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爬行动物是个什么鬼?

2016年01月28日12:00来源:科普中国

  出品:中国科普博览·科学新语林

  作者:编辑态(就职于成都生物所两栖爬行动物馆)

  记得在两栖爬行动物摄影大赛中收到一些蜘蛛和蝎子的作品,被我们给残忍拒绝了。作者辩解说爬宠交流平台就有这个。我们:…… ,哭笑不得。

  其实吧,蜘蛛和蝎子都是节肢动物,和昆虫一样都是无脊椎动物,与爬行动物差好几个孙悟空翻跟斗的距离。

  也有人问,是不是会爬的动物就是爬行动物?答案生冷无情:不是!

  那么,到底爬行动物是个什么鬼?!

  首先,爬行动物是四足脊椎动物 ,身体有一根由脊椎连接组成的脊柱,这根脊柱包裹了脊髓,也给身体一个坚强的支撑。它们要么有四肢,要么四肢退化成蛇或蛇蜥那样。而蜘蛛、蝎子等“爬着走”的无脊椎动物都没有脊椎。圆口类和鱼类也没有四肢。

图一:绿色部分是蛇、蜥蜴、龟、鳄鱼的脊椎(图片来自维基百科,作者加工处理)

  其次,爬行动物是羊膜动物。 羊膜动物借由产卵、卵胎生等方式繁衍,胚胎由多层膜来保护(参考阅读1),胚胎在这些膜的保护下发育,长成后的幼体用肺呼吸。而鱼和两栖动物的卵没有革质壳保护,基本不能离开水环境,胚胎没有羊膜保护,蝌蚪或幼体用鳃呼吸,而这个是一个“水生”的过程。脊椎动物中的圆口类、鱼类、两栖类都不是羊膜动物。

图二:爬行动物的卵,图片来自http://amuseum.cdstm.cn/AMuseum/herp/pxindex.html

  爬行动物没有乳腺,没有长羽毛的翅膀,绝大部分长有很多角质鳞片, 所以哺乳动物和鸟类就不是爬行动物。

  综上所诉,爬行动物属于四足总纲的羊膜动物,是对蜥形纲及合弓纲除鸟类及哺乳类以外所有物种的通称,包括了现存的龟、蛇、蜥蜴、鳄、喙头蜥,及已绝灭的恐龙与似哺乳爬行动物等等(参考阅读2),也就是图三中除了鸟纲和哺乳纲的部分都叫爬行动物。

图三:羊膜动物的系统树(注意 这个系统树稍微有点“旧”,图片来自维基百科,作者加工处理)

  看到以上的介绍,估计很多人会发现自己对爬行动物的认识有很大偏差。其实,这很正常。古时候的分类学研究也离现在的差距很远。

  公元前384-322年,亚里斯多德把脊椎动物分为两群:一群为四足卵生被鳞动物,另一群是四足胎生的无鳞或有毛动物。爬行动物大部分被归入第一群中。

  公元前221年-公元22年前后,我国第一本将生物分门别类的书籍《尔雅》将动物分为虫、鱼、鸟、兽,将爬行动物归入了鱼部。

  公元1116年,我国的《政和证类本草》将爬行动物归入了虫鱼部。

  公元1590年,我国的《本草纲目》将爬行动物归入介、鳞两目之中,其中介有龟鳖、蚌蛤两类,鳞有龙、蛇、鱼、无鳞鱼等四类。

  公元1723-1735年,我国的《古今图书集成》中的《博物汇编》将爬行动物归入第三典(禽虫典)。

  公元1745年,Lyonnet在翻译莱塞《昆虫神学》的附记中,首次将Reptiles作为纲名,其中包括爬行动物和蛙类等。

  公元1758年,林奈的《自然系统》第十版将爬行动物列入两栖纲Amphibia,其中有爬行动物、两栖动物和鱼类等。

  公元1768年,Laurentius的《爬行纲提要》将Reptiles正式作为纲名,其中将爬行动物和两栖动物混杂在一起。直到公元1825年,J.E. Gray的《两栖类和爬行类的分属概要》才开始将两栖动物从爬行动物中分开,脊椎动物门中才出现了爬行纲和两栖纲。

  人们对爬行动物的认识是一个不断变化的过程。分类学的研究让爬行动物作为一个分类单元继续出现争论。现在普遍认为:一个分类单元的诸多物种应该有一个共同祖先,一个共同的祖先的后代是这个分类单元的所有物种。我们给一个分类单元做一个定义,必须要概括这个分类单元共同的特征,同时也能与别的分类单元区分开来。然而如图三,爬行动物的共同祖先的后代,除了爬行动物还有鸟类。也就说,我们给爬行动物科学的定义中,很难将鸟甚至哺乳动物区分开来。

  就如,1998年出版的《中国动物志爬行纲第一卷(总论、龟鳖目、鳄形目)》。它认为爬行动物三个必要特征为:卵富有卵黄,胚胎在充满羊水的羊膜腔空间内发育,以防干燥及免遭机械损伤;体表有表皮层转化的角质鳞片,保护身体,免于体液过度增发的危险;完全用肺呼吸,进行气体交换。鸟也有部分这些特征。2009年,《普通动物学》第四版认为爬行动物是:一类脊椎动物,体被角质鳞片、在陆地繁殖的变温羊膜动物。该书也认为变温的特征目前也受到很大的挑战。我们认为鱼类是正儿八经的变温动物,也被科学家证明还有恒温鱼moonfish的存在,不少古生物学家认为一些恐龙很可能不是变温动物而是恒温动物(参考阅读3)。

  说了这么多,看着也挺累的。那我们怎么知道哪些动物是爬行动物呢?我们只需要认识爬行动物有根脊椎,大部分长了很多角质鳞片,是羊膜动物,然后排除鸟类和哺乳动物就行了。

  参考阅读:

  1https://en.wikipedia.org/wiki/Amniote(可能无法打开,怪我咯?)

  2https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%88%AC%E8%A1%8C%E5%8A%A8%E7%89%A9(可能无法打开,怪我咯?)

  3http://reptilis.net/cold-blood.html

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编辑:帆帆