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两栖动物的皮肤作为与环境直接接触的器官,在调节体温、繁殖、呼吸、调节水平衡等方面起到了非常重要的作用。同时也是抵抗环境污染、防御紫外线损伤等的重要屏障。不同类群在结构和防御能力上有所差异,本文从皮肤形态结构和UVB辐射对物种皮肤的影响两方面系统地研究了角蟾科物种的皮肤特点和适应方式。
应用石蜡切片和H.E染色技术,对角蟾科各属代表物种短肢异角蟾(Xenophrysbrachykolos)、宽头短腿蟾(Brachytarsophryscarinense)、小口拟角蟾(Ophryophrynemicrostoma)、秉志齿蟾(Oreolalaxpingii)、华深拟髭蟾(Leptobrachiumhuashen)、福建掌突蟾(Leptolalaxliui)和崇安髭蟾(Vibrissaphoraliuiyaoshanensis)头背部、体背部和体腹部三个部位的皮肤结构做了深入研究。主要结果如下:
各个物种的皮肤基本结构相似,均由表皮和真皮组成,真皮包括疏松层和致密层,疏松层中有大量腺体分布,包括黏液腺和颗粒腺两种。皮肤厚度、各组织层相对厚度以及腺体密度之间存在种间差异和部位差异。
1、在宽头短腿蟾表皮中,发现少量毛细血管的分布,而其他物种并没有此结构存在;所研究物种的角质化程度均不高。水栖性强的物种皮肤在结构上具有角质化程度低和毛细血管丰富的特点。毛细血管是作为换气结构基础,有利于与外界环境进行气体交换;角质化程度低,有利于皮肤呼吸。由此可见,角蟾科物种偏水栖性。
2、在宽头短腿蟾背部皮肤中,发现了与尖吻山角蟾(Megophrysnasuta)皮肤中一种片层状、H.E染色呈蓝色的皮肤真皮骨化结构(osteoderms)很相似的结构,初步认为是皮肤骨化结构。在短肢异角蟾和秉志齿蟾中有明显的钙化层结构。其他几个物种中有钙化层存在,但钙化程度很弱。皮肤的骨化和钙化可能具有防止水分流失,抵御干燥的功能。两种内骨骼在角蟾科中同时存在,为探讨两栖动物皮肤内骨骼的进化提供了重要的研究基础。
3、拟髭蟾亚科物种颗粒腺丰富程度高于角蟾亚科物种,秉志齿蟾背部皮肤中的颗粒腺尤其密集,几乎占了整个疏松层,其长径大约是皮肤厚度的4/5。颗粒腺的主要功能是保护个体不受环境真菌和细菌感染以及防御天敌。该物种颗粒腺如此发达,其分泌物可能具有一定的开发潜力。
4、所研究的拟髭蟾亚科物种(福建掌突蟾除外)与角蟾亚科物种相比,其颗粒腺较发达,密度高;角蟾亚科有发达的钙化层和皮肤骨化,而拟髭蟾亚科相对较弱。福建掌突蟾皮肤结构相对其他物种较为特殊,腺体很少,腹部无色素分布。由此可见,同亚科物种皮肤结构具有共同特点。推断物种皮肤结构除了与环境有一定的关系,与系统发育也有较大的联系。从皮肤结构的研究来看,支持将角蟾科分为三个亚科:角蟾亚科、拟髭蟾亚科和掌突蟾亚科。
另外,以西藏齿突蟾蝌蚪为研究对象,研究UVB对其的影响。本实验通过实验室人工控制UVB,对蝌蚪照射20天。按照UVB剂量的高低,将蝌蚪分为三组:高剂量组、低剂量组和零剂量组。观察照射前后的蝌蚪的生长发育、皮肤结构、生化方面的变化。结果显示:1、照射组的死亡率较高,非照射组存活率为100%,并且个体死亡开始于照射10天之后,推断UVB对个体的损伤具有累计效应。2、不同照射组之间在体长和体重方面没有显著的差异。3、西藏齿突蟾蝌蚪在强紫外线照射下,会利用增加黑色素合成以及增加皮肤厚度来抵御紫外线,但还是会出现严重的细胞损伤。紫外线强度超过动物的自我防御能力,即使如西藏齿突蟾这类长期生活在高原UVB辐射环境中的物种,仍然会对个体造成伤害。该研究为保护高原物种提供了一定的理论基础。