Amfibioiden biologian perusperiaate on, että suolavesi on tappavaa sammakoille ja rupikonnille. Niiden läpäisevä iho, joka on sopeutunut kaasujen vaihtoon ja nesteytystason säätelyyn, altistaa ne nopealle kuivumiselle joutuessaan kosketuksiin meriympäristön kanssa. Krabinsyöjä-sammakko (Fejervarya cancrivora) kuitenkin rikkoo tätä herpetologiassa perinteisesti opetettua periaatetta.
Sisältö
Tämä laji, ainoa tunnettu sammakkoeläin, joka kestää pitkään suolapitoisuutta, joka on yhtä suuri tai jopa suurempi kuin meren suolapitoisuus, elää mangrovemetsissä, jokisuistoissa ja rannikon soilla Kaakkois-Aasiassa.
Fysiologinen raja, joka näytti absoluuttiselta
Useimmat sammakkoeläimet selviävät makean veden ympäristössä ohuen ja erittäin läpäisevän ihonsa ansiosta, koska se läpäisee helposti kehon ja ylimääräinen neste poistuu laimennetun virtsan mukana.
Suolaisen veden läsnä ollessa tämä tasapaino häiriintyy: vesi poistuu elimistöstä, ja natrium- ja kloori-ionit pääsevät elimistöön hallitsemattomasti, mikä aiheuttaa solujen tuhoutumista ja häiritsee hermoimpulssien välittymistä.
Tämä haavoittuvuus selittää, miksi suolavesi on tappavaa lähes kaikille sammakoille muutaman tunnin kuluessa. Toisin kuin merikalat, sammakkoeläimillä ei ole erityisiä rauhasia suolan poistamiseksi eikä vedenpitävää ihon estettä.
Sammakkoeläinten elämä vuoroveden välisenä aikana
Krabin syöjä sammakko elää ekosysteemeissä, joissa suolapitoisuus muuttuu nopeasti muutaman tunnin aikana vuoroveden ja sateiden vaikutuksesta. Herpetological Monographs -lehdessä julkaistu tutkimus osoitti, että jotkut yksilöt selviävät useita päiviä merivedessä, jonka suolapitoisuus on täysi – aiemmin tuntematon kyky sammakkoeläimillä.
Biologisesta näkökulmasta sen merkittävimpiä ominaisuuksia ovat paitsi suolankestävyys myös joustavuus, jolla se siirtyy makeasta ympäristöstä suolaiseen. Tämä joustavuus antaa sille mahdollisuuden asuttaa ekologisia lokeroita, joihin muut sammakot eivät pääse ja joissa kilpailu on vähäisempää ja ravintoa enemmän.
Uretaani: odottamaton ratkaisu
Vaikka uretaani pidetään yleensä typpipitoisena aineenvaihduntatuotteena, tässä tapauksessa se toimii osmoosisuoja-aineena, joka tasapainottaa osmoottista painetta sisäelinten ja ympäristön välillä.
Säätelemällä urea-pitoisuutta veressä ja kudoksissa sammakko vähentää veden menetystä suolaisessa ympäristössä. Tämä mekanismi on hämmästyttävän samanlainen kuin haiden ja rauskujen mekanismi – meren selkärankaisten, jotka pidättävät ureaa kompensoimaan meren suolapitoisuutta.
Biologi on osoittanut, että suolaisessa ympäristössä krabin syövien sammakoiden verenplasman urea-pitoisuus nousee muutaman tunnin kuluessa, mutta ne eivät koe myrkyllisiä vaikutuksia, joita tämä kertyminen aiheuttaa muille lajeille.
Munuaiset ja iho ovat tiukan valvonnan alaisina.
Urean muodostuminen ja säilyttäminen edellyttää tarkkaa munuaisten valvontaa. Vaikka useimmat sammakot poistavat tämän yhdisteen nopeasti, krabisammakko vähentää sen poistumista suolan vaikutuksesta. Sen munuaiset säätelevät suodatus- ja takaisinimeytymisnopeutta ympäristön suolapitoisuuden mukaan, säilyttäen sekä vettä että orgaanisia osmootteja.
Iho, vaikka se on läpäisevä, toimii pikemminkin säädettävänä kalvona kuin avoimena kanavana. Tämä sammakkoeläin kuljettaa aktiivisesti natrium- ja kloori-ioneja estäen toksiinien kertymisen – tämä on säätötaso, joka on yleisempi matelijoilla ja kaloilla kuin sammakoilla.
Äärimmäisiin olosuhteisiin sopeutunut käyttäytyminen.
Suolankestävyys ei ole vain fysiologinen tekijä. Forbesin analyysissä mainitut kenttähavainnot kuvaavat käyttäytymisstrategioita, jotka parantavat selviytymismahdollisuuksia mangrovemetsissä. Krabisammakko synkronoi toimintansa vuoroveden nousun ja laskun kanssa, rajoittaa liikkumistaan suolapitoisuuden ollessa suurimmillaan ja käyttää suolapitoisuudeltaan alhaisempia mikroympäristöjä, jos sellaisia on olemassa.
Nämä käyttäytymismallit kontrolloivat veden menetystä ja täydentävät sisäisiä osmoottisen säätelyn mekanismeja muodostaen monimutkaisen sopeutumisen vihamieliseen ja muuttuvaan ympäristöön.
Valikoiva paine ja ekologiset mahdollisuudet
Mangrovemetsissä esiintyy voimakkaita vaihteluita suolapitoisuudessa, happipitoisuudessa ja lämpötilassa – olosuhteita, jotka estävät useimpien sammakkoeläinten olemassaolon. Näille sammakkoeläimille tämä on ekologinen mahdollisuus. Luonnonvalinta suosi yksilöitä, jotka pystyivät selviytymään lyhytaikaisessa suolaveden vaikutuksessa, mikä johti ajan mittaan pitkäaikaisiin fysiologisiin sopeutumisiin.
Traversin analyysin mukaan sammakkoeläinten ihon läpäisevyys ei ole ehdoton raja, ja meren selkärankaisille tyypilliset osmoottiset strategiat ovat voineet kehittyä itsenäisesti. Tässä yhteydessä rapuja syövä sammakko erottuu selväpiirteisenä esimerkkinä selkärankaisten fysiologisesta ja käyttäytymiseen liittyvästä sopeutumisesta.
