編輯本段兩棲綱(Amphibian)
簡介
兩棲動物既有從魚類繼承下來適于水生的性狀,如卵和幼體的形態(tài)及產(chǎn)卵方式等;又有新生的適應(yīng)于陸棲的性狀,如
感覺器、運(yùn)動裝置及呼吸
循環(huán)系統(tǒng)等。變態(tài)既是一種新生適應(yīng),又反映了由水到陸主要
器官系統(tǒng)的改變過程。
大鯢
兩棲綱
[1](Amphibia) 屬于
脊椎動物亞門。是從水生過渡到陸生的
脊椎動物,具有水生脊椎動物與
陸生脊椎動物的雙重特性。它們既保留了水生祖先的一些特征,如生殖和發(fā)育仍在水中進(jìn)行,幼體生活在水中,用
鰓呼吸,沒有成對的附肢等;同時幼體變態(tài)發(fā)育
成成體時,獲得了真正陸地脊椎動物的許多特征,如用肺呼吸,具有五趾型
四肢等。兩棲類動物約有4000多種,常見的如
大鯢,俗稱“
娃娃魚”,以及蛙類等。
典型動物
現(xiàn)存兩棲類中最小的是古巴蛙(Sminthillus limbatus),體長不到12公厘(約0.5寸)。最大的是
東亞的大鯢,體長達(dá)160公分(約63寸)。兩棲綱種數(shù)少于任何其它陸生脊椎動物綱。結(jié)構(gòu)變異很大︰蟃螈體型較長,無附肢,形似
蠕蟲;而蛙類的身體粗短,無尾,腿長。分布于全世界,但大多集中在熱帶地區(qū);個別科和許多屬僅見于熱帶。
蠑螈主要分布在
北溫帶,只有一個科也見于中美和南美北部。
雨蛙科(Hylidae, 即樹蟾科)最北分布到
加拿大西北部的沼澤地;
蛙科除南極、
新西蘭和格陵蘭外,所有的主要地區(qū)皆有分布。
蚓螈遍布熱帶。蟃螈僅分布于
美國東南部和墨西哥東
蚓螈
北部。
本綱大多數(shù)種皆營獨(dú)居生活;但蛙類的許多種類在春、夏兩季聚集在一起鳴叫。多數(shù)種類具水生幼體階段,經(jīng)變態(tài)成為陸生的成體。個別特殊種類終生營水生生活。但許多種蠑螈和
蛙以及所有的產(chǎn)卵蚓螈都離開開闊的水域產(chǎn)卵。某些種類無水生幼體階段。大多數(shù)兩生類在繁殖地與其
棲息地之間進(jìn)行季節(jié)性的遷徙運(yùn)動。蚓螈、蟃螈及某些蠑螈的生殖地和棲息地是同一地點(diǎn),但其它的種類必須進(jìn)行年度旅行。如從比較干燥的小山邊轉(zhuǎn)移到某些池塘或
山谷的小溪流中。會叫的雄性蛙和
蟾蜍發(fā)現(xiàn)適于繁殖的地域后發(fā)出的叫聲可將0.4或0.8公里(1/4或1/2哩)之外的其它雄性和雌性招來。
蠑螈
蚓螈和大多數(shù)蠑螈
體內(nèi)受精。蟃螈是體內(nèi)還是體外受精尚未搞清。除少數(shù)例外,大部分蛙類和蟾蜍都是體外受精。大多數(shù)蚓螈產(chǎn)卵于陸上;水生種類
卵胎生。蟃螈和多數(shù)蠑螈產(chǎn)卵于水中,其余蠑螈產(chǎn)卵于陸上、洞巢、腐木或潮濕的碎石中。蛙類的護(hù)卵方式各種各樣。在北溫帶,大多數(shù)種類產(chǎn)卵于池塘或溪流;許多熱帶種類護(hù)卵的方法很稀奇。有的將卵產(chǎn)于地洞里,待
