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研究海龟的论文

2023-03-10 10:15 来源:学术参考网 作者:未知

研究海龟的论文

海龟

宠物们没有思想,没有高智商,到底是怎么分辨方向的呢?小编今天给大家揭秘,海龟在浩瀚的海洋里,是如何认路的。

两项新的研究揭示了动物是如何利用自身固有的" 指南针" 来识别方向的。研究人员发现迁徙的海龟是依靠地域性磁场引导它们在北大西洋中游动的。论文作者说,海龟通过沿着一个被称为北大西洋环流的循环流动系统确定自身的方位,避免了进入危险的寒冷水域中。来自美国佛罗里达州东部的海龟幼仔在一进入大海后,就开始漫长的迁徙。它们游向环绕着马尾藻海域的北大西洋环流,并用几年的时间沿着该环流游动。

科学家把海龟放置在一个大水缸中,水缸由计算机控制的线圈环绕着,以此来研究海龟幼仔对不同磁场的反应。

每个海龟身上装有一个电子跟踪仪,可以记录下海龟的位置。海龟可以通过改变它们游动的方向,对磁场中的某些变化做出反应。在另一项对赞比亚地下鼹鼠的研究中,捷克和德国的研究人员发现在名为上丘脑的大脑结构中有些神经细胞是这种动物生物" 指南针" 的一部分。这些细胞组对不同磁场方向会做出有选择性的反应。鼹鼠利用这些磁感觉信息合成了一幅它们周围环境的心理地形图,而其它的动物用不同感官信息来达到同样的地形图。

海龟可男又可女,那什么是决定它们性别的关键因素?

科学家们以前就曾发现,一些种类的爬行动物的性别与卵的发育环境温度有关,比如乌龟,较高的环境温度会使卵发育为雌性,较低的温度会使卵发育为雄性,但这类爬行动物究竟是如何在卵的发育过程中,将温度信息记录下来并转换为影响生理发育的一个因素的,一直还是一个未解之谜。

而就在最近,一篇刊登在 Science 杂志上的论文,揭示了乌龟性别发育与卵的发育环境温度间的具体影响机制。

对人来说,Y 染色体上的一个特定基因来决定机体在未来的发育方式,单个的某种信号很难能被用作决定机体是雄还是雌。虽然有的生物能像雄性果蝇那样,即使没有 Y 染色体也能正常发育,但如果乌龟想要将温度信号作为判定雌雄的关键,那这个信号就必须对 “乌龟的机体发育来说” 十分重要,并能以此触发机体的雌雄发育不同,但在这一点上,与表现相当温度的染色体机制相比,我们很难发现,温度是如何能帮助有些生物确定自己是雄还是雌。

因为在乌龟卵的发育过程中,由于孵化可能会在不同的季节发生,其所在的环境的温度在长期上是持续变化的。

从中等长度的时间过渡来看,乌龟卵发育环境的温度每天可能都会不同,而从较短的时间过渡来看,乌龟卵所能接收到的温度信号则是每天的早晚都会不一样(早上高,晚上低),虽然这种 “善变” 的温度信号,乍看起来根本没法帮助乌龟在发育过程中决定自己的性别。

但如果类比的话,这种判定方式确与人类的判定方式有相似之处,即都是让某种信号被 “决定动物性腺的细胞” 读取,然后再由该细胞将所读取的信息用于判定机体应该产生哪种生长激素。

那么海龟到底是如何记录并转换温度信息的呢?

