Adaptations of Desert Amphibians & Reptiles
Thomas R. Van Devender
A kétéltűek és hüllők számos különböző alkalmazkodással rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy a sivatagokban éljenek, elkerülve a szélsőséges szárazságot, hőséget vagy hideget. Az állatok csak bizonyos évszakokban és kedvező napszakokban lehetnek aktívak. Sokan a környezetet használják arra, hogy aktívan szabályozzák testhőmérsékletüket, megelőzve a halálos szélsőségeket. Egyesek pedig jól alkalmazkodtak a felszínhez, amelyen élnek – a földbe ásáshoz módosított függelékeikkel, vagy azzal a képességgel, hogy a laza homokban futnak, merülnek, úsznak vagy oldalaznak.
Mielőtt a gerinces állatok alkalmazkodtak volna bizonyos szárazföldi élőhelyekhez, például a sivatagokhoz, először a szárazföldi élethez kellett alkalmazkodniuk. A szárazföldi élethez való elsődleges alkalmazkodás a paleozoikumban 400-360 mya (millió évvel ezelőtt) történt a kétéltűek evolúciójával. A kétéltűek, amelyek neve a görög amphibios (kettős életű lény) szóból származik, lárvaként édesvízben élnek, és felnőttként képesek a szárazföldre költözni. A kétéltűek lárvából felnőtté válásának metamorfózisában leolvasható a tüdőhalakból való evolúciójuk története: a lárva kopoltyúkat használ a légzéshez és az oldalvonal mentén lévő nyílásokat a környezet érzékeléséhez; a felnőttben ezek elvesznek, és tüdő, végtagok és ujjpercek fejlődnek ki. A vízi lárvák és a vízveszteséggel és a napfénnyel szemben érzékeny, vékony, áteresztő bőr megakadályozza, hogy a kétéltűek teljes egészében a szárazföldön éljenek, és korlátozza a száraz élőhelyekre való kisugárzásukat. Bár a korai kétéltűek rovarok után kutatva a partra vánszorogtak, a gerincesek csak a paleozoikum későbbi szakaszában hagyták el végleg a vizet, amikor az első hüllőknél kialakult a vízálló bőr és az embriókat a kiszáradástól védő membránnal (amnion, chorion) ellátott tojás.
A modern kétéltűek és hüllők, valamint a modern emlősök és madarak evolúciós sugárzása a dinoszauruszok hanyatlásával kezdődött a késő kréta korban (98-65 mya). A szárazsághoz való legáltalánosabb alkalmazkodás a trópusi lombhullató erdők száraz évszakaiban fejlődött ki az eocéntől (kb. 45 mya) a középső miocénig (15 mya), jóval az észak-amerikai sivatagok kialakulása előtt. A Sonoran-sivatagi endemikusok alkalmazkodása valószínűleg a trópusi lombhullató erdőkben vagy a tövises bozótosban fejlődött ki. A Sierra Madre Occidental 15 mya-re bekövetkezett kiemelkedése megváltoztatta az időjárási mintákat. A preadaptált hüllők gyarapodtak, amikor a Sonoran-sivatag a miocén végére (8 mya)
A sivatagi környezet nagy nehézségeket jelent a kétéltűek számára. A tigrisszalamandrák és az alföldi leopárdbékák csak állandó tavak, patakok vagy források közelében lépnek be a sivatagba. A tigrisszalamandrák gyakran neotenikusak (megtartják lárvaalakjukat), még lárvaként is szaporodnak, és csak ritkán alakulnak át szárazföldi felnőtt egyedekké.
A Sonoran-sivatagi varangy, a sivatagi ásóbéka, az északi fakopáncs és mások azért maradnak életben a sivatagban, mert képesek akár három láb mély üregeket ásni, ahol egyszerre kilenc-tíz hónapot töltenek. Az ásólábúaknak és az északi fakopáncsos békáknak a hátsó lábukon vannak megkeményedett, ásónak nevezett területek, amelyekkel ásni tudnak. A vízveszteség megakadályozása érdekében az ásóbéka félig áteresztő hártyát választ ki, amely megvastagítja a bőrét, míg a fakopáncs a külső bőrrétegek levedlésével cellofánszerű gubót képez. A tüskésbékák nagymértékben tolerálják a saját karbamidjukat, mivel nem ürítenek, amíg az odújukban vannak.
A sivatagi kétéltűek számára a legnagyobb kihívást a rendkívül szórványos és lokális nyári zivatarok által létrehozott ideiglenes medencékben való szaporodás jelenti. A legtöbb szaporodás éjszaka történik, a nőstényeket a hívó hímek vonzzák. A sivatagi ásóbéka gyorsított fejlődési sebességgel fejlődik – a petéből kevesebb mint két hét alatt lesz békafiókává! Délkelet-Kaliforniában, ahol a nyári esőzések kevésbé megbízhatóak, az ásóbékák az első vihar idején előbújnak, a tavakhoz utaznak, hívogatnak és szaporodnak, majd lipidekben gazdag, nyüzsgő termeszekkel táplálkoznak, gyakran egyetlen éjszaka alatt. A kifejlett állatoknak csak annyi zsírtartalékuk lehet, hogy táplálkozás nélkül egy évig is életben maradjanak.
