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地下动物

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地下动物(英語:Subterranean fauna)指适应地下环境动物物种穴居动物地下水动物是地下动物的两种类型。两者都与地下栖息地相关——洞穴动物与陆地地下环境(洞穴和地下空间,位于地下水位以上)相关,而地下水动物则与各种地下水域(地下水含水层地下河、滴水碗、石池等)相关。

环境

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地下动物遍布全球,涵盖了许多动物类群,主要是节肢动物和其他无脊椎动物。然而,也有一些脊椎动物(如洞穴鱼洞穴蝾螈),尽管它们较为少见。由于探索地下环境的复杂性,许多地下物种尚未被发现和描述。

地下栖息地的特殊性使其成为一种极端环境,因此地下物种通常比生活在地表栖息地的物种少。地下环境的主要特征是缺乏阳光。气候值,如温度相对湿度,通常几乎稳定——温度与洞穴开口处的年平均温度一致,相对湿度很少低于90%。食物来源有限且局部化。缺乏阳光抑制了光合作用,因此食物仅来自地表环境(通过渗透水重力或动物的被动运输)。例外情况是像莫维尔洞穴这样的洞穴,其中化学合成构成了食物链的基础。靠近地表的洞穴,如熔岩管,通常有树根从洞穴顶部垂下,为吸食树液的昆虫提供营养。[1][2] 地下栖息地中其他重要的食物来源包括正在分解的动物和蝙蝠粪便[3][4][5] 这在此类洞穴中形成了大型无脊椎动物群落[6][7]

生态分类

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洞穴栖息的动物表现出对地下环境的不同程度的适应。根据最近的分类,生活在陆地地下栖息地的动物可以根据其生态学分为3类:

  • 洞穴生物(或洞穴生物):强烈依赖地下栖息地的物种;
  • 洞穴爱好者:既生活在地下也生活在地表栖息地的物种。洞穴爱好者还分为真洞穴爱好者(能够维持永久地下种群的物种)和亚洞穴爱好者(倾向于永久或暂时栖息于地下栖息地,但在某些功能上与地表栖息地密切相关的物种);
  • 洞穴外来者:仅偶尔出现在地下栖息地且无法建立地下种群的物种。[8]

对于地下水动物,相应的术语为地下水生物(或地下水生物)、地下水爱好者地下水外来者

生物学

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洞穴甲虫Leptodirus hochenwartii球蕈甲科

地下环境的特征导致洞穴栖息的动物进化出许多适应,包括形态学生理学上的适应。形态学适应的例子包括脱色(外部色素消失)、角质层厚度的减少以及视力的极端退化,最终导致无眼症(完全失去眼睛)。然而,例外情况是新西兰洞穴中的盲蛛(盲蛛目),它们拥有大而功能正常的眼睛,推测是因为这些类似蜘蛛的螯肢动物以洞穴中发光的萤火虫幼虫Arachnocampa为食,它们通过视觉探测这些幼虫。[9] 其他适应包括触角运动附肢的发育和延长,以便更好地移动和响应环境刺激。这些结构富含化学感受器机械感受器和湿度感受器[3][4][5][10](如洞穴甲虫Leptodirus hochenwartii中的哈曼器官[11])。

生理适应包括缓慢的新陈代谢和减少的能量消耗,这是由于食物供应有限和能量效率低。这可能是通过减少运动、消除攻击性互动、提高摄食能力和食物利用效率以及通过变温性实现的。因此,洞穴栖息的动物可以在不进食的情况下长时间生存,寿命比类似的地表物种更长,繁殖时间较晚,并产生较少但较大的[3][4][12]

进化与生态

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地下动物在孤立的环境中进化。[13] 地层屏障,如岩壁和岩层,以及河流屏障,如河流和溪流,阻止或阻碍了这些动物的扩散。[14] 因此,地下动物的栖息地和食物供应可能非常分散,并导致了观察到的景观多样性。

对地下动物的威胁

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洪水可能对地下物种有害,因为它会显著改变栖息地、食物和与其他栖息地及氧气的连通性。许多地下动物可能对环境变化敏感,洪水可能伴随着温度下降,这可能会对某些动物产生不利影响。[15]

