2019-08-03 11:35:01
毒蛙是如何适应温度升高的

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有一种叫做“草莓青蛙”或“蓝色牛仔裤青蛙”的毒蛙。这些青蛙小于四分之一,有鲜红色的身体和深蓝色的四肢,它们生活在阴暗的哥斯达黎加森林中。或者,他们确实做到了,直到人类开始砍伐森林来创造农田。这些阳光充足的田野和牧场比森林更热,更干燥,科学家们想知道草莓青蛙如何适应新的环境。为了解决这个问题,研究人员建立了迷你温度控制的青蛙栖息地,以了解青蛙吸收的温度。他们发现,来自阳光牧场的青蛙往往比森林朋友寻找更高的温度 - 但他们能够生存的温度上限并没有改变。

该项目由两名学生领导,由NSF资助的本科生研究经历,第一作者Juana Rivera-Ordonez(华盛顿大学)和Adrian Manansala(关岛大学)及其导师Justin Nowakowski(加州大学戴维斯分校)和米歇尔汤普森(菲尔德博物馆)。这项研究由加州大学戴维斯分校的资深作者Brian Todd监督。

“当我们为人类土地用途改造森林时,我们正试图了解物种会发生什么,”Nowakowski,一篇关于Biotropica期刊项目的论文的相应作者之一。 “在这项研究中,我们试图了解生活在这些改建过的牧场中的草莓毒蛙如何处理这些土地使用中的温度,与生活在森林中的个体相比。”

“我们发现,如果温度升高,可能会有适应环境或适应的能力,但在气温急剧变化的情况下,对它们来说可能是个坏消息,”田野博物馆的保护生态学家和爬行动物学家汤普森说。在芝加哥和该研究的共同作者之一。

“两栖动物的体温确实依赖于环境 - 因此,它们确实受到环境变化的影响,”在佛罗里达国际大学开始研究这项研究的汤普森解释说。与鸟类和哺乳动物不同,它们可以将自己的身体加热到恒定的温度(就像我们在暴风雪或桑拿浴中一样,人类保持在98.6°F左右),青蛙是“冷血的”。为了在被改造成田野和牧场的森林中生存,草莓毒蛙(又名Oophaga pumilio)在少数剩余的阴凉地方露营,如孤立的树木和倒下的原木。

“为了做这项研究,我们去了牧场和森林,测量了气温,我们用红外线温度计测量了青蛙的温度 - 它就像一把枪,它取出了青蛙的温度和青蛙的基质。 ,“诺瓦科夫斯基说。 “当你进入森林时,它真的更凉爽,更潮湿。在牧场,你会体验到这些青蛙的体验,因为它非常热,而且你真的想把所有的时间都花在一棵树上。”

“森林有更多的阴影,所以有时青蛙可以在露天,在树上或通过挖掘叶子来发现。在开放的牧场很难找到它们,因为青蛙必须真正找到避免长时间阳光的方法曝光,“关岛大学最近毕业的Adrian Manansala说道,也是该论文的本科作者之一。 “事实上,我们的研究物种是一种鲜艳的红色,与其他可能融入环境的物种相比,它更容易被发现。我们的导师也向我们展示了我们研究物种所产生的声音,因此经过一些练习我们能够区分来自他人的声音,并按照这些声音来帮助我们找到它们。“

在记录了野外111只青蛙的温度后,研究人员手工捕获了32只青蛙并将它们带回实验室进行进一步研究。 (虽然有些种类的毒蛙很容易接触,但草莓毒蛙如果吃了就会有毒,但可以安全处理。)在实验室里,研究人员深入研究了一种难以衡量的指标:青蛙的首选温度。

由于他们不能只问青蛙他们喜欢恒温器的温度,研究人员使用铝制餐盘,沙子,冰袋和加热垫建造了温度控制的实验栖息地。诺瓦科斯基说:“我们正在使用这个农村地区可用的任何物资,并将它与MacGyvering合在一起。”

得到的青蛙围栏是长矩形,具有温度梯度,具有一个冷端和一个热端。研究人员将每只青蛙放入围栏中两个半小时,并观察青蛙喜欢在哪里闲逛。他们发现从温暖的牧场采取的青蛙选择在外壳的温暖部分度过他们的时间,而森林青蛙喜欢稍微凉爽的环境。

但是当青蛙改变他们的首选温度时,他们能承受的最高温度并没有改变。为了测试青蛙的耐热性,他们将青蛙放在水浴中,逐渐升高水的温度。研究人员在第一个迹象表明青蛙处于压力之下时停下来:当他们仰卧时不再扶正自己。 (研究结束后,青蛙没有受到伤害并被释放回野外。)

无论他们来自哪里,青蛙在大约相同的温度下都会变得太热。这意味着虽然青蛙可以根据他们习惯的方式适应不同的优选温度,但是他们的身体可以忍受的上限是一条强硬路线。 “现在看来,这个物种可以利用不同的行为在这些改变的栖息地中维持生活,以避免极端温度。但这一切都有可能发生变化,”诺瓦科夫斯基说。 “在栖息地变化之上,由于气候变化导致气温上升。我们不希望事情保持现状 - 这些青蛙正在抵抗其耐热性,并且不清楚它们是否会持续存在。 “

青蛙的最高温度限制似乎是固定的,这使得长期的气候变化对他们来说更加危险,但汤普森指出,青蛙可以在短期内适应栖息地的变化。

“在当前我们所参与的生物多样性危机中,我们必须想办法改变积极影响,”汤普森说。“这是我们可以采取行动的事情。在无法避免栖息地转变的情况下,留下一小块植被会让少量的青蛙持续存在。这表明人们可以做出改变。”

除了研究帮助青蛙和其他动物的潜力之外,研究人员还强调了学生参与的REU计划的重要性。“你可以在课堂上学到很多关于科学和研究的知识,但它实际上都是抽象的直到你进入热带森林或实验室,“诺瓦科夫斯基说。“你学习如何开发问题和收集数据来回答这些问题。对于学生来说,它可以真正改变并让人大开眼界。”

“REU是一次难忘的经历,”Manansala说。 “在这个研究计划之前,我从来没有抓过青蛙,甚至没有抓过青蛙,所以做这项研究对我来说是一次非常新的体验。这个项目是我第一次进行独立研究,在此之前,我从未想过使用过创意进行研究的方法,如使用茶壶和冰块桶来手动控制实验室试验的温度。该计划教会了我今天仍在使用的研究技能和知识,并将继续应用于未来的科学职业。“

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