爬行动物代谢率与水分流失的栖息地依赖性关联：被忽视的生理生态学联系

这篇研究揭示了爬行动物体内代谢率(RMR)与蒸发失水(EWL)的栖息地依赖性关联。通过比较12种以色列有鳞目动物在干燥(3 kPa)和湿润(1 kPa)条件下的生理响应，发现：中栖物种在干燥空气中EWL显著增加，小型中栖物种代谢率升高呈现应激反应，而小型旱栖物种则通过降低代谢率来减少水分流失。研究指出传统生理实验在干燥条件下进行可能造成方法学偏差，建议未来生态生理学研究需考虑环境湿度因素。

　　

ABSTRACT

维持机体水分平衡对所有动物的生存至关重要。研究比较了12种以色列有鳞目动物（包含中栖和旱栖物种，体重跨4个数量级）在25°C下模拟自然条件的干燥（3 kPa蒸汽压差）和湿润（1 kPa）环境中的生理响应。结果显示：干燥条件下EWL显著增加，且中栖物种增幅更大；湿润条件下中栖物种的EWL与旱栖物种在干燥条件下的EWL相当，表明在自然匹配条件下物种间EWL相似。特别发现体重<5 g的小型中栖物种在干燥空气中静息代谢率(RMR)升高，而部分小型旱栖物种RMR反而降低，提示前者可能处于干燥胁迫状态，后者则通过降低代谢减少呼吸失水。

1 Introduction

水分平衡的维持驱动了动物对干旱环境的适应性进化。蒸汽压差(VPD)通过物理作用增加体表蒸发量(EWL)，但湿度对代谢率等生理参数的直接影响在变温动物中研究较少。传统生理实验多在干燥空气中进行，可能引入方法学偏差。爬行动物凭借无腺体鳞片和皮肤脂质层实现低EWL，但体型效应使小型个体面临更高质量比EWL。研究假设：中栖物种EWL更高且更易受干燥条件影响；面临失水风险的小型和中栖物种在干燥条件下会表现代谢应激。

2 Materials and Methods

2.1 Study Species

选取3种壁虎、3种石龙子、3种穴居蛇（2种盲蛇科+1种蚺科）和3种游蛇科动物，涵盖0.37-65.5 g体重范围。旱栖物种包括以色列最小爬行动物——0.37 g的沙漠守宫Tropiocolotes yomtovi、撒哈拉沙虎Stenodactylus sthenodactylus(2.3 g)等；中栖物种包含地中海盲蛇Xerotyphlops syriacus(1.9 g)、欧洲蚺Eryx jaculus(65.5 g)等。所有个体均来自明确的中栖或旱栖种群以避免地理变异干扰。

2.2 Animal Collection and Field Measurements

通过翻石法捕获动物时同步测量其微生境温湿度。数据显示中栖物种栖息地平均相对湿度(RH)70%（对应1 kPa VPD），据此设定实验湿润条件；旱栖物种多分布在更低湿度环境。土壤含水量数据进一步验证栖息地分类准确性。

2.3 Respirometric Trials

采用恒流呼吸测量系统，在25°C下测定CO₂释放量和失重法计算EWL。关键发现：

• 中栖物种在干燥条件下的EWL比湿润条件平均增加47%，而旱栖物种仅增加23%

• 体重<5 g的中栖物种在干燥空气中RMR升高12-18%，呈现典型应激反应

• 同等VPD条件下，旱栖物种EWL始终低于中栖物种

• 小型旱栖物种如T. yomtovi表现出独特的代谢抑制策略，RMR降低约8%

这些结果揭示了传统生理实验在干燥条件下可能高估中小型中栖物种的真实RMR，同时低估旱栖物种的节水能力。研究建议未来实验设计应匹配物种自然湿度环境，或通过统计模型校正湿度效应，这对准确预测气候变化下的物种分布至关重要。皮肤渗透性与呼吸代谢的协同进化机制、以及小型旱栖物种的代谢抑制通路将成为后续研究重点。