人类也对洞穴动物构成威胁。污染物(如农药和污水)的管理不善可能会毒害地下动物群落[13],而栖息地的破坏(如地下水位的上升/下降或各种形式的采矿)也可能是一个主要威胁。

另见

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参考文献

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  1. ^ The weird creatures inhabiting the lava tubes of Hawaii. [2025-03-09]. (原始内容存档于2024-06-19). 
  2. ^ Identifying tree roots in the caves of Quintana Roo, Mexico as a step toward ecological insights and improved conservation. [2025-03-09]. (原始内容存档于2023-06-28). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Stoch, Fabio. Caves and karstic phenomena. Life in subterranean world (PDF). Italian Habitats. Udine, Italy: Italian Ministry of the Environment and Territory Protection and Friuli Museum of Natural History. 2001 [2017-08-04]. (原始内容 (PDF)存档于2017-08-04). 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Culver, D.C.; White, W.B. Encyclopedia of caves 2nd. Waltham, MA: Elsevier/Academic Press. 2012. ISBN 9780123838322. OCLC 776633368. 
  5. ^ 5.0 5.1 Culver, D.C.; Pipan, Tanja. The biology of caves and other subterranean habitats. New York: Oxford University Press. 2009. ISBN 9780199219933. OCLC 248538645. 
  6. ^ Ferreira, R. L.; Martins, R. P.; Prous, X. Structure of bat guano communities in a dry Brazilian cave. Tropical Zoology. 2007-01-07, 20 (1): 55–74 [2017-08-04]. ISSN 1970-9528. (原始内容存档于2020-08-17) (英语). 
  7. ^ Ferreira, R. L.; Martins, R. P. Trophic structure and natural history of bat guano invertebrate communities, with special reference to Brazilian caves. Tropical Zoology. 1999-12-01, 12 (2): 231–252. ISSN 0394-6975. doi:10.1080/03946975.1999.10539391. 
  8. ^ Sket, Boris. Can we agree on an ecological classification of subterranean animals?. Journal of Natural History. 2008-06-01, 42 (21–22): 1549–1563. ISSN 0022-2933. S2CID 84499383. doi:10.1080/00222930801995762. 
  9. ^ Meyer-Rochow, Victor Benno; Liddle, Alan R. Structure and function of the eyes of two species of opilionid from New Zealand glow-worm caves (Megalopsalis tumida: Palpatores, and Hendea myersi cavernicola: Laniatores). Proceedings of the Royal Society of London B. 1988, 233 (1272): 293–319. Bibcode:1988RSPSB.233..293M. S2CID 85141007. doi:10.1098/rspb.1988.0023. 
  10. ^ Vandel, Albert. Biospeleology: the biology of cavernicolous animals. Oxford: Pergamon Press. 1965. ISBN 9781483185132. OCLC 893738507. 
  11. ^ Marco, Lucarelli; Valerio, Sbordoni. Humidity responses and the role of Hamann's organ of cavernicolous Bathysciinae (Coleoptera Catopidae). International Journal of Speleology. 1977, 9: 167–177 (英语). 
  12. ^ Rusdea, E. Population dynamics of Laemostenus schreibersi (Carabidae) in a cave in Carinthia (Austria). Carabid Beetles: Ecology and Evolution. Springer, Dordrecht. 1994: 207–212. ISBN 978-90-481-4320-7. doi:10.1007/978-94-017-0968-2_32 (英语). 
  13. ^ 13.0 13.1 Kevin Krajick. Discoveries in the dark. 国家地理. September 2007. (原始内容存档于May 1, 2008). 
  14. ^ Thomas L. Poulson & William B. White. The cave environment. 科学. 1969, 165 (3897): 971–981. Bibcode:1969Sci...165..971P. PMID 17791021. doi:10.1126/science.165.3897.971. 
  15. ^ John Lamoreux. Stygobites are more wide-ranging than troglobites (PDF). Journal of Cave and Karst Studies. 2004, 66 (1): 18–19 [2025-03-09]. (原始内容存档 (PDF)于2022-04-19).