同样水陆两栖,为啥青蛙是两栖动物而鳄鱼是爬行动物?

作者: 黄伟烨 鲁超

来源: 科学大院

发布日期: 2018-10-10

本文详细介绍了两栖动物和爬行动物在生物学特征上的主要区别,包括皮肤结构、呼吸方式、生殖方式、头骨结构、心脏功能和爪的存在与否等方面。通过这些特征的对比,帮助读者更好地理解这两种动物的分类和进化差异。

两栖纲与爬行纲动物确实是比较难分辨的两类动物,很多人面对这些问题的时候会经常发懵。从生物演化的角度来说,爬行动物比两栖动物更晚出现在地球上,并产生了更多陆生适应性演化特征。

那么它们之间到底有哪些区别呢?下面大院er为大家一一解读。

装甲皮肤外观相近的斑点钝口螈Ambystoma maculatum(两栖纲,左)与钝尾毒蜥Heloderma suspectum(爬行纲,右)(图片来源:wiki)你能看出上图两者的区别吗?左边的蝾螈皮肤滑溜溜、湿哒哒,而右边的蜥蜴却披上了一副“轻型装甲”——鳞片,这就是两者外观上最直接的区别。对于人而言,皮肤上湿嗒嗒的我们会感觉很难受,然而对于两栖动物来说,时刻保持皮肤湿润却是来“保命”的。

两栖动物肺呼吸的能力不强,因而需要一层潮湿、皮下毛细血管分布密集的皮肤来辅助呼吸,有些水生两栖动物几乎完全靠皮肤呼吸,以获取氧气。相比起两栖动物,爬行动物的皮肤就干爽多了。它们披上了一层装甲,比如蛇、蜥蜴、鳄鱼表面的角质鳞片,是为轻型装甲;又比如乌龟的龟壳,这是重型装甲。有了这层装甲皮肤,就可以有效防止水分蒸发,不管湿润还是干燥的环境,都可适应。

这样,爬行动物才能深入内地,称霸大陆,成为真正适应陆地生活的陆生动物(terrestrial animals)。

羊膜卵如果要问爬行动物在动物演化史上最突出的里程碑是什么?则非羊膜卵莫属。从爬行动物开始,动物出现了“羊膜”这个结构(下图中的10),卵生种类的卵称为羊膜卵。

相信大多数人都听过“羊水”这个词,羊水就是羊膜包裹着的、胚胎浸泡着的这些液体,它在胚胎的整个发育过程中浸着胚胎,给它提供水分同时防止机械损伤(如与外壳摩擦等)。羊膜卵这种结构的出现使得爬行动物的生育完全离开了水环境,从此以后,“蛋”不需要泡在水中,胚胎就可以在羊水中生长发育,这让爬行动物向陆地纵深发展提供了极大的便利。

两栖动物虽然也能在一定时间内登上陆地,但依然要在身体干燥、缺乏水分或需要交配、产卵时返回水塘、湖泊等水环境,这限制了两栖动物向陆地发展的空间,将它们束缚在水环境的周围。然而当羊膜这个结构出现之后,机体水分充足时,爬行动物完全可以在离水环境较为遥远的地方产卵。脱离了水环境对生活栖息地的强力限制,爬行动物获得了更加广阔的发展空间,过上了更加自由的生活。

次生腭两栖动物的头骨宽而扁,整个头中留给脑子的空间比较小。更要命的是,两栖动物的鼻腔和口腔是共用的,因此在吃东西时无法呼吸。到了爬行动物,终于演化出了次生腭这一神器,它将鼻腔和口腔分隔开,从此,爬行动物们可以咀嚼更加大型的食物,也不会影响呼吸,妈妈再也不用担心食物堵住我的鼻孔啦。

“点头”和“摇头”从两栖动物开始,头骨最底端出现了一个结构,称为枕骨髁,这个结构的功能是将头骨固定在脊柱上。两栖动物有两个枕骨髁,以“掎角之势”卡在第一脊椎骨中,两栖动物头骨比较宽,因此它们很难摇头,只能点头。爬行动物的枕骨髁只有一个,同样卡在第一脊椎骨中,这种结构让爬行动物很难点头,但是它们的头能转动的角度很大(如果没有鳞片和骨板挡住的话),因此它们会“摇头说no”。

心脏心脏是脊椎动物(vertebrate)的“发动机”,鱼的心脏比较简单,有一个心耳(相当于高等动物的心房)和一个心室,心脏中流动的血液全部是静脉血;两栖动物的心脏演化出了两个心房,仍然只有一个心室,因此心脏跳动一次,心室朝肺和组织方向泵出的血液既有动脉血又有静脉血,我们把这种血液称为混合血。

从爬行动物开始,它们的心室出现了不完全的分隔,流向肺的血液中有更大的部分为完全的静脉血、流向组织的血液中有更大的部分为动脉血,因而循环效率更高。

爪说了这么多,最后教给大家一个极其简单的区别方法:两栖动物的指/趾端是没有爪的,爪是从爬行动物才开始出现的。所以,只需要看看这些难分辨的动物有没有爪,就能判断出这只动物究竟是两栖类还是爬行类啦。

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