Adaptarea amfibienilor din deșert & Reptile
Thomas R. Van Devender
Amfibienii și reptilele au multe adaptări diferite care le permit să trăiască în deșert, evitând extremele de ariditate, căldură sau frig. Animalele pot fi active doar în anumite anotimpuri și în momente favorabile ale zilei. Multe dintre ele folosesc mediul înconjurător pentru a-și regla în mod activ temperaturile corpului, evitând extremele letale. Iar unele sunt bine adaptate la suprafețele pe care trăiesc – cu apendice modificate pentru săpături sau cu capacitatea de a alerga, de a se scufunda, de a înota sau de a traversa cu vântul lateral nisipul afânat.
Înainte ca animalele vertebrate să se adapteze la habitate terestre specifice, cum ar fi deșerturile, ele au trebuit mai întâi să se adapteze la viața pe uscat. Adaptările primare la viața pe uscat au avut loc în Paleozoic, între 400 și 360 mya (milioane de ani în urmă), odată cu evoluția amfibienilor. Amfibienii,un nume derivat din cuvântul grecesc amphibios (o ființă cu o viață dublă), trăiesc în apă dulce ca larve și se pot muta pe uscat ca adulți. În metamorfoza amfibianului de la larvă la adult se poate citi povestea evoluției sale din peștele plămân: larva folosește branhii pentru a respira și deschideri de-a lungul liniei laterale pentru a-și simți mediul înconjurător; la adult acestea se pierd, iar la el se dezvoltă plămânii, membrele și degetele. Larvele acvatice și pielea subțire și permeabilă, vulnerabilă la pierderea apei și la lumina soarelui, împiedică amfibienii să trăiască în întregime pe uscat și limitează radiația lor în habitatele aride. Deși amfibienii timpurii s-au târât pe țărm în căutare de insecte, vertebratele nu au părăsit definitiv apa decât mai târziu, în Paleozoic, când primele reptile au dezvoltat o piele impermeabilă și un ou cu membrane (amnion, corion) pentru a proteja embrionii de desecare.
Radiațiile evolutive ale amfibienilor și reptilelor moderne, precum și ale mamiferelor și păsărilor moderne, au început odată cu declinul dinozaurilor la sfârșitul Cretacicului (98-65 miha). Cele mai multe adaptări generale la ariditate au evoluat în anotimpurile secetoase ale pădurilor tropicale de foioase din Eocen (aproximativ 45 mya) până în Miocenul mijlociu(15 mya), cu mult înainte de apariția deșerturilor din America de Nord. Adaptările endemicilor din deșertul Sonoran au evoluat probabil în pădurile tropicale de foioase sau în tufișurile de spini. Ridicarea Sierra Madre Occidental cu 15 mya a schimbat tiparele meteorologice. Reptilele preadaptate au prosperat pe măsură ce ariditatea crescândă a format Deșertul Sonoran la sfârșitul Miocenului (8 mya)
Mediile deșertice prezintă mari dificultăți pentru amfibieni. Salamandrele tigru și broaștele leopard de câmpie pătrund în deșert numai în apropierea iazurilor permanente, a cursurilor de apă sau a izvoarelor. Salamandrele-tigru devin adesea neotene (păstrându-și formele larvare), reproducându-se chiar și ca larve, și doar rareori se metamorfozează în adulți terestre.
Salamandra din deșertul Sonoran, broasca din deșert, broasca cu cap de cască din nord și altele supraviețuiesc în deșert datorită abilităților lor de a săpa vizuini de până la un metru și jumătate de adâncime, unde își petrec nouă sau zece luni la un moment dat. Broaștele de mare și broaștele de copac cu cap de cască din nord au pe picioarele posterioare zone întărite, numite lopeți, cu care sapă. Pentru a preveni pierderile de apă în vizuini, broaștele de mare secretă o membrană semipermeabilă care le îngroașă pielea, în timp ce broscuța cu cap de cascador formează un cocon asemănător cu cellofanul prin pierderea straturilor exterioare de piele. Spadefoots au o toleranță ridicată la propria uree, deoarece nu excretă în timp ce se află în vizuini.
Provocarea supremă pentru amfibienii din deșert este de a se reproduce în bălțile temporare produse de furtunile de vară foarte sporadice și localizate. Cea mai mare parte a reproducerii are loc noaptea, femelele fiind atrase de masculii care cheamă. Brotăcelul de deșert a evoluat cu o rată de dezvoltare accelerată – de la ou la broască în mai puțin de două săptămâni! În sud-estul Californiei, unde precipitațiile de vară sunt mai puțin fiabile, spadefoots apar în timpul primei furtuni, se deplasează la iazuri, cheamă și se înmulțesc și se înfruptă din termitele bogate în lipide, care roiesc, adesea într-o singură noapte. Este posibil ca adulții să aibă doar suficiente rezerve de grăsime pentru a supraviețui timp de un an fără a se hrăni.
