來源:科學大院
兒子:什么是兩棲動物?
爸爸:青蛙就是兩棲動物啊,小蝌蚪在水里生活,長大了變成青蛙在陸地上生活,這就是兩棲動物啊。
兒子:那鱷魚也是兩棲動物嗎?
爸爸:鱷魚是爬行動物。
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:娃娃魚也會爬啊,它是爬行動物嗎?
爸爸:……娃娃魚是兩棲動物。
兒子:那兩棲動物和爬行動物究竟有什么區別啊?
爸爸:……
兩棲綱與爬行綱動物確實是比較難分辨的兩類動物,很多人面對這些問題的時候會經常發懵。從生物演化的角度來說,爬行動物比兩棲動物更晚出現在地球上,并產生了更多陸生適應性演化特征。那么它們之間到底有哪些區別呢?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別。
對于人而言,皮膚上濕嗒嗒的我們會感覺很難受,然而對于兩棲動物來說,時刻保持皮膚濕潤卻是來“保命”的。原來,兩棲動物肺呼吸的能力不強,因而需要一層潮濕、皮下毛細血管分布密集的皮膚來輔助呼吸,有些水生兩棲動物幾乎完全靠皮膚呼吸,以獲取氧氣。
相比起兩棲動物,爬行動物的皮膚就干爽多了。它們披上了一層裝甲,比如蛇、蜥蜴、鱷魚表面的角質鱗片,是為輕型裝甲;又比如烏龜的龜殼,這是重型裝甲。
有了這層裝甲皮膚,就可以有效防止水分蒸發,不管濕潤還是干燥的環境,都可適應。這樣,爬行動物才能深入內地,稱霸大陸,成為真正適應陸地生活的陸生動物(terrestrialanimals)。
左:蛇頭的鱗片,右:非洲馬刺龜(圖片來源:wiki)
此外,爬行動物皮膚中的色素細胞相對發達,在神經和內分泌的調節下可以迅速變色(例如避役科的很多種變色龍),可以保溫或者形成保護色。
羊膜卵
如果要問爬行動物在動物演化史上最突出的里程碑是什么?則非羊膜卵莫屬。從爬行動物開始,動物出現了“羊膜”這個結構(下圖中的10),卵生種類的卵稱為羊膜卵。
1。硬質外殼;2。卵黃膜;3。卵黃;4。毛細血管;5。蛋清;6。絨毛膜;7。角質層;8。尿囊;9。氣室;10。羊膜;11。胚胎;12。羊水(圖片來源:wiki)
相信大多數人都聽過“羊水”這個詞,羊水就是羊膜包裹著的、胚胎浸泡著的這些液體,它在胚胎的整個發育過程中浸著胚胎,給它提供水分同時防止機械損傷(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)
羊膜卵這種結構的出現使得爬行動物的生育完全離開了水環境,從此以后,“蛋”不需要泡在水中,胚胎就可以在羊水中生長發育,這讓爬行動物向陸地縱深發展提供了極大的便利。兩棲動物雖然也能在一定時間內登上陸地,但依然要在身體干燥、缺乏水分或需要交配、產卵時返回水塘、湖泊等水環境,這限制了兩棲動物向陸地發展的空間,將它們束縛在水環境的周圍。
然而當羊膜這個結構出現之后,機體水分充足時,爬行動物完全可以在離水環境較為遙遠的地方產卵。脫離了水環境對生活棲息地的強力限制,爬行動物獲得了更加廣闊的發展空間,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
兩棲動物的頭骨寬而扁,整個頭中留給腦子的空間比較小。更要命的是,兩棲動物的鼻腔和口腔是共用的,因此在吃東西時無法呼吸。
到了爬行動物,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,爬行動物們可以咀嚼更加大型的食物,也不會影響呼吸,媽媽再也不用擔心食物堵住我的鼻孔啦。
霸王龍:吃吃吃,不會塞鼻孔。(圖片來源:***)
“點頭”和“搖頭”
從兩棲動物開始,頭骨最底端出現了一個結構,稱為枕骨髁,這個結構的功能是將頭骨固定在脊柱上。兩棲動物有兩個枕骨髁,以“掎角之勢”卡在第一脊椎骨中,兩棲動物頭骨比較寬,因此它們很難搖頭,只能點頭。
“今晚來個爆炒牛蛙吧?”蛙(點頭):“都行,都行。”(圖片來源:wiki)
爬行動物的枕骨髁只有一個,同樣卡在第一脊椎骨中,這種結構讓爬行動物很難點頭,但是它們的頭能轉動的角度很大(如果沒有鱗片和骨板擋住的話),因此它們會“搖頭說no”
“今晚來個‘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
心臟是脊椎動物(vertebrate)的“發動機”,魚的心臟比較簡單,有一個心耳(相當于高等動物的心房)和一個心室,心臟中流動的血液全部是靜脈血;兩棲動物的心臟演化出了兩個心房,仍然只有一個心室,因此心臟跳動一次,心室朝肺和組織方向泵出的血液既有動脈血又有靜脈血,我們把這種血液稱為混合血。
脊索動物心臟發展史,從左到右:魚類(fish),兩棲動物(amphibian),爬行動物(reptile),鳥類(bird),哺乳動物(mammal)(圖片來源:aboutanimals)
從爬行動物開始,它們的心室出現了不完全的分隔,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脈血,因而循環效率更高。這種不完全分隔現象在鱷類的心臟中發展到了極致,只留下了一個小孔,這個孔稱為“潘氏孔”。
從演化生物學角度來說,爬行動物的這種心臟結構演變是一種革新,然而稱不上飛躍或者質變,畢竟這依然不能使它們和鳥類、哺乳動物一樣成為恒溫動物,也無法切實提高機體的基礎代謝率。可以開玩笑的說,只要這個潘氏孔一堵上,脊椎動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,最后教給大家一個極其簡單的區別***:兩棲動物的指/趾端是沒有爪的,爪是從爬行動物才開始出現的。
所以,只需要看看這些難分辨的動物有沒有爪,就能判斷出這只動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。英國布里斯托大學的一項新研究表明,獸腳類恐龍在從食肉動物向食草動物轉變的過程中,演化出了各種各樣的爪子形狀,以適應挖掘、抓握或穿洞等特殊功能。(圖片來源:布里斯托大學)
結語
最后我們來小結一下:
1、兩棲動物用皮膚呼吸,爬行動物有鱗片等裝甲;兩棲動物皮膚濕潤,爬行動物皮膚干燥。
2、爬行動物首先出現了羊膜卵。
3、兩棲動物口鼻同腔,爬行動物吃飯不堵鼻子。
4、兩棲動物不會搖頭,爬行動物不會點頭。
5、爬行動物有心室瓣膜,兩棲動物無。
6、爬行動物有爪,兩棲動物無。
區分它們也許只是茶余談資,我們更應該看到生命是如何克服重重困境、一步一步適應環境的,生命的演化史真是一部波瀾壯闊的史詩!
科普百分百·助力科普中國,讓科學知識在網上和生活中流行起來。溫馨提示:以上為科普百分百網上閱讀所瀏覽內容,轉載分享只為知識傳播和學習宣傳,本文內容僅代表原作者觀點,如有意見建議,請私信留言,我們會及時處理。歡迎關注,謝謝。