儿子:什么是两栖动物?
爸爸:青蛙是两栖动物。小蝌蚪生活在水里,长大后变成青蛙生活在陆地上。这是两栖动物。
儿子:那条鳄鱼也是两栖动物吗?
爸爸:鳄鱼是爬行动物。
儿子:鳄鱼不能在水里和陆地上生活吗?
爸爸:…
儿子:娃娃鱼也会爬。它是爬行动物吗?
爸爸:…大鲵是两栖动物。
儿子:两栖动物和爬行动物有什么区别?
爸爸:…
两栖类和爬行类真的是很难区分的两种动物,很多人在面对这些问题的时候往往会很困惑。从生物进化的角度来看,爬行动物比两栖动物更晚出现在地球上,产生了更多的陆生适应性进化的特征。那么它们之间有什么区别呢?下面院儿就为大家解读一下。
装甲皮肤
外貌相似的斑钝眼蛛(两栖纲,左)和拟黑眼蛛(爬虫类,右)(图片来源:维基)。
你能看出上图的区别吗?
左边的蝾螈皮肤湿滑,右边的蜥蜴则披着一副“轻甲”——鳞片,这是外观上最直接的区别。
对人来说,皮肤潮湿时我们会感到不舒服,但对两栖动物来说,时刻保持皮肤湿润就是“保命”。原来,两栖动物的肺部呼吸能力不强,需要一层湿润的皮肤,皮下毛细血管密布,才能帮助呼吸。一些水生两栖动物几乎完全靠皮肤呼吸来获取氧气。
与两栖动物相比,爬行动物的皮肤要干燥得多。它们身上覆盖着一层盔甲,如蛇、蜥蜴、鳄鱼表面的角质鳞片,都是轻甲;再比如龟甲,是重甲。
有了这层装甲皮,能有效防止水分蒸发,干湿环境都能适应。这样爬行动物就可以深入大陆,统治大陆,成为真正适应陆地生活的陆生动物。
左:蛇头的鳞片,右:非洲刺龟(来源:维基)
此外,爬行动物皮肤中的色素细胞比较发达,在神经和内分泌的调节下能迅速变色(如避难科的许多变色龙),能保暖或形成保护色。
羊膜卵
如果要问爬行动物,动物进化史上最突出的里程碑是什么?肯定是绒毛膜的卵子。从爬行动物开始,动物身上就出现了“羊膜”的结构(下图10个),卵生物种的卵称为绒毛膜卵。
1。硬壳;2。卵黄膜;3。蛋黄;4。毛细管;5。蛋清;6。绒毛膜;7。角膜层;8。尿囊;9。空气室;10。羊膜;十一岁。胚胎;十二个。羊水(来源:维基)
相大多数人都听说过“羊水”这个词。羊水是被羊膜包裹,被胚胎浸透的液体。它在整个发育过程中浸泡胚胎,为其提供水分,防止机械损伤(如与外壳摩擦)。
图片来源:南京古生物博物馆恐龙蛋(作者手拍)
绒卵结构的出现,使爬行动物的繁殖完全离开了水环境。从此“卵”不用泡水就可以在羊水中生长发育,为爬行动物在陆地上向纵深发展提供了极大的便利。虽然两栖动物在一定时间内可以在陆地上着陆,但在干旱缺水或需要交配产卵时,它们仍然要回到池塘、湖泊等水环境中,这就限制了两栖动物向陆地的发展,将它们束缚在水环境周围。
但当羊膜的结构出现,体内充满水分时,爬行动物就可以在远离水环境的地方产卵。没有了水环境对生存栖息地的强烈制约,爬行动物获得了更广阔的发展空,过上了更自由的生活。
恐龙统治大陆并非偶然(来源:维基)
次生腭
两栖类的头骨宽而平,整个头部留给大脑的空空间比较小。更何况两栖动物的鼻腔和口腔是共用的,所以吃东西的时候是不能呼吸的。
到了爬行动物,终于进化出了副腭这个神器,把鼻腔和口腔分开。从此,爬行动物可以在不影响呼吸的情况下咀嚼更大的食物,我妈妈再也不用担心食物堵塞我的鼻孔了。
霸王龙:吃东西不会堵鼻孔。(来源:youtube)
“点头”和“摇头”
从两栖动物开始,头骨底部就出现了一种叫做枕髁的结构,它的作用是将头骨固定在脊椎上。两栖动物有两个枕骨髁,以“蹲姿”卡在第一节椎骨里。两栖动物头骨较宽,很难摇头,只能点头。
“今晚来个爆炒牛蛙怎么样?”青蛙(点头):“好吧,好吧。”(来源:维基)
爬行动物只有一个枕骨髁,也卡在第一节椎骨里。这种结构使爬行动物很难点头,但它们的头可以大角度旋转(如果没有鳞片和骨板),所以它们会“摇头说不”
“今晚来个‘龙凤呈祥’(粤菜名,蛇鸡)?”眼镜蛇(摇头):“你问过我的意见吗?”(来源:维基)
心
心脏是脊椎动物的“发动机”。鱼的心脏比较简单,有一个耳廓(相当于高等动物的心房)和一个心室,心脏里流的都是静脉血;两栖动物的心脏已经进化为两个心房,但仍然只有一个心室,所以一旦心脏跳动,心室向肺和组织方向泵出的血液既包括动脉血,也包括静脉血,我们称之为混合血。
脊索动物心脏发育历史,从左至右:鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳动物(图片来源:aboutanimals)。
从爬行动物开始,它们的脑室就已经不完全分离了。流向肺部的血液更大一部分是完全静脉血,流向组织的血液更大一部分是动脉血,所以循环效率更高。这种不完全分离的现象在鳄鱼的心脏发展到了极致,只留下了一个小洞,这个小洞被称为“盘石洞”。
从进化生物学的角度来看,爬行动物的心脏结构进化是一种创新,但不是飞跃或质变。毕竟,它仍然无法使它们成为像鸟类和哺乳动物那样的温血动物,也无法有效提高机体的基础代谢率。可以开玩笑地说,只要这个潘石洞一堵,脊椎动物进化的飞跃就来了,鳄鱼可以像鸟一样在天上飞了。
鳄鱼:“我要飞得更高!”(图片来源wii)
爪
说到这里,我最后教大家一个极其简单的区分方法:两栖动物的手指/脚趾上没有爪子,爪子只出现在爬行动物身上。
所以,只要看看这些难以分辨的动物有没有爪子,就可以判断这个动物是两栖动物还是爬行动物。
兽脚亚目动物前肢上的大爪子化石。英国布里斯托尔大学的一项新研究表明,兽脚类恐龙在从食肉动物向食草动物转变的过程中,进化出了各种各样的爪形,以适应挖掘、抓取或刺穿孔洞等特殊功能。(来源:布里斯托尔大学)
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最后,我们总结一下:
1、两栖动物用皮肤呼吸,爬行动物有鳞片等盔甲;两栖动物皮肤湿润,而爬行动物皮肤干燥。
2.爬行动物最早出现在绒毛膜卵中。
3.两栖动物的鼻子和嘴巴一样,爬行动物吃东西不堵鼻子。
4.两栖动物不摇头,爬行动物不点头。
5.爬行动物有心室瓣膜,而两栖动物没有。
6.爬行动物有爪子,两栖动物没有。
区分它们可能只是茶的问题,但也要看到生活是如何克服重重困难,一步步适应环境的。生命的进化史真是一部波澜壮阔的史诗!