【文化素养】“变态”的动物们

08-16 21:51 首页 蔡金龙

1.什么是变态


生物学上的变态(Metamorphosis)是指一种生物在出生或者孵化后,通过细胞繁殖和分化,产生显著相对的形态或结构上的急剧变化的过程。一些昆虫、两栖动物、软体动物、甲壳动物、刺胞动物、棘皮动物、被囊动物会经历变态的过程,通常(但不是所有的)伴随着环境和行为的改变。


2.昆虫的变态


昆虫的变态并不完全一致,有的是完全变态,也有的是不完全变态,如蚊、蝇、蛾、蝴蝶等,其经孵化后成为幼虫(Larva),而后形成(Pupa),再经过脱化而为成虫(Adult),这种变态称之为完全变态(Complete Metamorphosis),或称为全变态(Holometabola)。(下图:蝴蝶))




另外,蟑螂、椿象等,其孵化后,成幼虫,其幼虫与成虫颇为类似,所不同的是皮软,翅尚未发育,此种幼虫称为若虫(Nymph),再经数次脱皮后,逐渐成长,翅亦随成长而发育,再经脱化而为成虫,这种变态称之为逐次变态(Gradual Metamorphosis)。(下图:椿象)




再如蜻蜒、蜉游等产于水中,同时亦在水中孵化,此种幼虫称为稚虫(Naid or Nymph),它生活在水中,其有气管状腮,与成虫完全不同,经脱皮后爬出水面,再经脱皮而成有翅的成虫,这种变态称之为半变态(Hemimetabola)



逐次变态与半变态,都是一种无蛹期的变态,所以这种的变态过程,是由卵(Egg)→稚虫→成虫,而却被称之为不完全变态(Incomplete Metamorphosis)。


3.两栖动物的变态


对于两栖动物许多人有一种错误的观点,有人认为:“只要是可以在陆地上生活又可以在水里生活的动物就是两栖动物”。照这样的想法,乌龟、鳄鱼、鸭子、河马都属于两栖动物。


事实上并非如此。乌龟和鳄鱼虽然经常在水里游荡,但它们有坚硬的外表,产的蛋孵化后就是小乌龟和小鳄鱼,它们从小到大都用肺呼吸,属于爬行动物;而鸭子虽然戏水,但它们长有羽毛,通过自身代谢调节体温,产蛋,从小到大也用肺呼吸,属于鸟类;河马虽然经常泡水里,但它们有毛,通过自身代谢调节体温,不产蛋,生出的小河马最开始靠母乳获得营养,河马从小到大用肺呼吸,属于哺乳动物


两栖动物的主要特点是:这种动物大部分会将产在水体中,受精卵在水体中发育成为幼体,但也有的会直接产幼体。它们的幼体就像鱼那样在水中生活,能用吸收水里的氧气。而后,四肢长成,开始出现,鳃消失,就这样变态成为能呼吸空气的动物。


两栖动物中,蛙是最易见而明显的代表。蛙的幼体是有尾的蝌蚪,蝌蚪必须经过变态才能成为幼蛙或幼鲵。蝌蚪的变态一般都发生在自由生活了三个月之后,变态期间蝌蚪体内外出现一系列变化,实际上是各种器官由适应水栖变为适应陆栖的改造过程。



最显著的外形变化是成对附肢的出现、两颌的角质喙及角质唇齿连同表皮一起脱落、蛙蟾类的尾部萎缩消失等。内部器官也有相应的变化,当蝌蚪还以鳃呼吸期间,咽部就已经长出了肺芽,并逐渐扩大形成左右肺,最终完全代替了鳃。在呼吸器官由鳃转化为肺的过程中,心脏发展成两心房一心室。


完成变态后的幼蛙才能离水登陆营两栖生活,并且演变为吃动物性食物,消化道由螺旋状盘曲转变成粗短的肠管。


4.月亮水母的变态发育




月亮水母变态发育分为两个阶段,第一阶段从受精卵到水螅状;第二阶段则是水螅—叠生体—蝶状体—水母的变态发育阶段。研究发现,第一阶段较为保守,受视黄酸信号调节;第二阶段的变态发育变化较大,受单一分泌的蛋白质控制。这种蛋白质的作用有点像“生物钟”,可以感受海水的温度,以感知自然的季节变迁。蛋白质在发育中的月亮水母体内不断积聚,当温度大幅降低之后(降幅达8℃),蛋白分泌达到一个阈值,便可促发水母变态,发育成下一个形态。




5.太空环境不影响昆虫变态发育



日本农业生物资源研究所向俄罗斯科学院生物医学问题研究所提供了100只摇蚊的干燥幼虫。今年 2月6日,这批幼虫随俄罗斯“进步”号货运飞船抵达国际空间站。


通过从国际空间站传回的实况图像,研究人员确认,虽然实验舱内温度为23摄氏度,低于幼虫最喜欢的温度,但是给摇蚊幼虫提供水分3小时后,大部分幼虫开始活动,两周后的3月6日,确认100 只幼虫中有7只发育成蛹,此后有一只蛹羽化为成虫。


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