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本研究分析了亚洲常见蟾蜍（Duttaphrynus melanostictus）不同生活阶段的耐热性及行为调节机制，发现其耐热范围在6-43℃之间，幼体耐热性最窄，成体通过移动调节体温，幼体通过下沉避开高温。该成果为热带两栖动物应对气候变化提供了重要数据。
Pushkar Wagh | Saumitra Dhere | Maria Thaker | Kadaba Shamanna Seshadri
印度科学研究所生态科学中心，班加罗尔 560012，卡纳塔克邦，印度
摘要
环境温度对外温动物的表现和生存具有关键影响。因此，评估它们对温度升高的耐受能力并确定应对策略尤为重要，尤其是在像两栖动物这样的脆弱物种中。然而，关于亚洲等生物多样性极高的地区两栖动物的热特性，我们知之甚少。在这里，我们研究了广泛分布的亚洲普通蟾蜍Duttaphrynus melanostictus，并研究了其行为在成体和蝌蚪应对极端高温中的作用。当提供温度梯度时，蝌蚪会避开接近其CTmax的温度，大约96%的时间都待在水柱底部的较凉爽区域；而成年蟾蜍在干燥条件下比湿润条件下更倾向于选择较低的温度。我们还确定了该物种在三个发育阶段（蝌蚪、幼体和成体）的热耐受范围。这种物种的热耐受极限范围为6至43°C。临界温度最大值（CTmax）因生命阶段而异，其中蝌蚪的值最高，其次是幼体，成年蟾蜍的值最低。与成年和蝌蚪相比，幼体的热耐受范围最窄。成年蟾蜍的热耐受极限与性别和体型无关。我们的研究为这种广泛分布但研究不足的热带两栖动物D. melanostictus提供了详细的热特性信息。通过研究其体温调节行为，我们还了解了这些热特性如何随生命阶段变化，这对预测物种对未来气候变暖的响应具有重要意义。
引言
温度对生物体的生长、生存和繁殖有着深远的影响（Angilletta 2009）。对于大多数动物来说，其生理表现能力受到临界温度最大值（CTmax）和临界温度最小值（CTmin）的限制，超过这些范围后，生理功能会受损，死亡风险会增加（Cowles和Bogert，1944；Lutterschmidt和Hutchison，1997）。热耐受性是指介于这两个极端之间的温度范围，受多种因素的影响，包括体型、发育阶段、地理分布、热环境、热休克蛋白的表达以及物种的进化历史（S?rensen等人，2009；Nyamukondiwa和Terblanche，2010；Bozinovic等人，2011；Sunday等人，2012；Ruthsatz等人，2019；Gunderson，2024）。热耐受范围可以显著影响生物体，尤其是外温动物，在气候变化条件下的生存概率（Huey等人，2012；Calvin等人，2023）。极端温度事件表现为温度的巨大或频繁变化，这些变化可能持续很长时间，使生物体面临超出其热耐受范围的情况（Buckley和Huey，2016a，2016b）。因此，热耐受范围相对较窄的生物体特别容易受到此类极端事件的影响（Murali等人，2023）。
生物体通过多种策略来应对环境中的温度差异，包括适应、驯化和体温调节（参见Angilletta，2009）。作为一种进化过程，适应通常需要较长的时间，跨越几代；而驯化则可以在一个生物体的生命周期内发生。这两种过程都涉及生化反应和生理反应的变化，使动物能够调整其温度敏感性和耐受范围（Angilletta，2009）。体温调节是对即时环境条件的行为或生理反应（Whiteman和Buschhaus，2003；Ortega等人，2023），从而使生物体能够将体温维持在理想范围内（Huey等人，2012；Sears和Angilletta，2015）。最终，耐受极端温度或平均环境温度变化的能力是影响全球外温动物生存和分布的关键特征（Somero，2010；Dahlke等人，2020）。
两栖动物是世界上受威胁最严重的脊椎动物群体之一（IUCN SSC两栖动物专家组，2024），它们特别容易受到环境压力因素的协同影响，这些因素会以不同的方式影响它们的各个生命阶段（Ortega等人，2023）。温度极端事件和波动的频率增加可能会影响两栖动物的生理过程（Murali等人，2023）、生命史特征（如成熟时的体型（Caruso等人，2014），并导致免疫力下降（Raffel等人，2006，2013）。两栖动物应对气候变暖的能力与其生命史特征（Carilo Filho等人，2022）和进化历史（May等人，2019）密切相关。在两栖动物中，无尾目动物可能特别容易受到热应激的影响，因为它们从通常自由游泳的蝌蚪转变为陆地成体（Luedtke等人，2023）。无尾目蝌蚪的栖息地可以是陆地的、穴居的、半水生的或水生的（McDiarmid和Altig，1999），一般来说，与成年蟾蜍相比，蝌蚪应对温度差异的机制较为有限（Whiteman和Buschhaus，2003）。这两个发育阶段所处的微生境和热环境也大不相同（McDiarmid和Altig，1999；Gomez-Mestre等人，2010）。从水生到陆地栖息地的转变伴随着形态、生理和生态的变化（P?rtner和Knust，2007；P?rtner和Farrell，2008；Bodensteiner等人，2021；Ruthsatz等人，2022）。尤其是水生蝌蚪，它们被限制在水体中，这些水体可能较浅或短暂，并会经历剧烈的温度变化（Niehaus等人，2012）。虽然它们可能无法移动到其他微生境，但可以通过移动到水体中较温暖或较凉爽的部分来调节体温（Griffiths和Mylotte，1988）。相比之下，成年无尾目动物可以通过调整姿势、改变活动时间或远离不适宜的温度条件来进行蒸发冷却（Navas等人，2008；Little和Seebacher，2016）。此外，成年无尾目动物的体型也会影响其体温调节能力，这对于许多物种来说很重要，因为性别之间存在体型差异（Tracy等人，2010）。研究不同发育阶段的体温调节行为提供了关于应对策略的关键信息，从而有助于了解临界温度限制是如何形成的（Huey等人，2012；Navas等人，2021；Pottier等人，2025a）。例如，在Rana temporaria中，蝌蚪通常比成年蟾蜍更耐热，但更不耐寒（Enriquez-Urzelai等人，2019），并且在接近变态高峰的生命阶段，其耐受范围最窄（Ruthsatz等人，2022）。