研究人员们曾过去几年间对红耳滑龟(red-eared slider)进行研究,发现在实验精控的发育温度高于 30 摄氏度时,这种龟的卵会较易发育成雌性,而在温度低于 26 摄氏度时,它们则较易发育成雄性。

图|红耳滑龟(来源:WIKI)

尽管生物判定自己是雄是雌的方法多种多样,但许多生物都在判定过程中使用一些核心基因,而这类核心基因中的一个就是“双性基因(doublesex)”。研究人员此前曾发现双性基因在果蝇的发育过程中扮演重要角色,但也在后来发现红耳滑龟的这种双性基因能促进雄性发育。

根据此前的研究,这种双性基因仅会在低温环境下才会被转化为蛋白质,这意味着它与无论是高温还是低温都会转换为蛋白质,但蛋白质仅会在低温或高温的环境下具有活性的 “温度传感器” 不同。

此次研究进一步探究了该类双性基因在红耳滑龟发育过程中起到的作用,并成功将目光锁定在了一种名为 Kdm6b 的基因上。虽然此前与 Kdm6b 有关的研究发现,其在哺乳动物体内的癌细胞和免疫细胞中有起到调控作用,但这并不能说明它也能影响乌龟的性别发育过程。

然而令人惊喜的是,研究人员们最终还是发现了乌龟的 “温度调节器” Stat3,Stat3 无论温度高低都能在性腺内转换为蛋白质,并在高温环境下有着“阻断机体向雄性发育” 的功能,使得机体更易发育为雌性,而无论发育环境的温度高低,阻断 Stat3 都会使机体丧失 “阻断机体向雄性发育” 的能力,进而发育为雄性。

研究发现,Stat3 蛋白与磷酸盐(phosphate)之间的关联是,Stat3 对温度做出响应的关键,在某些特定条件下,在含钙更多的细胞中,Stat3 更易被激活,而性腺中的钙含量随温度的变化而变化,如同龟能通过细胞的钙含量变化来记录温度变化,并将这一信息用于判定自己“是雄是雌”。

然而,尽管此项研究在探究龟的卵发育温度和性别间的联系上收获颇丰,但我们还无从得知,究竟是什么导致细胞能根据温度不同累积不同量的钙,最终发现龟类完整的发育过程图谱可能还需一段时间。

另外,这项研究目前看来在医学上并没什么潜在用途,在 “了解一种新的细胞转化环境因素信息,并永久决定机体发育方向的方法” 之外,龟的发育过程或许也能帮助我们在气候变化的今天更好地保护它们的栖息地。

海龟的生活习性,特点和与其它动物的不同之处

海龟的种类:
在海洋里生存着8种海龟:棱皮龟、红头龟、玳瑁、橄榄绿鳞龟、大海龟、绿海龟、黑海龟(太平洋丽龟)和平背海龟。所有的海龟都被列为濒危动物。

生活习性:
生活于近海上层,大多数的海龟生存在比较浅的沿海水域、海湾、泻湖、珊瑚礁和流入大海的河口。我们通常在世界各地温暖舒适的海域发现海龟。以鱼类、头足纲动物、甲壳动物以及海藻等为食。每年4~10月为繁殖季节,常在礁盘附近水面交尾,需3~4小时。雌性在夜间爬到岸边沙滩上,先用前肢挖一深度与体高相当的大坑,伏在坑内,再以后肢交替挖一口径20厘米、深50厘米左右的“卵坑”,在坑内产卵。产毕以砂覆盖,然后回到海中。每年产卵多次,每产91~157枚。卵白色,圆形,径41~43毫米,壳革质,韧软。孵化期50~70天。不同种类海龟有不同的成熟年龄。玳瑁海龟3岁就成熟了,绿海龟在20-50岁才成熟。海龟一定要在陆地产卵,一次可以产50-200个乒乓球状的卵,但是幼海龟成活的机率只有千分之一。
红头龟和鳞龟有颚,可以磨碎螃蟹、一些软体动物、水母和珊瑚。而玳瑁海龟的上喙钩曲似鹰嘴,可以从珊瑚缝隙中找出海绵、小虾和乌贼。绿龟和黑龟的颚呈锯齿状,主要以海草和藻类为食。
海龟在吃水草的同时也吞下海水,摄取了大量的盐。在海龟泪腺旁的一些特殊腺体会排出这些盐,造成海龟在岸上的“流泪”现象。
不同种类和同一种类内部不同群体的海龟有着各自的迁徙习惯。一些海龟游到几公里远的地方筑巢并喂养幼龟。而棱皮龟迁徙得最远,它们要到5000公里远的海滩筑巢。而黑龟则喜欢在它们分布区的最南端和最北端繁殖和喂养幼龟。

