两栖动物从水生到陆生转变的过程中,面临着陆地呼吸和水分保持的挑战。由于呼吸介质的改变,陆地生活的两栖类以肺呼吸代替了鳃呼吸,但两栖类的肺结构仍然简单,需要皮肤辅助呼吸。皮肤的高渗透性是造成两栖类蒸发失水的重要原因,因而两栖类皮肤既要完成呼吸,又要在保持体内水分上发挥作用,同时还是摄取水分的重要器官。两栖类的皮肤既是呼吸的重要器官,又是水分调节的重要器官。除皮肤外,肾脏也参与两栖类的水分调节。两栖类如何通过形态结构的改变适应陆地多样化的环境是两栖动物生态学和动物适应性进化研究的重要问题。本研究选择栖息于不同环境的云南8种无尾两栖类,包括水栖的双团棘胸蛙(Fejervarya multistriat)和版纳大头蛙(Limnonectes bannaensi),陆栖的泽陆蛙(Nanorana phrynoide)、无指盘臭蛙(Odorrana graham),昭觉林蛙(Rana chaochiaoensis)、滇蛙(Babina pleuraden),以及完全陆生的中华蟾蜍(Bufo gargarizans andrewsi)和黑眶蟾蜍(Duttaphrynus melanostictus),涵盖了从水生到陆生的各种生活类型。采取石蜡切片,H.E.染色的方法,通过对适应不同栖息地的8种无尾两栖类其呼吸和水分调节相关结构的组织学,包括背腹皮肤、肺部、肾脏结构的观察,分析了不同栖息地类型的物种之间在肺、皮肤和肾脏结构上的差异,探讨无尾两栖类的呼吸和水分调节器官结构对不同栖息环境的生态适应性,以更好的理解两栖类呼吸和水分调节器官的适应性进化。研究的结果显示:1.云南8种无尾两栖类在皮肤、肺部、肾脏的基本结构上与大多数已研究过的无尾两栖类相似。皮肤由表皮和真皮组成,真皮又包括疏松层和致密层。肺脏由非结构化区域和结构化区构成,结构化区域被隔膜分开,隔膜分为两级,将肺分为许多小室。肾脏的结构包括外周区和中央区,肾单位由肾小体和肾小管两部分组成。肾小体包括肾小球和肾小囊。肾小管由颈段、近端小管、间段、远端小管构成。2.皮肤的厚度与体型大小有关,蟾蜍的皮肤较厚,厚度为400~700μm,蛙类仅有100~300μm。皮肤角质层厚度、细胞形态和角质化程度在背部和腹部皮肤以及不同物种之间均有所不同。背腹皮肤均有丰富的粘液腺,除版纳大头蛙外,其他7物种都有颗粒腺分布。3.比较了8种无尾两栖类的背腹部皮肤结构,结果显示,背部皮肤的表皮、真皮疏松层和致密层均比腹部厚,角质层也更厚,角质化程度高,腺体更丰富,有发达的色素细胞。不同部位皮肤的差异与其功能不同有关,背部皮肤与呼吸和水分保持相关,腹部皮肤的主要作用是吸收水分。4.呼吸器官的结构与栖息方式密切相关。两种水栖蛙类,肺部相对体积较小,中央非结构化区域宽,结构简单,隔膜少;背部皮肤角质层薄、角质化程度低,毛细血管密度更高,血气屏障相对更薄。陆栖蛙类和蟾蜍肺部相对体积大,非结构化区域更小,肺内隔膜多,结构复杂,有更广阔的呼吸表面,且相对血气屏障薄;背部皮肤的角质层厚,角化程度高相对血气屏障厚。肺和背部皮肤的结构分析表明,栖息环境影响呼吸在两种呼吸途径上的分配,水栖性越强,肺结构越简单,动物越依赖于皮肤呼吸,陆栖性越强,肺结构越复杂,肺呼吸功能越强,因而栖息方式可能影响了呼吸器官结构的进化。5.水分调节器官结构也与栖息方式相关。陆生程度高的蟾蜍和蛙类具有发达的肾小球,相对总过滤面积也较大;两种水栖蛙类和偏水栖滇蛙的肾小管较其他物种更发达,近端小管相对和远端小管相对管径以及远端小管相对细胞高都更大,显示其对营养物质和离子较强的重吸收能力。陆栖性强的两种蟾蜍和蛙类。蟾蜍的背部皮肤坚硬干燥,角化层厚,角化程度高,皮肤粘液腺较少,还有钙化结构,能够有效的防止水分蒸发;水栖的蛙类表皮和角质层均较薄,角化程度低,粘液腺较多,易蒸发失水;4种陆栖蛙类,背部皮肤角质化程度高于水栖的蛙类,但低于两种蟾蜍,粘液腺丰富,有利于保持水分。8个物种的腹部皮肤血管化程度都较高,能够有效从外界吸收水分。两栖类通过背腹皮肤不同的水分保持、水分吸收和肾脏的过滤、重吸收能力的组合实现水分调节器官结构对不同栖息地水条件的环境适应。云南8种无尾两栖类在皮肤、肺、肾脏结构均存在着差异。在从水生到陆生的适应过程中,出现了皮肤厚度增加、角质层增厚、角化程度增高以适应干燥环境,同时皮肤的呼吸作用逐渐被削弱,肺呼吸得到进化,肺的结构变得更为复杂。在肾脏结构上,陆栖物种具有更大的肾小球过滤面积,对血液的滤过能力强,水栖物种则具有发达的肾小管,具有较强的重吸收能力。这些结构的变化是两栖动物对多样化的水陆栖息环境在呼吸和水分调节器官上长期适应的结果。本研究的结果在两栖动物躯体结构的适应性进化研究上具有一定的理论意义。