A kétéltűeknél szárazabb élőhelyekre is be tudtak sugározni a hüllők, mivel a kétéltűek bőrszerű vagy kemény héjú tojása, valamint viszonylag vízhatlan, pikkelyes bőrük miatt. A populációk már nem koncentrálódtak a vízforrások közelében, és az embriók kikelésekor közvetlenül kis felnőtt egyedekké fejlődtek.
Mivel a hüllők vékony, kevés szigeteléssel rendelkező bőrrel rendelkeznek, és a legtöbbjük nem termel belső hőt az anyagcseréjéhez, a testhőmérséklet szabályozására irányuló alkalmazkodás (termoreguláció) nagyon fontos. A hőszabályozás a testhőmérséklet, a fiziológiai folyamatok (kémiai reakciók, hormontermelés stb.) és a viselkedés közötti összetett kapcsolatok miatt lehetséges. Az aktivitási szokások az évszakokkal változnak, a tavaszi és őszi déli időszaktól a nyári kora reggeli és késő délutáni időszakig. Az éjszakai hüllők, mint például a sávos gekkó és a legtöbb kígyó passzív hőcserét folytatnak a levegővel és a talajjal. Ezzel szemben a nappali gyíkok a napon sütkérezve veszik fel a hőt. A viszonylag egyenletes testhőmérsékletet többféleképpen tartják fenn: a napi tevékenységek időzítésével, az árnyékba és árnyékból való ki-be járkálással és a test naphoz való tájolásának változtatásával (besugárzás), a felszínnel való érintkezés szabályozásával a hőátadás szabályozása érdekében (vezetés), a színváltoztatással (a sötét bőr gyorsabban veszi fel az energiát) stb. Emellett egyes sivatagi hüllők meglehetősen magas testhőmérsékletet is elviselnek; a sivatagi leguán aktív hőmérsékleti tartománya például 38-42 °C (100-108 °F).
A környezeti stressz idején a sivatagi hüllők hosszú időt töltenek tétlenségben, gyakran a rágcsálók vagy más emlősök által ásott üregekben. A téli téli hibernáció és a nyári estáció idején az odúkban élő állatok anyagcsere-folyamatai jelentősen lecsökkennek. A testükben tárolt vízen és tápanyagokon élnek, miközben a hulladékok potenciálisan mérgező szintre halmozódnak fel. A sivatagi teknősöknek például nagy húgyhólyagjuk van, amely a teknősök testsúlyának több mint 40 százalékát képes tárolni vízben, karbamidban, húgysavban és nitrogéntartalmú hulladékokban hónapokig, amíg nem tudnak inni. A vizelet elválik a víztől, és szilárd formában kiürülhet, felszabadítva a vizet és az ionokat, hogy újra felszívódhassanak. Hosszabb szárazság idején, amíg a teknősök inaktívak, ásványi anyagokat tudnak visszaszívni a páncéljukból, hogy azokat anyagcsere-folyamataikban felhasználhassák. Az Isla San Esteban óriásteknős és a Kaliforniai-öbölben található szigeteken élő tüskés chuckwallas testének oldalában egy pár oldalsó nyirokzsák található, amelyek lehetővé teszik számukra az extracelluláris folyadék tárolását. A chuckwallas és a Gila szörnyek, valamint a mezítlábas és a nyugati sávos gekkók a farkukban lévő zsírszövetben tárolják a vizet.
Az Arizona és Kalifornia alsó Colorado folyó völgyében és az északnyugati Sonora Gran Desiertóban élő fajok számos specializációval rendelkeznek a laza, szélfútta homokban való életre. Az oldalszélűek egy szokatlan mozgásformával fejlődtek ki, ahol a test csak két ponton érintkezik a felszínnel, miközben tántorog. A laposfarkú szarvgyík és a Baja California-i lábatlan gyík (egy kígyószerű, körülbelül ólomceruza méretű, ásó gyík, amely Baja California nyugati partvidékének egy kis területére korlátozódik) elvesztette a legtöbb gyíknál megtalálható homokgyűjtő külső fülnyílásokat. Több fajnak, köztük a lábatlan gyíknak, a sávos homokkígyónak és a lapátorrú kígyónak kicsi szeme, keskeny feje, süllyesztett alsó állkapcsa és nagyon sima pikkelyei vannak – ezek a fajok alkalmazkodtak a laza homokban való úszáshoz és légzéshez. A rojtos lábú gyík hosszúkás lábujjain hegyes, rojtos pikkelyek találhatók, amelyek tapadást biztosítanak neki a dűnék felszínén való futás közben. Az ék alakú fej, az orrbillentyűk, a gyűrűs szemhéjak, a pikkelyes füllebenyek és a finom testpikkelyek lehetővé teszik e gyík számára, hogy a ragadozók elől a homokba merülve és beásva meneküljön.
A kétéltűek és hüllők tehát különféle mechanizmusokat alkalmaznak nem csupán a szélsőséges hőség és szárazság túlélésére, hanem a forró, száraz sivatagokban való boldogulásra is. Gyakorlatilag az összes ilyen alkalmazkodást a trópusi ősöktől örökölték a Sonorán-sivatag késő miocén kori kialakulása előtt.