蝌蚪孵出后,雄蛙將小蝌蚪放在背上送到水中。有些種類的雌性背上有一特殊的小袋,卵被放在小袋里直至孵化。雄性
達(dá)爾文蛙將卵放在聲囊里發(fā)育成幼蛙。皮膚柔軟,無鱗,無
腺體,對干燥特別敏感,故潮濕的環(huán)境是其主要生態(tài)需要。雖有少數(shù)種類終生生活在水中,但大多數(shù)種類至少在陸上生活一段時間,或在潮濕的碎石下,或在水域附近。個別種類陸棲性較強(qiáng),但亦不能完全脫離潮濕的環(huán)境。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為兩棲類起源于古代的
總鰭魚類(crossopterygian)中的
骨鱗魚,但近來發(fā)現(xiàn)這些魚類與兩棲類的相同之處——
內(nèi)鼻孔實(shí)際沒有。則骨鱗魚為兩棲類祖先的觀點(diǎn),尚需重新考慮。早泥盆世最早的兩棲類是魚頭螈,鰭變成了具五趾、又短又粗的附肢,其尾有些像現(xiàn)代的
肺魚,尾鰭有鰭條的支持。但魚頭螈具某些特化結(jié)構(gòu),故它可能僅系向現(xiàn)代兩棲類進(jìn)化過程中的旁支。
兩棲綱動物青蛙(5張)形態(tài)與機(jī)能
現(xiàn)代型兩棲動物皮膚裸露而濕潤,表皮角質(zhì)層不發(fā)達(dá),通透性強(qiáng),起到調(diào)控水分、交
達(dá)爾文蛙
換氣體的作用;皮膚滿布多細(xì)胞
粘液腺和表皮下
/內(nèi)微血管,在濕潤狀態(tài)下為肺的輔助器官。此外還有“
毒腺”。真皮厚而致密,在皮膚和肌肉層間有淋巴間隙。隨著肺的發(fā)生,循環(huán)系統(tǒng)也有相當(dāng)大的改變:
心房分隔為兩個,分別接納來自肺循環(huán)與體循環(huán)的血液,
心室為1個,其中有混合的
靜脈血和動脈血,心室收縮先從右邊開始,靜脈竇和動脈錐仍然存在,且動脈圓錐當(dāng)中有螺旋瓣分配血液。心室中有皺褶,可以減少多氧血和缺氧血的混合程度。
新陳代謝率低,對潮濕溫暖環(huán)境條件的依賴性強(qiáng),身體溫度隨環(huán)境變化而變化。
呼吸器官有四種,其中囊狀肺為主要呼吸器官,皮膚和某些種類的口咽腔黏膜為輔助器官,而幼體和某些成體以鰓作為呼吸器官。肺的進(jìn)化順序?yàn)闊o足目--有尾目---無尾目。呼吸方式為吞咽式呼吸,出現(xiàn)聲帶發(fā)聲,呼吸道短,出現(xiàn)內(nèi)鼻孔。
現(xiàn)代型
頭部骨片少,骨化程度弱;頭顱扁平而短,眼眶與顳部相通,枕部短于面部,與已絕滅的古兩棲類大不相同。枕髁兩個。
椎骨有前、后關(guān)節(jié)突,
脊柱和附肢骨相應(yīng)起了變化。脊柱分化有
頸椎和薦椎各1枚,軀椎和尾椎的數(shù)目因種類而異(尾椎或合并為尾短骨)。
肋骨短或無,無胸廓。主要由鼻瓣和
口腔的動作將空氣壓入(而不是吸入)肺內(nèi)。
肩帶不再象魚類那樣與頭后部骨片關(guān)聯(lián),而是懸于
肌肉之間,頭部與
前肢的活動互不受牽制;
腰帶與薦椎相關(guān)聯(lián),因而擴(kuò)大了活動范圍和增強(qiáng)了支撐身體的能力。指4、5趾為主。