Primilele reptile au putut radia în habitate mai uscate decât amfibienii datorită oului amniot cu o coajă coroiată sau dură și datorită pielii lor relativ impermeabile cu solzi. Populațiile nu mai erauconcentrate în apropierea surselor de apă, iar embrionii se dezvoltau direct în adulți mici la eclozare.
Din moment ce reptilele au o piele subțire cu o izolație redusă și majoritatea nu produc căldură în interior pentru a-și alimenta metabolismul, adaptările pentru reglarea temperaturii corpului (termoreglarea) sunt foarte importante. Termoreglarea este posibilă datorită relațiilor complexe dintre temperatura corpului, procesele fiziologice (reacții chimice, producția de hormoni etc.) și comportament. Tiparele de activitate se schimbă în funcție de anotimpuri, de la miezul zilei primăvara și toamna la dimineața devreme și după-amiaza târziu vara. Reptilele nocturne, cum ar fi gecko cu bandă și majoritatea șerpilor, schimbă pasiv căldura cu aerul și solul. În schimb, șopârlele diurne absorb căldura prin bălăcirea la soare. Temperaturile corporale relativ uniforme sunt menținute în mai multe moduri: prin sincronizarea activităților zilnice, prin intrarea și ieșirea din umbră și prin schimbarea orientării corpului față de soare (insolație), prin ajustarea contactului cu suprafața pentru a regla transferul de căldură (conducție), prin schimbarea culorii (pielea închisă la culoare absoarbe energia mai repede) și așa mai departe. În plus, unele reptile de deșert pot tolera temperaturi corporale destul de ridicate; intervalul de activitate al iguanei de deșert, de exemplu, este cuprins între 38-42°C (100 și 108°F).
În perioadele de stres de mediu, reptilele de deșert petrec perioade lungi de inactivitate în vizuini, adesea împrumutate din cele săpate de rozătoare sau alte mamifere. În timpul hibernării în timpul iernii și al estivării în timpul verii, animalele din vizuine au procesele metabolice mult reduse. Ele trăiesc din apa și substanțele nutritive stocate în corpurile lor, în timp ce deșeurile se acumulează până la niveluri potențial toxice. Broaștele țestoase de deșert, de exemplu, au o vezică urinară mare care poate stoca peste 40% din greutatea corporală a broaștei țestoase în apă, uree, acid uric și deșeuri azotate timp de luni de zile, până când sunt capabile să bea. Urații sunt separați de apă și pot fi eliminați sub formă solidă, eliberând apa și ionii pentru a fi reabsorbiți. În timpul secetelor prelungite, în timp ce țestoasele sunt inactive, ele pot reabsorbi minerale din carapacea lor pentru a le folosi în procesele lor metabolice. Uriașul Isla San Esteban și chuckwallas spinos de pe insulele din Golful California au o pereche de saci limfatici laterali în părțile laterale ale corpului care le permit să stocheze lichidul extracelular. Chuckwallas și monștrii Gila, precum și geckosul desculț și geckosul bandat vestic stochează apa în țesutul adipos din coada lor.
Speciile din Valea inferioară a râului Colorado din Arizona și California și din Gran Desierto din nord-vestul Sonorei au o serie de specializări pentru a trăi în nisipul liber suflat de vânt. Sidewinders au evoluat cu o formă neobișnuită de locomoție în care corpul intră în contact cu suprafața doar în două puncte în timp ce se târâie. Șopârla cu coadă plată cu coarne și șopârla fără picioare din Baja California (o șopârlă săpată, asemănătoare unui șarpe, de mărimea unui creion de plumb, limitată la o zonă restrânsă de pe coasta de vest a Baja California) au pierdut deschizăturile urechilor externe de colectare a nisipului, prezente la majoritatea șopârlelor. Mai multe specii, printre care șopârla fără picioare, șarpele de nisip cu benzi și șarpele cu nasul în lopată, au ochi mici, cap îngust, maxilare inferioare contrapuse și solzi foarte netezi – adaptări pentru a înota și respira în nisipul liber. Șopârla cu degete cu franjuri are solzi ascuțiți, asemănători unor franjuri, pe degetele alungite de la picioarele posterioare, care îi oferă tracțiune în timp ce aleargă pe suprafețele dunelor. Capul în formă de pană, valvele nazale, pleoapele inelate, clapele urechilor solzoase și solzii fini ai corpului îi permit acestei șopârle să scape de prădători scufundându-se și îngropându-se în nisip.
Acum, amfibienii și reptilele folosesc o varietate de mecanisme nu doar pentru a supraviețui căldurii și aridității extreme, ci chiar pentru a prospera în deșerturile calde și uscate. Practic, toate aceste adaptări au fost moștenite de la strămoșii tropicali înainte de formarea în Miocenul târziu a deșertului Sonoran.