这些青蛙太小了,他们失去了平衡

身材矮小比拥有良好的体操技能更有益。

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这是已知的青蛙会跳,很多人跳起来都很厉害。但有一种小物种非常不擅长跳跃。

南瓜蟾蜍太小了,在跳跃等快速动作中无法保持平衡。当被轻轻地轻推时,这些微小的两栖动物会腾空而起,然后在空中失去方向,滚到地上。

好奇为什么这些青蛙不容易跳跃,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。

该研究的第一作者理查德·艾斯纳是南伊利诺伊大学爱德华维尔分校生物科学系的教授,他研究了在美国太平洋西北地区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巴西蛙种的跳跃运动时找到了他,其中包括该属的南瓜蛙Brachycephalus

研究人员向他发送了该项目的数据和视频。

“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,它们没有缩小,”艾斯纳告诉“拥抱树者”。

为了亲眼目睹这种不同寻常的跳跃,他在实验室里用高速摄像机记录下了青蛙的跳跃。为了解释这种尴尬的着陆,他们指出原因是两栖动物的小前庭系统。

“具体来说,内耳的半圆管为跳蛙提供旋转运动的关键信息,这使它能够控制自己在空中的姿势,为着陆做准备,”Essner解释道。“事实证明,当它们变得太小时,它们就不能很好地工作。”

前庭系统是内耳内螺旋状和扭曲状的腔室网络。当动物移动头部时,腔室中的液体也会移动。这向大脑发送信号,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的半规管的详细图像和测量数据,包括小型青蛙。

他们发现南瓜蛙是所有脊椎动物中最小的。

该研究的合著者、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:“尽管运河相对于它们的头部尽可能大,但它们仍然不足以让液体以使它们保持平衡的速度移动。”

“这些半规管就像一个陀螺仪,用来检测角加速度。跳蛙利用这些信息来评估身体位置和控制姿势,”Essner说。“如果半规管变得太窄,其中被称为内淋巴的液体就不能自由流动。这是由于内淋巴和导管壁之间的摩擦造成的。这降低了他们的敏感性。”

迷人的物种

研究人员表示,南瓜蛙之所以特别吸引人,除了它们不合格的体操外,还有很多原因。

“有太多的东西让人着迷,显然包括它们的小尺寸。我觉得它们这么早就停止发育,变得这么小,真是太神奇了。这使它们的数字数量减少,这是非常显著的,”Essner说。

“我也认为它们的栖息地很神奇。它们生活在山顶云雾林的落叶中,那里凉爽潮湿。这很重要,因为它们体积小,很容易变干。”

因为青蛙很小,通常都藏起来了,小型化的青蛙很难研究。新物种一直在被发现。

“它们是特殊的青蛙,”合著者André Confetti在一份声明中说,他是巴西联邦大学Paraná的博士候选人。“他们不会游泳,他们没有蝌蚪,他们似乎也不经常走动。我们监测了这些青蛙的声学行为,并能够在一年的时间里在同一地点记录下同一个体。”

研究结果发表在该杂志上科学的进步

不寻常的特性

因为它们的平衡能力差,走动起来也很困难,所以南瓜蟾蜍不怎么动。

“我们认为这可能会影响它们在陆地上移动的能力。它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准备好再次跳跃。”

这可以解释为什么有些物种有不寻常的特征,比如骨盾,明亮的颜色毒性,或伪装。这些颜色警告捕食者远离它们,因为它们可能有毒,而一些褐色的颜色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,如果它们跳了,它们可能也不太担心着陆,因为它们这么做是出于绝望。”“他们从规模小中得到的好处,要比他们因无法坚持着陆而损失的多。”

观点的文章来源
  1. Essner, Richard L.等人。”微型化青蛙半规管大小对前庭功能的制约”。科学的进步第8卷第1期。24日,2022年,doi: 10.1126 / sciadv.abn1104

  2. 该研究的主要作者理查德·艾斯纳(Richard Essner)是南伊利诺伊大学爱德华维尔分校生物科学系的教授

  3. 微型青蛙创下记录,成为第一种失去平衡能力的脊椎动物”。佛罗里达州博物馆, 2022年。