海龟真的可以用屁股呼吸吗?科学家:“龟息大法”的真谛!

海龟真的可以用屁股呼吸吗?科学家:“龟息大法”的真谛!

对于很多海龟和河龟来说,它们的栖息区域都是海底或者河床,由于它们的移动速度很慢,如果像其他水生动物那样,隔较短的时间上升到水面之上来进行换气,那么这个过程无疑是非常危险的,一方面水体上部的水流速度会相对较快,如果频繁上升到水面,那么就会增大被冲走的风险。另一方面,越靠近水面,就越可能让海龟成为水中猛兽、大型鸟类等天敌的食物,对于幼年的海龟来说,这两个方面的危险更为突出。

所以,在长期的进化中,海龟家族中的大部分成员,都进化出了用“屁股”呼吸的能力。为什么“屁股”一词要打上引号,因为对于海龟来说,并没有真正的“屁股”,它们只有一个称为“泄殖腔”的多功能开口,具备的功能包括有性生殖、排出体内废物,当然也包括呼吸。利用“泄殖腔”进行呼吸的这种类型,在生物学上被称为“泄殖腔呼吸”。

海龟用“屁股呼吸”的原理

在这种呼吸过程中,海龟通过泄殖腔这个开口,将周围的水体“泵入”内部的两个被称为滑囊的器官,这个器官有点类似“水肺”。滑囊在运转时,会通过舒张作用来调节泄殖腔的开口大小,形成类似挤压的作用,从而调节着水体的进出。在此过程中,水体中的氧气便会扩散进入滑囊壁,然后沿着滑囊壁排列的小结构,最终进入海龟的血液中。

不过,由于这种呼吸方式属于海龟的“辅助”呼吸功能,受生理和生化作用的限制,其呼吸效率要比正常的用肺呼吸低得多。通常情况下,所有乌龟仍然以肺呼吸为主要方式,只在少数的海龟和河龟,它们的泄殖腔呼吸占比较高,比如费兹洛河龟,它们用“泄殖腔呼吸”的吸氧量占总量的比例,能达到40%以上,在极特殊的情况下,例如湍急的河流或冰冻的池塘中,这个比例还会更高。而其他类型的多数龟类,这个比例则只有4%左右。

决定泄殖腔呼吸效率较低的另外一个原因,那就是耗费的能量问题。在陆地上我们用肺呼吸时,由于气体很轻,我们几乎不用消耗什么能量,就可以让气体自由地进出我们的肺部。但是在水体中就不一样了,一方面是水体是一种“黏稠度”比空气高得多的物质,另一方面水中的氧气含量要比同体积下的空气少200倍,因此要想维持身体的能量供给,海龟们需要抽进更多的水,才能获得相同数量的氧气。

正因为有这样的限制,处于幼年时期的龟类,它们的泄殖腔呼吸能力要比成年个体强大得多,从而减少频繁地离开河床来到水面所带来的各种危险,从而保障它们顺利长大。不过,在以后成长的过程中,这种能力普遍退化,甚至有的种类会几乎失去这种能力。

那些冬季在水下冬眠的乌龟,则进化出了更为“逆天”的“屁股呼吸”能力,比如北美的布兰丁龟,它们可以在冬季覆盖冰层的池塘中,“一口气”待上好几个月。

在这个过程中,它们的新陈代谢水平大幅下降,所需要的氧气也会大幅减少,相应地在“泄殖腔呼吸”上也降低了效率,并不会像平常那样通过滑囊来主动抽进河水,而是被动地进行,即水中的氧气被动地扩散到滑囊壁上,这个过程有点像青蛙的“皮肤呼吸”。即使是这样低效率的呼吸方式,也足够冬眠的时候它们享用了!

延伸阅读:乌龟的性别是后天决定的!

和其他绝大部分的动物,其性别是在胚胎发育过程中就已经确定下来的不同,很多海龟的性别乃是由后天孵化时的温度来决定的。当海龟蛋在孵化时,会以周围的温度是否高于或者低于29摄氏度为临界点。

在29摄氏度时,差不多孵化出的雌性和雄性幼体相当。而如果低于29摄氏度时,孵化出的个体往往以雄性居多;超过29摄氏度时,孵化出的则会变成以雌性居多。当达到30.5摄氏度左右时,所有的胚胎都将会变为雌性。“冷是boy,热是girl”!你说神奇不神奇?返回搜狐,查看更多

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