木蛙
木蛙 |
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木蛙( 英語：Wood frog，學名：Lithobates sylvaticus 或 Rana sylvatica ) 是一種在北美廣泛分佈的青蛙物種，因其耐凍性、相對較大的陸生性蛙類、棲息地（泥炭沼澤、春季水池、高地）關聯和相對遠距離的活動範圍，引起了生物學家的關注。
目錄
體態特徵
木蛙的長度從 51-70 公分（2.0 到 2.8 英寸）不等。雌性體長比雄性大。體色可能隨季節產生變化，個體青蛙能夠改變它們的顏色，在不同時間呈現出不同的淺棕色和深棕色；當暴露在陽光下會導致變黑。成蛙通常是棕色、棕褐色或鐵鏽色，有深色眼罩，下體呈淡黃色或綠色，腹部可能有隱隱的斑駁。覓食方式與其他蛙類相似。它由獵物的運動觸發，由以張開嘴為終點的身體弓步和伸向獵物的舌頭組成。快速的舌頭附著在下顎尖端附近的口腔底部，當嘴巴閉合時，舌頭平放，從其附著點向後延伸。
獨特習性
奇妙的是木蛙整個冬天都不排尿也不會被憋死，甚至可以8個月不排尿。如果它們真的像其他動物那樣在冬天正常排尿，那它們真的可能會死。也就是說，憋尿有利於生存。科學家一直想懂它們是如何通過「憋尿」來維持生命的延續的。幾位科學家對木蛙進行了長期的研究就發現了其中的奧秘，並且還把他們的發現發表到了英國期刊皇家學會報告生物科學版（Proceedings of the Royal Society B）？木蛙在氣溫達到零下時，只需要十分鐘，皮膚表面就會開始結冰；三個小時，就可以冷凍動脈和靜脈，讓心臟和大腦停止工作；24小時以內，全身上下就會有65%被冷凍，最後就完全凍成一個冰疙瘩。按理說，如果完全被凍上，基本上就等於沒了。
謎團解開
木蛙的神奇技能在這個時候就發揮出來了。它們會在冬季來臨之前大量吃喝，然後開始「憋尿」，其尿液中的主要成分就是尿素，而它們的腸道中存在著一種微生物，可以對尿素進行回收，可以把這些尿素轉化為葡萄糖和血糖。葡萄糖和血糖可以充當防凍劑，保護住木蛙的細胞和組織，保證器官和肝臟內的水分不會凝結。當天氣回暖的時候，木蛙隨著外界氣溫的升高，體溫也會慢慢升高。此時，防凍劑還能起到延緩解凍的作用，讓木蛙不至於一下子就被解凍，而是慢慢解凍，這個時候，木蛙就會重新活過來。[1]
耐寒性
與其他在土壤或落葉層接近地表進入休眠的北方青蛙類似，木蛙可以忍受血液和其他組織的凍結，尿素在組織中積累，為越冬做準備，肝醣原大量轉化為葡萄糖以響應內部冰的形成。尿素和葡萄糖都作為冷凍保護劑來限製冰的形成量並減少細胞的滲透收縮。
低溫下存活
在加拿大南部和美國中西部發現的青蛙可以忍受 -3 到 -6°C 的冰凍溫度。木蛙已經採取了各種生理適應，使它們能夠忍受全身水分的 65-70% 的凍結。當物質凍結時，細胞中會形成冰晶並破壞結構，因此當物質解凍時，細胞會受損，凍蛙還需要忍受氧氣輸送到組織的中斷以及細胞的強烈脫水和收縮當水從細胞中抽出凍結時。
死而復生
木蛙可以把身體當中的澱粉轉變成葡萄糖或者是血糖，這一神奇的本領使得木蛙得以起死回生。木蛙具有極強的抗寒能力，隨著氣溫的下降，哪怕是零下，木蛙也能把自己凍成一塊「冰」，通常在零攝氏度以下十分鐘內，木蛙的面板表面就開始慢慢的結冰，在二十四小時內，木蛙身體裡各個組織器官百分之六十五都會被凍住，整體呈一個硬邦邦的冰塊狀態。等到溫度回升後又自己解凍。[2]
適應性
但是木蛙已經適應了一些特性，可以避免它們的細胞在冷凍時受損，而在解凍時，它們的細胞中含有葡萄糖，可以防止冰晶形成，木蛙已經進化出各種適應能力，使其能夠有效地對抗長期缺血/缺氧和極度細胞脫水。木蛙利用的一個關鍵機制是大量葡萄糖的積累，這些葡萄糖充當冷凍保護劑。如果不超過 65% 的全身水結冰，青蛙可以在冬季的許多凍融事件中倖存下來。木蛙在肌肉/內質網 Ca 2+ -ATP 酶 1 (SERCA 1) 酶ATP 結合位點有一系列七個氨基酸取代，這使得該泵在相對於不太耐寒的物種（例如Lithobates clamitans ）在較低溫度下發揮作用）。對北部亞群的研究發現，與在其分佈範圍內的溫帶地區相比，阿拉斯加林蛙的肝醣原儲備更大。這些同種體還顯示出促進冷凍的糖原磷酸化酶的更高酶活性。