尽管迫切需要了解两栖动物对气候变化的适应能力，但全球只有616种两栖动物的热耐受极限得到了量化（Pottier等人，2022）。最近，通过比较系统发育学的方法，预测了大约60%的两栖动物的热耐受极限。据估计，已有104种两栖动物面临过热事件，温度再升高4°C可能会威胁到大约7.5%的两栖动物（Pottier等人，2025b）。为了填补这一知识空白，我们研究了广泛分布的亚洲普通蟾蜍Duttaphrynus melanostictus的热生物学特性。具体来说，我们的目标是：1）评估成体和蝌蚪的行为体温调节能力；2）确定不同发育阶段的热耐受上限（CTmax）和下限（CTmin）的变化；3）评估体型和性别对成年蟾蜍热耐受性的影响。通过定义这一物种的热特性范围，我们的研究为预测D. melanostictus的移动、行为活动和生存提供了重要见解。
研究物种
Duttaphrynus melanostictus广泛分布于南亚部分地区，是印度南部城市班加罗尔湿地中最常见的无尾目动物之一（北纬12.806°至13.156°，东经77.415°至77.774°；面积741平方公里，海拔约950米；图1）。班加罗尔的年平均降雨量约为880毫米，环境温度范围为8°C至39°C（Sudhira等人，2007）。这种动物主要在夜间活动，并且全年都保持活跃。
蝌蚪和成年蟾蜍的行为体温调节
在垂直温度梯度下，蝌蚪将更多时间（95.7% ± 1.0 SE；图2a）花费在温度较低的梯度底部，而在对照组中，水温均匀（46.9% ± 5.0 SE；图2a；配对排列检验，p < 0.001），相应地，在中间区域花费的时间比例较低（处理组 = 4.2% ± 0.9 SE，对照组 = 26.4% ± 4.0 SE；配对排列检验，p < 0.001）。
讨论
我们的研究为广泛分布但研究不足的热带两栖动物Duttaphrynus melanostictus提供了详细的热特性信息。蝌蚪通过移动到较凉爽的温度并避开接近其CTmax的温度来调节体温，而成年蟾蜍则通过沿着温度梯度移动并选择接近其偏好温度的温度（Tsel）来调节体温。当个体水分充足时，成年蟾蜍的Tsel更高，体型较小的个体也是如此。我们发现...
结论
外温动物的热生物学特性受到当前气候的影响，并受到系统发育的制约（Bennett等人，2021）。此外，有证据表明，热带地区的物种可能受到气候变暖（Brattstrom，1963；Tewksbury等人，2008；Feijó等人，2023）和气候极端事件（Wu等人，2024；Pottier等人，2025a）的严重影响。我们的研究是该地区少数研究无尾目动物热生物学特性的研究之一。我们发现了...
动物伦理许可
动物受到精心照料，所有程序均获得了印度科学研究所机构动物伦理委员会的批准（CAF/Ethics/866/2021）。
作者贡献声明
Maria Thaker：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、方法论、研究、资金获取、概念化。Kadaba Shamanna Seshadri：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、监督、资源提供、项目管理、方法论、研究、资金获取、数据分析、概念化。Pushkar Wagh：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、方法论。数据可访问性声明
我们确认，这篇题为“Tough Toad Ahead: Ontogenetic variation in thermal tolerance defines life-stage vulnerability in Duttaphrynus melanostictus (Schneider, 1799)”的硕士论文中使用的数据以附件1至4的形式提供。
资金支持
印度科学研究所生态科学中心的DST-FIST资助；印度政府科学技术部提供的“Inspire Faculty Fellowship”（DST/INSPIRE/04/2019/001782）资助K. S. Seshadri。
利益冲突声明
? 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
Macrophysiology实验室的成员和ATREE的研究人员在野外工作中提供了帮助。Vidisha M K协助了野外工作，制作了插图，并提供了宝贵的意见。两位匿名审稿人和Elisa Thoral博士对早期草稿提出了重要建议。KSS得到了印度政府科学技术部提供的“Inspire Faculty Fellowship”（DST/INSPIRE/04/2019/001782）的支持。我们感谢他们所有人。
