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这些微型青蛙为了身材牺牲了平衡感

像大米一样大小的巴西两栖动物,由于进化的权衡,它们跳跃时会脸朝下或背朝下着陆。

作者Joshua Rapp Learn
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图片来源:Fabio Maffei/Shutterstock

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在巴西大西洋雨林的丘陵地带,生态学家 Marcio Pie 差点放弃了他的研究考察。数十只跳蚤蟾蜍围绕着他,但他只能在停下来 15 分钟,并保持完全静止时才能听到它们特有的叫声。

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这些青蛙可能是世界上最小的脊椎动物,大小仅相当于一粒米。它们呈深棕色,与它们生活的高海拔云雾林中的落叶层颜色相同。虽然它们的求偶叫声对于如此小的个体来说声音出奇地响亮,但一旦感应到附近的脚步声,它们就会噤声,这声音听起来可能像地震般的隆隆声。

“我曾经在等待它开始叫的时候睡着了,”英国 Edge Hill 大学生态学家 Pie 说。“然后它开始在我梦里叫,我醒了。”

当他终于找到跳蚤蟾蜍时,Pie 观察到了一些奇怪的现象。它们像其他青蛙一样可以跳跃,但着陆能力很差,经常脸朝下或背朝下摔倒。“我们发现这些青蛙非常笨拙,”Pie 说。

在最近发表在《*Science Advances*》上的一项研究中,研究人员通过对青蛙的解剖进行实验室测试和 CT 扫描,分析了它们失去平衡的原因。

小青蛙,小范围

平均而言,Pie 的团队需要两名研究人员花费大约四到五个小时才能捕捉到一只蟾蜍。“这真的很令人沮丧,”Pie 说。“你能听到它们叫,就像几十只一样,但你就是抓不到它们。”

到目前为止,科学家们已经记录了 38 种跳蚤蟾蜍,但这个数字还在不断增长。Pie 说他目前正在撰写一篇描述新物种的论文。该属生活在巴西大西洋雨林,这是一个高度濒危且生物多样性极高的生态系统,由于近几十年来人类发展和活动的破坏,它已经失去了大量的栖息地。

这些青蛙生活在所谓的“天空之岛”上,这意味着它们只出现在特定的海拔高度。山脉和山脊将不同的种群分隔了数千年的时间,因此它们进化成了不同的物种。Pie 说,每座新山或山群都有自己的物种。

专家们在过去十年中才描述了已知的 38 个物种中近三分之二的物种——这很可能是由于研究它们的难度。Pie 本人也与同事一起描述了几个以前未知的科学物种。

跳蚤蟾蜍的皮肤颜色图案常常不同——有些是鲜橙色的,这给了它们另一个名字:南瓜蟾蜍。国际自然保护联盟认为有六个物种极度濒危。他们还认为有五个物种濒危,另外 10 个物种易危。他们认为 10 个物种数据不足。

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栖息地丧失是几乎所有这些濒危物种的主要威胁。巴西大部分人口也居住在大西洋沿岸或附近。对于分布范围如此狭窄的生物来说,这是一个大问题。

“许多物种——你可以在一天内走遍整个物种的地理分布,”Pie 说。

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(不)平衡的研究

脊椎动物利用内耳中螺旋腔室中的液体来感知平衡,这些腔室称为前庭系统。当我们移动头部时,液体会移动,发送信号让我们知道哪个方向是向上。

对跳蚤蟾蜍标本进行的 CT 扫描显示,它们的前庭系统是迄今为止测得的所有脊椎动物中最小的。研究人员将其与跳蚤蟾蜍最近的近亲进行了比较,发现它们的平衡系统明显较小——可能太小而无法正常工作。

Pie 说,研究人员还不知道失去平衡感的临界点是什么。这些微小的蟾蜍长度约一厘米,而它们最近的近亲长度约四厘米,并且能够保持平衡感。

“因为它们太小了,脊椎动物的身体构造就会崩溃,”Pie 说。

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东南亚和马达加斯加已知的其他微型青蛙物种,长度在一到四厘米之间,可能也有类似的问题。Pie 说,他希望通过 CT 扫描来研究这些物种,并将其与巴西跳蚤蟾蜍进行比较。

进化的权衡

失去平衡并不是理想的,尤其是在像蟾蜍那样高高跳跃的时候。但这很可能是它们为了获得变得如此之小的益处而付出的进化代价。

它们的进化方式与大多数两栖动物不同——它们直接从卵中孵化成成体,而不是经过蝌蚪阶段。与它们的进化近亲相比,它们还失去了许多脚趾。

“基本上,它们在森林里走来走去,竖着中指,”Pie 开玩笑说。

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云雾林的湿度也很高,因此它们适应了不需要水体来产卵。Pie 说,这些适应中的一些也可能使跳蚤蟾蜍更容易受到山顶云雾林气候变化的影响。湿度的任何变化都可能对这些像大米一样大小、不平衡的幼蟾蜍来说是灭顶之灾。

但 Pie 说,它们微小的体型使它们能够利用落叶层下独特的生态位,在那里它们以螨虫和小蚂蚁为食。这种隐秘的栖息地可能会让捕食者望而却步——所以它们不需要经常跳跃,而是依靠躲在叶子下。

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“它们是我迄今为止研究过的最有趣的青蛙,”Pie 说。“还有很多东西需要研究。”

  • Joshua Rapp Learn

    Joshua Rapp Learn 是一位屡获殊荣的华盛顿特区科学记者,经常为《发现杂志》撰稿,内容涵盖考古学、野生动物、古生物学、太空等主题。

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