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2022-06-29 12:54

这些青蛙太小了,他们失去了平衡

Brachycephalus coloratus pumpkin toadlet

大家都知道青蛙会跳,很多青蛙跳起来的样子让人印象深刻。但有一种小物种的跳跃能力非常糟糕。

南瓜蟾太小了,它们在跳跃等快速动作中无法保持平衡。当被轻轻推动时,这些微小的两栖动物在半空中失去了方向,翻滚到地面。

由于好奇为什么这些青蛙不能轻松跳跃,研究人员调查了为什么这些迷你动物在跳跃时如此不优雅。

该研究的主要作者理查德·艾斯纳是南伊利诺伊大学爱德华斯维尔分校生物科学系的教授,他研究了在美国太平洋西北部和新西兰发现的另一组青蛙的不受控制的着陆行为。在阅读了他的作品后,研究人员在研究不同种类的巴西青蛙(包括短头蟾属的南瓜蟾)的跳跃运动时找到了他。

研究人员向他发送了该项目的数据和视频。

艾斯纳告诉树抱者:“那时我很兴奋,因为南瓜蛙的着陆行为与其他青蛙非常不同,包括它们的近亲,它们没有小型化。”

为了亲眼看看这些不寻常的跳跃,他在实验室里用高速视频记录下了青蛙跳跃的过程。为了解释这种笨拙的着陆,他们把原因归结为两栖动物的小前庭系统。

艾斯纳解释说:“具体来说,内耳的半规管为跳跃的青蛙提供了旋转运动的关键信息,这使它能够控制在半空中的姿势,为着陆做好准备。”“事实证明,当它们太小时,它们的工作效果不太好。”

前庭系统是由内耳内的螺旋状和扭曲的内庭组成的网络。当动物移动头部时,腔内的液体也会随之移动。这会向大脑发送信号,帮助它保持身体平衡。

该团队联系了佛罗里达自然历史博物馆,那里的一个实验室提供了许多不同青蛙(包括迷你品种)半规管的详细图像和测量数据。

他们发现南瓜蟾是所有脊椎动物中测量的最小的。

研究报告的合著者、佛罗里达自然历史博物馆数字发现和传播实验室主任爱德华·斯坦利在一份声明中说:“尽管这些运河相对于它们的头部来说已经尽可能大了,但它们仍然不够大,不能让液体以让它们保持平衡的速度移动。”

半规管就像陀螺仪一样检测角加速度。跳蛙利用这些信息来评估身体位置和控制姿势,”艾斯纳说。“如果半规管变得太窄,其中的内淋巴液就不能自由流动。这是由于内淋巴和它所在的导管壁之间的摩擦所致。这降低了他们的敏感性。”

迷人的物种

研究人员说,南瓜蟾蜍之所以特别吸引人,除了它们不合格的体操之外,还有很多原因。

“有太多让人着迷的东西了,包括它们明显的小尺寸。我觉得很神奇的是它们是如何在早期停止发育,变得如此之小的。这使它们的数字数量减少,这是非常值得注意的,”艾斯纳说。

“我还认为它们的栖息地很神奇。它们生活在山顶云雾森林的落叶层中,那里凉爽潮湿。这是至关重要的,因为它们体积小,很容易干燥。”

因为它们非常小,通常隐藏起来,微型青蛙是非常困难的研究。新物种不断被发现。

“它们是一种特殊的青蛙,”合著者André Confetti在一份声明中说,他是巴西Paraná联邦大学的博士候选人。“它们不会游泳,它们没有蝌蚪,而且它们似乎也不怎么到处游。我们监测了这些青蛙的声学行为,并能够在一年的时间里记录同一只青蛙在同一地点的行为。”

这项研究结果发表在《科学进展》杂志上。

不寻常的特性

由于平衡能力差,行走困难,南瓜蟾蜍不太会动。

“我们认为这可能会影响它们在地形上移动的能力。他们的活动范围似乎很小,”艾斯纳说。“此外,它们在着陆后很容易受到捕食者的攻击,因为它们不像大多数青蛙那样着陆准备再次跳跃。”

这可以解释为什么有些物种有不寻常的特征,比如骨盾、鲜艳的颜色、毒性或伪装。这些颜色警告捕食者远离它们,因为它们可能有毒,而一些颜色单调的动物更容易隐藏在落叶中。

这些功能可以缓解平衡能力的缺乏。

斯坦利说:“它们不会经常跳来跳去,当它们跳起来的时候,它们可能不会那么担心着陆,因为它们这么做是出于绝望。”“他们从体型小中获得的好处比他们无法着陆的损失要多。”