骨骼肌肉系的形態(tài)機(jī)能,比水生的
魚類有更大的堅(jiān)韌性和靈活性。左右麥克爾氏軟骨相接處或有細(xì)小頤骨。
體肌分節(jié)現(xiàn)象退化,出現(xiàn)附肢肌肉。其中肢外肌使整個附肢運(yùn)動,肢內(nèi)肌使附肢彎曲
兩棲動物成體都是肉食性,消化管為口——口咽腔——食道——小腸(十二指腸+回腸)——大腸——泄殖腔——泄殖腔孔。出現(xiàn)肉質(zhì)舌、口腔分泌腺,肝臟和胰腺完全獨(dú)立。蛙的眼球也參與吞咽,口咽腔有內(nèi)鼻孔、喉門和耳咽管的開口。
有內(nèi)
鼻孔。連接內(nèi)外鼻孔的鼻道除司
嗅覺外,還是肺呼吸必備的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)。有保護(hù)眼睛的眼瞼和
淚腺。兩棲動物的晶狀體距角膜較遠(yuǎn),仍為近視。有捕獵食物的肉質(zhì)舌,有濕潤舌面的頜間腺。有
中耳發(fā)生,耳蓋骨與耳柱骨形成本綱所特有的復(fù)合結(jié)構(gòu);通過中耳可將聲波傳導(dǎo)到
內(nèi)耳。耳柱骨與魚類的舌頜骨是同源器官。
大腦開始分為兩個半球。腦神經(jīng)10對。
生殖發(fā)育
以
體外受精為主,少數(shù)可行體內(nèi)受精,但無真正的交接器──
陰莖。
卵生,偶有卵
胎生或胎生。繁殖無法離開水。雄性輸尿管兼具輸精管功能。卵小而多,除卵膠膜外,無其它護(hù)卵裝置,與魚類一樣同屬于無
羊膜動物,這是向完全陸棲發(fā)展的障礙。幼體階段有
側(cè)線器官,以鰓呼吸,鰓的形態(tài)、發(fā)生與魚類的迥然不同,屬新生器官。幼體形態(tài)不能代表近祖型性狀,經(jīng)過變態(tài)幼體器官或萎縮或消失或改組,形成有顯著進(jìn)步趨勢的成體(內(nèi)鰓退化,用肺呼吸)。成體與幼體兩個階段形態(tài)上的差別越顯著(如
無尾目),變態(tài)也越劇烈,對繁衍后代也越有利。在變態(tài)前后的兩個生長發(fā)育階段不能完全脫離水域或潮濕小生境而生存,這是過渡類群的關(guān)鍵特征。
生態(tài)分布
除了海洋和大
沙漠以外,
平原、
丘陵、高山和
高原的各種生境中均有分布。垂直分布可達(dá)5000米。個別種能耐
半咸水。在
熱帶、
亞熱帶濕熱地區(qū)種類最多,南北
溫帶種類遞減,僅個別種可達(dá)
北極圈南緣。有水棲、陸棲、樹棲和穴居等。產(chǎn)熱和散熱機(jī)能不夠完善,一般于
黃昏至黎明時在隱蔽處活動頻繁,酷熱或嚴(yán)寒季節(jié)以
夏蟄或冬眠方式度過。攝取動物性食物(蛙類蝌蚪刮取植物性食物為主)。魚、
蛇、
鳥、獸等都能成為它們的
天敵。
起源與演化
1932年在
格陵蘭東部晚泥盆世地層中發(fā)現(xiàn)
魚石螈,它既有繼承魚類的祖征,如殘留的兩小塊
鰓蓋骨和位于尾部的鰭條;又有兩棲類的新征,如內(nèi)鼻孔,耳鼓窩表示有中耳發(fā)生和典型的五趾型四肢等。
總鰭魚類的扇骨魚類偶鰭已孕育著發(fā)展為五趾型的趨勢。這些顯示了
