同樣水陸兩棲,為啥青蛙是兩棲動物而鱷魚是爬行動物?

　　2018年10月10日 10:03 新浪科技-自媒體綜合


　　來源：科學大院

　　兒子：什麼是兩棲動物？

　　爸爸：青蛙就是兩棲動物啊，小蝌蚪在水裡生活，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：鱷魚不是又能在水裡生活，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麼區別啊？

　　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，併產生了更多陸生適應性演化特徵。那麼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Ambystoma maculatum（兩棲綱，左）與鈍尾毒蜥Heloderma suspectum（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。

　　對於人而言，皮膚上濕嗒嗒的我們會感覺很難受，然而對於兩棲動物來說，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、皮下毛細血管分佈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，爬行動物的皮膚就乾爽多了。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，不管濕潤還是乾燥的環境，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（terrestrial animals）。

　　

　　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麼？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，從此以後，「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，但依然要在身體乾燥、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後，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）

　　次生齶

　　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，終於演化出了次生齶這一神器，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：youtube）

　　「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（相當於高等動物的心房）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、哺乳動物一樣成為恆溫動物，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

　　說了這麼多，最後教給大家一個極其簡單的區別方法：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，就能判斷出這隻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。英國布里斯託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：布里斯託大學）

　　結語

　　最後我們來小結一下：

　　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，爬行動物皮膚乾燥。

　　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餘談資，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！