特征:
海龟是存在了1亿年的史前爬行动物。海龟有鳞质的外壳,尽管可以在水下待上几个小时,但还是要浮上海面调节体温和呼吸。
最大型的海龟是棱皮龟,长达2米,重达1吨。最小的是橄榄绿鳞龟,有75厘米长,40公斤重。 长可达1米多,寿命最大为150岁左右.头顶有一对前额鳞。四肢如桨,前肢长于后肢,内侧指、趾各有一爪。头、颈和四肢不能缩入甲内。
海龟最独特的地方就是龟壳。它可以保护海龟不受侵犯,让它们在海底自由游动。除了棱皮龟,所有的海龟都有壳。棱皮龟有一层很厚的油质皮肤在身上,呈现出5条纵棱。
与陆龟不同的是,海龟不能将它们的头部和四肢缩回到壳里。象翅膀一样的前肢主要用来推动海龟向前,而后肢就像方向舵在游动时掌控方向。

参考资料:

海龟的一些特点

1、海龟可以感知地球磁场并利用它导航

就像它们的身体内部装有GPS系统一样,海龟可以感知地球磁场并用其导航,研究表明,它们可以探测到地球上每个地方所特有的磁场的角度和强度。

他们会在迁徙中使用这种本领,他们的GPS信号可以覆盖成千上万英里的远海。这些神奇的动物甚至可以在荒无人烟的地方发现小岛。

2、海龟适合游泳

海龟的背甲呈流线型,腹甲较低,有助于游泳。除了棱皮龟外,所有的海龟都覆盖坚硬的背甲。与陆地上的龟不同,海龟不能缩进壳里。

它们有“鳍”状的四肢,适合在水中游泳,但不适合在陆地上行走。它们也需要呼吸空气,所以海龟必须在需要呼吸的时候浮出水面,这也使得它们很容易受到船只的伤害。

3、他们没有牙齿和可见的耳朵

海龟和陆地上的龟一样都没有牙齿,它们有锋利的“喙”,可以吃马蹄蟹、海螺和其他硬壳动物。它们没有可见的耳朵,但有皮肤覆盖的鼓膜。

他们在低频率时听力最好,他们的嗅觉也很好。他们在水下的视力很好,但出了水就近视了。

4、海龟在陆地上产卵

雌性必须上岸在沙滩上产卵,因此所有的海龟都是从陆地上的小海龟开始它们的生活的。

雄性和雌性海龟会迁移到筑巢区附近的繁殖区,在浅海中交配,之后雌性前往筑巢区产卵,而雄性海龟在爬进大海后很少会回到陆地上的。

5、海龟的性别是由巢穴的温度决定的

小海龟的性别是由海龟卵在孵化过程中在巢穴中的温度决定的。温度较低的卵,比如那些埋在沙子深处或阴凉处的卵,会变成雄性。

温暖的卵,比如那些埋在更靠近地表或阳光更充足的地方的卵,会变成雌性。这就是所谓的温度依赖性性别决定(TSD)。

(其他爬行动物也是如此。)因此,自然资源保护主义者或野生动物管理人员会尽可能的将海龟卵留在它们原来的位置,以便自然地确定性别比例。

6、海龟可以迁徙到很远的地方

海龟可以在觅食地和筑巢地之间长途迁徙,也可以在季节变化时呆在温暖的水域。

一只棱皮龟从印度尼西亚迁徙到俄勒冈州,人们对它的追踪长达12000多英里,红海龟可能会在日本和下加利福尼亚州之间迁徙。

年轻的海龟从它们被孵化到它们返回交配地可能会花相当多的时间来旅行。

关于海龟资料

(一)形态特征

海龟属龟鳖目,体长1~1.3米,体重大于100千克,体型巨大,四肢桨状,适于划水。龟头背面有前额鳞1对,背甲盾片相间排列。颈盾板短而宽,椎盾5枚,助盾4对。前肢较后肢短小。背面棕色或橄榄色,腹面黄色。