硬骨魚類與兩棲類可能有的淵源關(guān)系。近年來有人認(rèn)為
魚石螈類只是已特化了的和能適應(yīng)陸地生活的基本結(jié)構(gòu)的一個旁支。兩棲綱的起源與演化爭議頗多,尚待探索。
編輯本段分類系統(tǒng)與進(jìn)化地位
依據(jù)牙齒是否迷齒型、椎體結(jié)構(gòu)形式等,兩棲綱分為3個
亞綱。
迷齒亞綱
均有迷齒,全部為化石。
殼椎亞綱
牙齒不是迷齒型,全部為化石。
滑體亞綱
頭部骨片少,包括近代型的兩棲動物。有
無尾目、
有尾目和
蚓螈目(無尾目)三個目。過去有人以椎體為依據(jù),認(rèn)為無尾目起源于
迷齒亞綱,蚓螈目和有尾目起源于
殼椎亞綱,還有其它論點(diǎn),其論據(jù)均不充分。根據(jù)3目的主要共性,可歸并為一個亞綱。共性為:皮膚有多
細(xì)胞粘液腺,為輔助
呼吸器官;有特有的莖齒型牙齒即齒冠與齒莖之間有一圈水泥樣的柔軟帶;眼眶與顳部相通;有耳蓋骨──耳柱骨的復(fù)合結(jié)構(gòu);有從
生殖嵴發(fā)生的脂肪體;
視網(wǎng)膜上有綠柱細(xì)胞;內(nèi)耳有兩棲乳突等。這些共性并不與生態(tài)適應(yīng)直接有關(guān),反映了
滑體亞綱單元起源的可能性是存在的。3目之間形態(tài)上的差別顯著有無肢者、有有尾者、有無尾者,并與各自的運(yùn)動方式相適應(yīng),它們的繁殖方式也有一些不同。目前對3目的分化過程,還沒有充分的論據(jù)。
兩棲類的進(jìn)化地位
從
泥盆紀(jì)總鰭魚類進(jìn)化而來的兩棲類,即使在最原始的晚泥盆世Ichthyostega(
魚石螈)中也表現(xiàn)出它們在向陸地推進(jìn)方面獲得了很大的成功,例如:四肢發(fā)展成為強(qiáng)有力的、適于陸地行走的推進(jìn)器官,能用肺呼吸空氣等,但是它們在生殖方面卻沒有發(fā)展,仍像魚類一樣,卵無羊膜結(jié)構(gòu),必須產(chǎn)在水中并在水中孵化。幼體在水中生活,用鰓呼吸,變態(tài)后生長出四肢,爬上陸地,用肺呼吸。這些就是兩棲類的鑒別特征。這樣的特征反映了兩棲類從魚類進(jìn)化而來的
系統(tǒng)發(fā)生歷史,也反映了兩棲類的進(jìn)化地位。
現(xiàn)存兩棲類的
無尾類從進(jìn)化歷史來看,它們是非常特化的類群?,F(xiàn)代
有尾類蠑螈的形態(tài)特征代表兩棲類的一般特征,它們四肢發(fā)達(dá),有
長尾,非常像晚泥盆世的魚石螈。魚石螈的骨骼形態(tài)特征,特別是肢骨特征,奠定了后來陸棲四足脊椎動物的基礎(chǔ)。由于它剛從總鰭魚類進(jìn)化而來,所以它的
頭骨仍保留著較多的骨片,相似于它的
魚類祖先。
兩棲類的生存時代
根據(jù)
化石記錄,最早的兩棲類出現(xiàn)于泥盆紀(jì)晚期,它們是從總鰭魚類進(jìn)化而來的。泥盆紀(jì)以后,它們分支進(jìn)化出多種多樣的類群。在石炭紀(jì)和二疊紀(jì)期間它們不僅種類繁多,而且許多類群中有相當(dāng)大的個體,成為當(dāng)時地球上占優(yōu)勢的動物。雖然爬行類在
