來源wiki)
爪
說了這么多,最后教給大家一個(gè)極其簡單的區(qū)別***:兩棲動(dòng)物的指/趾端是沒有爪的,爪是從爬行動(dòng)物才開始出現(xiàn)的。
所以,只需要看看這些難分辨的動(dòng)物有沒有爪,就能判斷出這只動(dòng)物究竟是兩棲類還是爬行類啦。
獸腳類恐龍前肢的大爪子化石。英國布里斯托大學(xué)的一項(xiàng)新研究表明,獸腳類恐龍?jiān)趶氖橙鈩?dòng)物向食草動(dòng)物轉(zhuǎn)變的過程中,演化出了各種各樣的爪子形狀,以適應(yīng)挖掘、抓握或穿洞等特殊功能。(圖片來源:布里斯托大學(xué))
結(jié)語
最后我們來小結(jié)一下:
1、兩棲動(dòng)物用皮膚呼吸,爬行動(dòng)物有鱗片等裝甲;兩棲動(dòng)物皮膚濕潤,爬行動(dòng)物皮膚干燥。
2、爬行動(dòng)物首先出現(xiàn)了羊膜卵。
3、兩棲動(dòng)物口鼻同腔,爬行動(dòng)物吃飯不堵鼻子。
4、兩棲動(dòng)物不會(huì)搖頭,爬行動(dòng)物不會(huì)點(diǎn)頭。
5、爬行動(dòng)物有心室瓣膜,兩棲動(dòng)物無。
6、爬行動(dòng)物有爪,兩棲動(dòng)物無。
區(qū)分它們也許只是茶余談資,我們更應(yīng)該看到生命是如何克服重重困境、一步一步適應(yīng)環(huán)境的,生命的演化史真是一部波瀾壯闊的史詩!
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