分佈範圍
木蛙分布從北部的北方森林延伸到阿巴拉契亞山脈南部，有幾個顯著的分離種群，包括北卡羅來納州東部的低地，它是阿拉斯加分佈最廣的蛙類。連續的木蛙範圍從東部的喬治亞州北部和加拿大東北部到西部的阿拉斯加和不列顛哥倫比亞省南部。
棲息地
木蛙是棲息在森林中的生物，主要在短暫的淡水濕地中繁殖。個體林蛙在它們的繁殖池和鄰近的淡水沼澤、涼爽潮濕的峽谷和/或高地棲息地中分佈廣泛。近年來，木蛙的生態和保護引起了研究的關注，因為它們通常被認為是短暫濕地中的繁殖者，它們本身比在其中繁殖的物種更危險。木蛙為紐約州官方歸類的兩棲動物。
季節變遷
成蛙在潮濕的林地、森林沼澤、溝壑或沼澤中度過夏季。在秋季，它們離開夏季棲息地並遷移到鄰近的高地越冬。有些可能會留在潮濕的地方過冬。冬眠往往在土壤的上層有機層中，在落葉下。通過在繁殖池附近的高地越冬，成蟲確保在早春短暫遷移到解凍池。木蛙大多是晝行性的，晚上很少見到，除了可能在繁殖合唱團中。它們是最早出現在雪融化時繁殖的兩棲動物之一。
餵食
木蛙吃各種小型的森林地表無脊椎動物。雜食性，蝌蚪以植物碎屑和藻類為食，還攻擊和吃兩棲動物的卵和幼蟲，包括林蛙的卵和幼蟲。對阿巴拉契亞山脈 5 個池塘中的木蛙擴散模式進行了一項研究，他們報告說，成蛙 100% 忠於第一次繁殖的池塘，但 18% 的幼魚分散在其他池塘繁殖。
在餵食時，舌頭像鉸鏈一樣向前擺動，因此通常舌背和舌後表面的某些部分與獵物接觸。在進食罷工的這一點上，蛙明顯不同於更多的水生石蛙物種，如綠蛙、豹蛙和牛蛙。木蛙只用舌尖接觸獵物，就像蟾蜍一樣。在這些其他青蛙物種的覓食中，更廣泛的舌頭表面被應用，結果通常獵物被肉質的舌頭吞沒，並且相當大的舌頭表面接觸周圍的基質。
再生產
木蛙被認為是爆炸性的繁殖者，許多種群將在一周內進行所有交配。主要是在短暫形成的水池中繁殖，而不是在永久性水體如湖泊等地繁殖。這為成蛙及其卵和蝌蚪提供了保護，免受魚類和其他生物捕食。雌性將卵附著在水下的基質上，通常是植被或倒下的樹枝。最常見的是，雌性將卵與其他卵塊相鄰放置，從而形成大量的質量聚集。幼蟲經歷兩個發育階段：受精成自由生活的蝌蚪，以及自由生活的蝌蚪發育成幼年青蛙。在第一階段，幼蟲適應快速發育，其生長取決於水溫，死亡率較高。第二個發展階段的特點是快速發展和增長，並取決於環境因素，包括食物供應、溫度和人口密度。
人為傷害
除冰道路鹽
眾所周知，蝌蚪階段的木蛙發育受到道路鹽分污染淡水生態系統的負面影響。一些研究表明，除冰劑可能對木蛙幼蟲造成嚴重的保護問題。用於道路除冰的道路鹽可能對木蛙幼蟲產生毒性作用。研究顯示，將木蛙蝌蚪暴露於食鹽中，發現蝌蚪活動減少、體重減少，甚至出現身體異常。隨著鹽濃度的增加，存活率也顯著降低，變態時間縮短。變態後，一小部分（少於 20%）的幼魚會散去，永久離開它們的出生池附近。大多數後代返回他們的出生池進行繁殖。特點是一生只繁殖一次，儘管有些會繁殖兩到三次，通常根據年齡而有所不同。幼蟲和蝌蚪的成功在木蛙種群中很重要，因為它們會影響後代的基因流動和遺傳變異。
保護狀況
木蛙的生命週期很複雜，取決於多個棲息地、潮濕的低地和鄰近的林地。因此，它們的棲息地保護是複雜的，需要綜合的景觀尺度保護。儘管林蛙並未瀕臨滅絕或受到威脅，但在其分佈範圍的許多地方，城市化正在使人口分散。幾項研究表明，在某些森林覆蓋喪失閾值或超過某些道路密度閾值時，木蛙和其他常見兩棲動物開始退出以前居住的棲息地。另一個保護問題是木蛙主要依賴較小的「地理上孤立」的濕地進行繁殖。至少在美國，這些濕地在很大程度上不受聯邦法律的保護，讓各州來解決保護池繁殖兩棲動物的問題。