石炭紀(jì)已經(jīng)出現(xiàn),但在石炭紀(jì)和
二疊紀(jì)時,它們在多樣性及個體大小方面還比不上兩棲類,所以石炭紀(jì)和二疊紀(jì)又稱為兩棲類的時代。在二疊紀(jì)之后,兩棲類便衰落了,在晚
古生代繁盛的多數(shù)種類在二疊紀(jì)晚期絕滅了,少數(shù)種類可以殘存到
中生代的早、中期??赡芷鹪从谕砉派砥诓⒃?a target="_blank" style="color: rgb(19, 110, 194); ">三疊紀(jì)有可靠化石記錄的現(xiàn)代兩棲類,經(jīng)過中生代生存至今,就是現(xiàn)在人們非常熟悉的
青蛙、
蟾蜍和
蠑螈等等。在世界上晚古生代的兩棲類化石發(fā)現(xiàn)了不少,有許多非常完整的骨架。我國古生代兩棲類的化石記錄僅有
新疆天山一處,而在中生代的地層中則多處發(fā)現(xiàn)了古生代殘存下來的迷齒兩棲類。
兩棲綱的三個亞綱
迷齒亞綱(Labyrinthodontia) 古生代后期和三疊紀(jì)的頭骨堅(jiān)固,有復(fù)雜脊椎骨的兩棲類
殼椎亞綱(Lepospondyli) 石炭紀(jì)至三疊紀(jì)(?二疊紀(jì)),具有線軸狀椎骨的兩棲類
滑體亞綱(Lissamphibia或稱
無甲亞綱) 三疊紀(jì)至現(xiàn)代身體光滑的兩棲類
全世界的兩棲動物共有4000余種。根據(jù)它們的形態(tài)分為三大目。
蚓螈目(無足目)
主要特征是:體細(xì)長,呈蠕蟲狀;沒有四肢;尾短或無;形似
蚯蚓。
中國僅有1種,即
版納魚螈。是我國蚓螈目的唯一代表。嗅覺靈敏,
聽覺退化。
蚓螈目
有6科34屬162種。廣泛分布于環(huán)球各大洲赤道與南北回歸線之間的熱帶、亞熱帶地區(qū)。我國僅1科2種。體長圓形,似蚯蚓或蛇,皮膚裸露,上有多數(shù)環(huán)狀皺紋和粘液,無四肢及肢帶。通常在濕地營洞穴生活,眼退化隱于皮下,耳無鼓膜。嗅覺器官發(fā)達(dá)。體內(nèi)具有肋骨,但無胸骨。雄性身體末端具有由泄殖腔壁突出而成的交接器。體內(nèi)受精。卵生或卵胎生。卵多產(chǎn)在地洞中。幼體在孵出前經(jīng)歷一個長有3對外鰓的階段,外鰓僅具有吸收營養(yǎng)的作用。當(dāng)幼體孵出后,外鰓已消失,幼體移到水中完成發(fā)育。幼體具有1對外鰓裂和尾鰭,游至水面用肺呼吸(右肺發(fā)達(dá))。最后,鰓裂封閉,尾鰭消失,移至陸地變成營地下穴居的成體。主要捕食昆蟲、蠕蟲、蚯蚓等。
[2]有尾目
主要特征是:體圓筒形;有四肢,較短;終生有長尾而側(cè)扁;爬行,多數(shù)種類以水棲生活為主,形似
蜥蜴,如大鯢,俗稱“娃娃魚”,是現(xiàn)生體型最大的兩棲動物。雄性大鯢有護(hù)卵的習(xí)慣。
有尾目