(二)食性

以鱼类、海藻、甲壳类、头足类软体动物为食。

(三)生殖

每年6~9月,海龟湾便有成群绿海龟回游来此,上岸产卵。每当夜深人静,雌龟便慢慢地爬上沙滩,在不被水淹的高潮线上,找到合适地点,挖出一个宽大的坑,才开始产卵,每次产卵50~200多枚(图2)。产完用沙土覆盖,龟卵在温暖潮湿的沙滩里自然孵化,经过49~60天,幼海龟例破壳钻出,爬入大海。保护区工作人员帮助幼龟回归大海(图3),海龟为国家二级保护动物,也是国际上重点保护动物。

(四)经济价值

海龟的经济价值很高,龟肉鲜美、营养丰富,龟板、血及胆汁均入药,目前被列为抗癌食品之一,开发前景十分广阔。

(五)绿毛龟的品种

1、青龙戏水:龟的头部、四足、背甲、腹甲、尾部都长有绿毛。

2、五子夺魁:龟的头部、四足、背甲、腹甲长有绿毛,虽比青龙戏水略差一筹,但仍属罕见,活的珍宝,极为名贵。

3、牡丹头:仅龟的头顶部长有绿毛,为名贵品种。

4、天地缨:龟的背甲、腹甲长有绿毛,在水中,似一团绿绒球。

5、天缨:龟的背甲上长有绿毛。

6、双缨:龟的两只前足或后足长有绿毛。

7、三点缨:龟的三只足上长有绿毛。

8、器缨:四只足上长有绿毛。

9、吕缨:龟的头、尾长有绿毛。

10、品缨:龟的头部和两只前足长有绿毛。

11、胡子缨:脸颊或上下颌长有绿毛,一般不多见。

12、长毛缨:毛长超过35厘米,称长毛绿毛龟。

(六)绿毛龟的选择

1、金寿绿毛龟:外贸出口品种。

2、麒麟龙尾绿毛龟:孔雀斑绿毛龟、金线绿毛龟为龟中极品。

世界现存海龟共7种,在中国海域栖息的有绿海龟、螺龟、太平洋丽龟、棱皮龟、玳瑁五种,以绿海龟最多,其余已很稀少。

头顶有两对前额鳞,上颌钩曲。背面的角质板覆瓦状排列,随着年龄增长而渐趋平铺状,表面光滑,具褐色和淡黄色相间的花纹,四肢呈鳍足状。前肢较大,有两爪,后肢短小,仅具一爪。尾短小,通常不露出甲外。性强暴,以鱼、海藻为食。卵可食;角质板可制钮扣、眼镜框或装饰品;中医学上以甲片入药,性寒、味甘,功能清热解毒,定惊,主治热病发狂、小儿惊风、痈肿疮毒等症。

棱皮龟

棱皮龟,也称“革龟”。爬行纲、棱皮龟科,长达2米多,是现存龟鳖类中最大的一种,背面无角质板,被以柔软的革质皮肤,上面有七条纵棱,棱间微凹如沟;腹甲骨化不完全,有五条纵棱,四肢呈鳍足状,无爪,前肢很长,后肢短,尾短。体背漆黑色或暗褐色,微带黄斑,腹面色浅。善于游泳,以虾、蟹、软体动物、鱼类、海藻等为食。肉粗,多脂肪,无食用价值,可制油,卵可食;甲可制装饰品

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