在沙滩上爬行的动物都有什么?

胖身叩壁蜥

爬行动物通常被认为是脊椎动物中最能适应在沙漠生存的动物。

世界上所有的沙漠地区都生活着各个种类的爬行动物,许多种类都因为具有生存在这种不毛之地的能力而闻名,比如美国莫哈韦沙漠中的胖身叩壁蜥、撒哈拉沙漠中的棘刺尾蜥以及澳洲中部沙漠的网纹蜥等,都能在白天温度超过40℃、降雨量非常稀少的地区生存。

在过去的几十年间,对这些种类行为和生理方面的大量研究已经从多个角度揭开了它们能够在这种条件下存活的秘密。

棘刺尾蜥:埃及王者蜥

首先,作为外温性动物(依靠外部热源调节体温的动物),它们充分利用了太阳光的热量,能够全天保持一个稳定的体温。朝向、远离阳光的姿势和身体角度上的一些小的变化都使它们能够根据需要,升高或降低体温。在中午时分将身体抬离炽热的地表并竖直站立(高跷),或者在一天中最热的时候爬到细枝和树枝上,也是非常有效地调节体温的方法。

它们非常低的新陈代谢率——大约为与其体型大小相当的鸟类或哺乳动物的1/10——意味着它们对食物的需求非常少。爬行动物水分循环速度和对关键营养物质如蛋白质和碳水化合物的需求也是非常低的,这使它们能够在能量消耗较高的动物如鸟类和哺乳动物不能生存的、食物匮乏的地区生存下去。

蜥蜴的温度调节

另一个有帮助的因素是,它们对自身内环境的紊乱有着极强的忍耐力。

所有的脊椎动物都会调节血液中的关键元素如钠和钾的浓度,但是爬行动物,尤其是蜥蜴,能够忍受与标准浓度偏差甚大的情况。在夏季,蜥蜴血液中钠离子的浓度可以达到300毫摩尔/升,钾离子浓度可以达到12毫摩尔/升,这种浓度对鸟类或哺乳动物来说是致命的,而有些种类的蜥蜴,如澳洲西部的荒漠沙蜥能够在这种内环境紊乱的情况下存活数月,直到雨季来临时——雨季期间,它们喝下雨水,然后血液迅速恢复电解质平衡。

爬行动物也通过排泄出作为蛋白质分解和代谢产物的尿酸而不是尿素,来存储大量的水分。

澳大利亚网纹蜥

尿酸的溶水度非常低,并能在肾小管和泄殖腔中沉淀,最后以白色固体形式排出体外。随着尿酸被沉淀,大量的水分被泄殖孔和肠的后部分(结肠)重新吸收。实验室研究显示,在一些蜥蜴,如巨蜥中,从其肾脏流入泄殖孔中的液体90%都被身体再吸收。

栖息在沙漠中的爬行动物的另一个显著特征是,当它们面临极热或极冷的温度或水分丧失时,具有减少所有维持生命所必需的活动的能力。

在夏季,胖身叩壁蜥能够在岩石裂缝深处保持休止状态长达数月,以等待雨季或更适合生存的天气条件来临。有证据显示在不适宜生存的条件下,如身体极度脱水造成盐分增加时,这些动物会“重新设置”自身的温度系统,所以当它们活动时,身体温度会保持比平时的温度低1~2℃。这种调节有效地减少了维持生命所需的体内水分的蒸发量,从而有助于延长它们的生存时间。

所有这些因素为爬行动物成功入主并充分利用沙漠地区奠定了坚实的基础。

但是,我们所谓的“适应”一般是指动物显性的(形态、行为和生理)、可被遗传的变异。这种变异是自然选择的产物。为了回答是否我们见到的沙漠里的爬行动物的这些特征都是自然选择的产物,我们需要把它们与栖息在温带和热带地区且从未到过沙漠这种严酷环境的爬行动物做比较。

令人惊叹的是,通过对比,发现不论这些爬行动物是否生存于或到过沙漠中,它们对沙漠地区的适应能力几乎没什么区别。这样的事实导致这样一个结论,即大体上由于它们基本的生理状况和行为方式上的天性,爬行动物能很好地适应或者“生来就能适应”沙漠环境。因此我们可以认为,爬行动物对某些环境的适应是一种“功能变异”,而不是自然选择的产物。

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