有10科60余屬350余種。主要分布于全北區(qū),即歐亞大陸和北美洲。我國有3科37種。成體細(xì)長,四肢細(xì)弱,少數(shù)種類僅有前肢(鰻螈),終生有發(fā)達(dá)的尾,尾褶較為厚實(shí)。皮膚光滑無鱗,表皮角質(zhì)層薄并定期蛻皮。眼小或隱于皮下(洞螈),水棲種類常缺乏活動性眼瞼;無鼓室和鼓膜;舌圓形或橢圓形,舌端不完全游離,不能外翻攝食;兩頜周緣有細(xì)齒;有犁骨齒。椎體雙凹型(低等種類)或后凹型(高等種類)。雄性無交配器,體外或體內(nèi)受精。求偶時皮膚腺或泄殖腔腺分泌特殊氣體可識別同類。多為卵生,少數(shù)卵胎生,以適應(yīng)激流環(huán)境。幼體水棲,有3對羽狀外鰓,2~3齡開始不明顯的變態(tài),外鰓消失、鰓裂封閉和頸褶形成。成體棲息于潮濕環(huán)境,多半水棲,少數(shù)水棲或陸棲。以節(jié)肢動物、螺類、小魚、蝌蚪和幼蛙為食。視覺差,捕食主要憑嗅覺或側(cè)線。肢、尾殘損后可再生。
[2]無尾目
主要特征是:體短寬;有四肢,較長;幼體有尾,成體無尾,跳躍型活動,幼體為蝌蚪,從蝌蚪到成體的發(fā)育中需經(jīng)變態(tài)過程,如蛙和蟾蜍。頭骨骨化不全。
無尾目
有20科303屬約3500種。廣布于五大洲,以熱帶、亞熱帶最多,有的種進(jìn)入北極圈和海洋。我國有240種。成體短闊,無尾。頭部略呈三角形,頸部不明顯,前肢較短,后肢特別發(fā)達(dá),具有蹼,適于跳躍或游泳。有眼瞼和鼓膜。口裂較大,多數(shù)種類舌可翻出口外捕食。肋骨不發(fā)達(dá),或完全退化;額骨與頂骨、尺骨與橈骨、脛骨與腓骨都各自愈合。無交接器。多體外受精。卵產(chǎn)在水中,孵化成的幼體有尾,稱為蝌蚪。用鰓呼吸,幼體先長出后肢,再長出前肢,尾逐漸縮短,最后消失。鰓也逐漸萎縮、消失,肺逐漸形成。經(jīng)過變態(tài)發(fā)育為成體,主要用肺呼吸。由于肺的結(jié)構(gòu)比較簡單,皮膚起著重要的輔助呼吸作用,皮膚呼吸主要排出二氧化碳。多種蛙類及蟾蜍生活于農(nóng)田。喜食活的害蟲,有益農(nóng)業(yè);蟾酥是傳統(tǒng)中藥。
[2]物種的多樣性
兩棲動物3個目的
體形異,它們的防御、擴(kuò)散、遷移的能力弱,對環(huán)境的依賴性大,雖然有各種生態(tài)保護(hù)適應(yīng),但比其它綱的脊椎動
物種類仍然較少,其分布除海洋和大沙漠外,平原、丘陵、高山和高原等各種生境中都有它們的蹤跡,最高分布
海拔可達(dá)5000米左右。它們大多晝伏夜出,白天多隱蔽,黃昏至黎明時活動頻繁,酷熱或嚴(yán)寒時以夏蟄或冬眠方式度過。以動物性食物為主,沒有防御敵害的能力,魚、蛇、鳥、獸都是它們的天敵。
中國由于
生物環(huán)境的多樣性?,F(xiàn)有兩棲類動物302種。而
云南由于特殊的地理和復(fù)雜多樣的自然環(huán)境,具有十分豐富的兩棲類物種,約100余種。占全國兩棲類動物種數(shù)的40%。在后面動物多樣性-兩棲類僅介紹幾種代表性的種類。人們通過認(rèn)識兩棲類物種的多樣性。關(guān)注它們的生存狀態(tài),進(jìn)一步保護(hù)人類這一朋友。
兩棲類動物大部分時間生活在陸地上,但它們通常在水中繁殖。
它們大部分有可以行走的四肢和可以呼吸空氣的肺。但它們不長
鱗片,皮膚疏松,潮濕的皮膚可以吸收
氧氣幫助呼吸。