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动物多样性 缓步动物门(Tardigrada)
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缓步动物是一类十分奇特的生物,近些年来名气大涨,常见诸报端、科普书籍或者微博等网络之上。出名之由,最主要的是它们的耐受力极强,几乎在各种极端条件下,都可以忍受和幸存,简直就是“耐受力超强复合体”。
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缓步动物俗称水熊虫、熊虫(waterbear)或苔藓小猪(moss piglet)。也是一类古老的生物,在5.3亿年前的寒武纪就已经出现。1773年德国动物学家Johann A.E.Goeze(1731~1793)首先发现了缓步动物;1777年意大利生物学家Lazzaro Spallanzani(1729~1799)建立了缓步动物门,从此水熊虫进入科学家的视线。
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水熊虫高度特化,体长一般不超过1毫米,最大种类布氏大熊虫(Macrobiotus bufelandi)也只有1.4毫米,大多数种类只有0.3~0.5毫米,刚孵化出的变形刺猬虫(Echiniscus parvulus)的幼虫甚至小于0.05毫米。除头部外,有4个体节,前3个体节为躯干部,最后1个体节为尾部。每个体节上具1对足,也就是一共有8只脚,每只脚上还有4~8个爪。身体透明,但很多种类的颜色来源于食物,譬如它们取食含类胡萝卜素的食物,类胡萝卜素可以在各器官中沉积,而显现橙黄色或黄色。表皮则含有几丁质和蛋白质,并会周期性蜕皮。
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水熊虫
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同一物种的成年水熊虫的体细胞是完全相同的,诸如有的种类,其体细胞可多达4万个。它们的体腔由血腔组成,只有生殖腺内才有残留的真正意义的体腔。血腔内被血细胞和营养组织填充。无呼吸器官,气体交换由全身直接完成。也没有循环器官,体腔液的流动靠身体的运动而实现。
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缓步类的神经系统较为发达,有脑,围咽神经环和咽下神经节相连,咽下神经节向后形成双条神经索,并具有侧神经,一条足神经直达足部。眼点、体表、口腔周围的刺针都具有感觉功能。
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水熊虫依靠口周围的刺针穿破植物或动物细胞,再由咽球抽取细胞内含物。食物经过食道进入膨大的中肠,消化吸收后,再经直肠、肛门排出体外。但它们也常将粪便留在表皮上,当蜕皮的时候一并排出。缓步动物没有囊状的肾,而是具3个腺体管的马氏管,这很类似于昆虫,但生活在海洋中的种类没有马氏管。
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多数种类雌雄异体,少数雌雄同体,也可孤雌生殖。每次可产卵1~30粒,受精卵直接发育。身体的增长是由于细胞体积的增长,而非细胞数量的增加。很多种类一生蜕皮12次,寿命1~3年。
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缓步动物的适应性表现在很多方面。它们几乎无所不在,从海拔6000米以上的喜马拉雅山地区到4000米以下的深海海沟,从南北极到赤道地区均有分布,甚至可以忍受真空环境。比较容易发现水熊虫的地方则是苔藓和地衣之上,但像土壤、海滩、沙丘、海洋或淡水中的沉积物等环境中也可见到它们,且种群的密度很高,每升空间内可达2.5万头。
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水熊虫可以忍耐高温,151℃的环境它们能呆上几分钟。而-200℃的环境它们则能活好几天,甚至有人做实验,-273℃的环境中它们还能活几分钟。注意,这个温度已经非常接近绝对零度了。
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它们还可以忍受真空中的极低压,也可以忍受高压,比如超过1200个大气压。暴露在真空太阳辐射下,水熊虫至少能活10天。
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在极度失水情况下,缓步类的有些种类也可存活许久,在极度低温条件下,它们体内水分可以从85%下降到3%,而不至于死亡。
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这些“小猪”们接受核辐射的本领也令人瞠目结舌,它们能够忍受的辐射量是其他动物的1000倍以上。伽马辐射的半数致死量可达到5000戈瑞,重离子辐射则可达到6200戈瑞(核辐射剂量国际单位,每1千克受照物质吸收1焦耳核辐射能时,其核辐射剂量称为1戈瑞),而人在5~10戈瑞就可能致死。
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水熊虫对环境毒素的忍受力也很厉害,若将各种污染物施加给它们,它们都会泰然处之,岿然不动。总之,其他动物受不了的环境,它们都可以存活;对于不利其生存的环境,它们可以把代谢率降到几乎为零,这种处于隐生的状态可以长达数年之久。
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一言以蔽之,水熊虫是比“小强”不知道强上多少倍的“强中之强”!
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缓步动物门是一个小门,种类不多,目前已知约1200种,而将近400种是近一二十年内发现的。分3个纲。
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异缓步纲(Heterotardigrada)
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本纲下分2个目。节缓步目(Arthrotardigrada)有6科:Archechiniscidae、Batillipedidae、Coronarctidae、Halechiniscidae、Renaudarctidae、Stygarctidae;刺缓步目(Echiniscoidea)有3科:Echiniscidae、Echiniscoididae、Oreellidae,代表种如普通水熊虫(Hypsibius dujardini)。该纲约有400种。
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中缓步纲(Mesotardigrada)
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该纲仅有1目1科1属1种:江崎氏熊虫(Thermozodium esakii)。该种于1937年在日本长崎的一处温泉内发现,但后来模式标本丢失。因未见报道,故不清楚是否有更多的标本得以保存。
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真缓步纲(Eutardigrada)
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本纲约有800种,下分2个目。Apochaela有1科:Milnesiidae;Parachaela则有7科:Beornidae、Calohypsibiidae、Eohypsibiidae、Hypsibiidae、Macrobiotidae、Microhypsibiidae、Necopinatidae,代表属如大熊虫(Macrobiotus)等。
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