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还真有不会跳的蛙蛙!四脚朝天的背后原因被科学家发现了

▎要明康德内容团队编辑

我们对青蛙的印象中,它们应该都是弹跳高手,如果身手不够敏捷可能还真的很难抓住它们。至于大一点的蟾蜍,尽管弹跳能力稍微弱点,那好歹人家也是能进行标准蛙跳的。

不过,自然界中也是无奇不有。有些蛙就真的是不会跳的。这里指的不是不会跳起来,而是跳的技术实在太差劲,背部着陆那是常有的事

《科学-进展》的新研究最近观察了短头蟾科(Brachycephalidae)的一些物种不会跳的滑稽场面,当然研究者也没忘了找到它们跳跃技术如此差的原因。

短头蟾科下的Brachycephalus属蛙体格并不大,大约只有一枚硬币的大小,也被称作南瓜蟾蜍。但是,它们的跳跃之后着地的技术算是非常闻名,它们不会用四肢着地,而是随便用身体的部位着地,落在地面后好像瘫痪了一样,腿都蹬直了。

请看画面:

两种短头蟾科的蛙跳跃表现,Brachycephalus pernix(上)、Brachycephalus sulfuratus(下)(图片来源:参考资料[2])

不过,为什么别的蛙没问题,就南瓜蟾蜍不行呢?

研究者发现,问题可能出在它们的耳朵中。脊椎动物内耳的前庭系统有着充满液体的腔室和管道网络,另外还有着感受平衡的半规管。

当动物运动的时候,腔室内的液体会跟随一起被推挤移动,流经半规管,另外还会刺机系统中的神经细胞。这种信号会传输到中枢神经系统,让动物保持正确的姿势和肌肉控制。

液体在半规管中的运动由标准的流体定律支配。受此影响,脊椎动物的半规管尺寸也有着严格的限制,即使是体型巨大的鲸,它们的半规管也只有哺Ru动物的平均大小

但是短头蟾科的蛙在演化历程中选择了减小体型,这一选择直接限制了它们半规管的大小。研究者在对147种无尾目蛙类半规管进行分析后,确定了短头蟾科的Brachycephalus属半规管是成年脊椎动物中最小的。

不同无尾目蛙类的半规管结构对比(图片来源:参考资料[1])

过小的半规管会影响蛙对角速度的敏感度,这会使它们的起跳和着陆过程变得高度不可控制。

青蛙正常跳跃时,后肢会快速伸展然后抬高躯干,飞行过程中,后肢会进行弯曲保证前肢能首先着陆,而后置于身体下方的弯曲后肢准备着下一次起跳。

在高速摄影机下,Brachycephalus属的蛙蛙们却表现得很异常……

它们在腾空过程中,后肢会始终保持延展状态,并且后肢恢复时间也会延迟。并且它们还会有着过度的俯仰行为,或者滚动和偏航旋转。这些可能会导致它们以仰面的形式着陆。

Brachycephalus ferruginus(图片来源:参考资料[1],credit:Luiz F. Ribeiro)

根本原因就在于过小的半规管让里面的液体无法自由流动,短头蟾也就无法感知自己在空中是如何旋转的。

研究者发现,如果将青蛙或蟾蜍的前庭进行破坏,那么这些大型的蛙也会展现出同样拙劣的跳跃过程。

当然,Brachycephalus属的蛙蛙们也是非必要不跳的,尽管研究者推测背部的骨质板能够帮助减小它们着陆时的冲击,但是多数请况下,“我们看到它们都是慢慢地爬行的。” 研究作者之一,脊椎动物动物学家 Richard Essner博士表示。

参考资料:

[1] Richard L. Essner et al, Semicircular canal size constrains vestibular function in miniaturized frogs, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn1104

[2] Tiny Brazilian frogs are poor jumpers because their ear canals are too small. Retrieved June 17, 2022 from https://phys.org/news/2022-06-tiny-brazilian-frogs-poor-jumpers.html

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