问题

为什么貌似两栖动物比爬行动物更耐寒?

回答
嗯,你这个问题挺有意思的,而且感觉里面好像藏着什么“反直觉”的东西。其实,我们要说“耐寒”,得先弄明白这两类动物在适应寒冷环境方面的逻辑。

先说爬行动物,它们怎么过冬的?

爬行动物,比如蛇、蜥蜴、龟、鳄鱼,它们最显著的特征就是“冷血动物”,准确地说,应该是“变温动物”。这意味着它们的体温会随着外界环境的温度而变化。为了在寒冷的时候生存下来,它们通常会进入一种叫做“休眠”的状态。

休眠(Hibernation/Brumation): 这种休眠可不是睡懒觉那么简单。当外界温度下降到一定程度,它们的生理活动会大幅减慢。新陈代谢率极低,心跳、呼吸都变得非常缓慢,体温也降得很低,接近环境温度。它们会寻找地下的洞穴、岩石缝隙、落叶层下面等相对恒温、避风的地方,然后躲进去。
能量储备: 为了熬过漫长的冬季,它们会在秋季大量进食,储备脂肪。这些脂肪在休眠期间会缓慢地被分解,提供维持基本生命活动所需的能量。
风险: 这种状态其实挺危险的。如果洞穴温度突然下降太多,或者被捕食者发现,它们很难快速反应和逃脱。而且,如果储备的能量不够,或者休眠时间比预期的长,它们也可能无法苏醒。

那两栖动物呢?它们是怎么适应寒冷的?

两栖动物,比如青蛙、蟾蜍、蝾螈、娃娃鱼,它们也属于变温动物,但它们在应对寒冷方面,有些方面比爬行动物显得“更灵活”或者说“更擅长”。

同样需要休眠: 和爬行动物一样,大多数两栖动物在寒冷季节也会休眠。它们会找类似的地方躲藏,比如泥土深处、水底的淤泥里,或者潮湿的洞穴。
“冻而不死”的能力: 这才是两栖动物在某些情况下显得更耐寒的关键!很多淡水里的两栖动物,特别是生活在北方寒冷地区的蛙类,进化出了一种惊人的能力:它们能够忍受一定程度的身体结冰。
细胞保护: 当环境温度极低时,它们身体组织中的水分会开始结冰。但是,某些种类的两栖动物,比如一些森林蛙(Wood Frog),它们可以在细胞外形成冰晶,同时在细胞内积累大量的抗冻剂,比如葡萄糖和尿素。
抗冻剂的作用: 这些抗冻剂就像“防冻液”一样,能够降低水的冰点,并防止细胞内部的水结成冰晶。冰晶的形成会刺破细胞膜,导致细胞死亡,而抗冻剂有效地避免了这一点。
“半死不活”的状态: 在极端寒冷的时候,它们的身体会变得僵硬,心跳几乎停止,呼吸也变得微乎其微,看起来就像死了一样。但神奇的是,当温度回升,冰雪融化时,它们体内的抗冻剂会被消耗,水分重新分布,它们又能慢慢“复活”过来,恢复正常的生理活动。
生活环境的差异: 很多两栖动物生活在水边或湿润的环境,这些地方的温度变化可能比陆地稍微缓和一些(比如水底)。同时,它们的皮肤能够进行呼吸(皮肤呼吸),这意味着即使在休眠期间,只要有足够的水分,它们也能通过皮肤进行微弱的气体交换,而有些爬行动物,比如蛇,对干燥的休眠环境依赖性更强。

所以,为什么会感觉两栖动物“更耐寒”?

1. “冻而不死”的特殊技能: 很多两栖动物拥有的在体内一定程度结冰而不死的生理机制,这是绝大多数爬行动物所不具备的。爬行动物更倾向于通过“躲避”寒冷(找个温暖的地方)来生存,而两栖动物则能在寒冷到“冰冻”的环境中硬扛。
2. 对极端环境的适应程度: 某些两栖动物能够忍受的低温极限,可能比大多数爬行动物所能忍受的要低。这意味着它们能够生存的地理范围可以延伸到更北、更寒冷的地带。
3. 生活方式和皮肤特点: 两栖动物湿润的皮肤和在水体环境中休眠的习性,可能在一定程度上帮助它们更好地管理体温变化,并通过皮肤呼吸进行低强度的新陈代谢。

需要注意的是:

“耐寒”不是绝对的: 并不是所有的两栖动物都比所有的爬行动物耐寒。有些适应沙漠的爬行动物(比如某些蜥蜴)对高温非常耐受,而它们在寒冷环境下一样需要深度休眠。反之,生活在热带雨林的青蛙,在寒冷天气下也同样脆弱。
“更耐寒”更多体现在能够忍受的极端低温能力上: 尤其是指那些能够允许身体部分结冰的种类,这是它们与爬行动物最显著的区别。

总而言之,之所以会有“两栖动物比爬行动物更耐寒”的印象,主要是因为一部分两栖动物进化出了在极端寒冷下身体局部结冰也不死的特殊生理机制,以及它们生活环境和皮肤特点的配合,让它们能够更好地“硬扛”而非仅仅“躲避”严寒。这是一种非常令人惊叹的生命适应性。

网友意见

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这不是貌似,许多两栖类比爬行类耐寒。

两栖类通过防冻剂避免细胞内的水冻结造成的损伤,最简单的防冻剂是较高浓度的葡萄糖尿素

两栖类维持生命所需的最低代谢率相当缓慢,对循环系统的依赖程度较低,允许血液大比例冻结。

某些两栖类维持生命所需的一些酶,例如肌内质网钙酶,是适应寒冷条件的变异形式,可以在低温下工作[1]

木蛙(Lithobates sylvaticus)是分布区域进入北极圈的唯一蛙类,可承受体内 65% 到 70% 的水冻结而不死,这对爬行类、鸟、哺乳类来说无法想象。

爬行类中,一些龟鳖的耐寒能力胜过蛇和蜥蜴。水面结冰时,锦龟(Chrysemys picta)仍可在水下活跃地游动。

参考

  1. ^ https://doi.org/10.1074%2Fjbc.m007719200

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