大家都知道，大多數(shù)哺乳動(dòng)物都是用嘴和鼻子呼吸的。 與此同時(shí)，青蛙可以通過皮膚呼吸。 但是海龜呢？ 這些硬殼生物如何獲得氧氣？
你可能聽說過一個(gè)奇怪的謠言，說海龜可以用屁股呼吸。 但這是真的嗎？
從技術(shù)上講，海龜不會(huì)通過它們的臀部呼吸。 那是因?yàn)闉觚敳]有真正的“屁股”。 相反，它們有一個(gè)稱為泄殖腔的多功能開口，用于有性生殖和產(chǎn)卵以及排出廢物。 然而，它們確實(shí)參與了一個(gè)稱為泄殖腔呼吸的過程，從技術(shù)上講，這可以被解釋為“對(duì)接呼吸”。
在泄殖腔呼吸過程中，海龜通過泄殖腔開口將水泵入兩個(gè)囊狀器官，稱為滑囊，其作用類似于 水肺 。告訴生活科學(xué)。 水中的氧氣然后擴(kuò)散穿過乳頭，沿著滑囊壁排列的小結(jié)構(gòu)，并進(jìn)入烏龜?shù)难骸?br />
然而，泄殖腔呼吸與正常的有氧呼吸相比效率很低，而且所有烏龜都可以更容易地用肺呼吸空氣。 因此，泄殖腔呼吸僅見于少數(shù)淡水物種，它們依靠這種非正統(tǒng)方法來克服它們?cè)陔y以呼吸空氣的獨(dú)特環(huán)境中面臨的挑戰(zhàn)，例如湍急的河流或冰凍的池塘。
泄殖腔冠軍
真正掌握泄殖腔呼吸的主要龜類是河龜。 在全球范圍內(nèi)，大約有十幾種河龜可以適當(dāng)?shù)乩眯怪城缓粑渲写蠹s一半生活在澳大利亞的河流中； 這些包括瑪麗河龜 ( Elusor macrurus ) 和白喉鱷龜 ( Elseya albagula )，富蘭克林說。
然而，某些種類的河龜在泄殖腔呼吸方面比其他種類的要好得多。 無可爭(zhēng)議的冠軍是來自澳大利亞的菲茨羅伊河龜 ( Rheodytes leukops )，它可以通過泄殖腔呼吸獲得 100% 的能量。 “這使它們有可能無限期地留在水下，”富蘭克林說。
但對(duì)于所有其他物種來說，泄殖腔呼吸只會(huì)延長(zhǎng)它們?cè)谒峦Ａ舻臅r(shí)間，直到它們必須重新浮出水面呼吸。 “例如，他們可以在水下停留幾個(gè)小時(shí)，而不是在水下潛水 15 分鐘（屏住呼吸），”他說。
長(zhǎng)時(shí)間停留在水下的能力對(duì)河龜來說非常有用，因?yàn)橐〕鏊婵赡苁且豁?xiàng)艱苦的工作。 富蘭克林說：“對(duì)于生活在快速流動(dòng)的水中的海龜來說，到水面呼吸有點(diǎn)問題，因?yàn)槟憧赡軙?huì)被沖走。” 靠近河床還可以更容易地避開 鱷魚 他補(bǔ)充說
避開捕食者對(duì)于小海龜來說尤為重要，因?yàn)樗鼈兛赡艹蔀轼B類和大型魚類的目標(biāo)。 “孵化海龜?shù)淖畲蟛妒筹L(fēng)險(xiǎn)是從水柱游到水面，”富蘭克林說。 因此，青少年通常在泄殖腔呼吸方面比成年人好得多，這使他們能夠在河床附近花費(fèi)更多時(shí)間，直到他們大到可以開始更頻繁地冒險(xiǎn)浮出水面。 因此，富蘭克林說，有可能其他河龜物種在幼年時(shí)也能夠進(jìn)行泄殖腔呼吸，但在以后的生活中會(huì)失去這種能力。
然而，泄殖腔呼吸的效率遠(yuǎn)低于有氧呼吸，因?yàn)閷⑺萌敕ㄊ夏倚枰罅磕芰浚@會(huì)降低海龜獲得的能量?jī)粼鲆妗?“當(dāng)我們呼吸空氣時(shí)，幾乎不需要能量”，因?yàn)?氣體 很輕，可以自由地進(jìn)出我們的肺部，富蘭克林說。 “但想象一下嘗試來回呼吸粘性液體。” 他補(bǔ)充說，水的氧氣含量也比同等體積的空氣少約 200 倍，因此海龜必須抽出更多氧氣才能獲得相同數(shù)量的氧氣。
泄殖腔呼吸還有另一個(gè)成本。 當(dāng)氧氣擴(kuò)散穿過滑囊的 皮膚 功能至關(guān)重要的鈉和氯離子（帶電粒子）會(huì)以 細(xì)胞 相反的方向擴(kuò)散到水中，從而阻止細(xì)胞正常運(yùn)作. 為了解決這個(gè)問題，海龜進(jìn)化出了特殊的泵，可以將丟失的離子吸回細(xì)胞中，以維持正常的離子水平。 這個(gè)過程稱為滲透壓調(diào)節(jié)，需要額外的能量，從而進(jìn)一步減少泄殖腔呼吸的能量?jī)粼鲆妗?br /> 困在冰下
北美還有大約六七種冬眠淡水龜，它們能夠進(jìn)行 更有限的泄殖腔呼吸 。 這些物種，如布蘭丁龜 ( Emydoidea blandingii 會(huì)在覆蓋池塘的冰層下待上數(shù) 冬季 。 安大略省勞倫森大學(xué)的野生動(dòng)物生態(tài)學(xué)家杰基·利茨格斯告訴 Live Science，其中一些海龜在冰下 100 多天都無法呼吸一口空氣。 Litzgus 說，相反，這些海龜也可以通過滑囊吸收氧氣，也可以通過喉嚨里的水漱口，這被稱為口腔抽吸。
然而，富蘭克林說，冬眠海龜所表現(xiàn)出的泄殖腔呼吸比河龜?shù)哪芰σ獜?fù)雜得多。 冬眠的海龜不像生活在河里的親戚那樣主動(dòng)將水抽入滑囊，而是吸收氧氣，這些氧氣被動(dòng)地?cái)U(kuò)散到滑囊的皮膚上。 這個(gè)過程更像是皮膚呼吸——當(dāng)氧氣通過動(dòng)物的皮膚擴(kuò)散時(shí)，這種情況發(fā)生在兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物以及一些哺乳動(dòng)物.
冬眠的海龜擺脫了泄殖腔呼吸的這種被動(dòng)形式，因?yàn)樗鼈兊?新陳代謝 率大大降低，這意味著它們需要更少的能量，因此需要更少的氧氣。 在冰下時(shí)，這些海龜不會(huì)四處走動(dòng)，將體溫保持在接近冰點(diǎn)的水平 ， 并且可以切換到無氧呼吸——這是在沒有氧氣的情況下產(chǎn)生能量的最后手段——當(dāng)它們?nèi)毖鯐r(shí)。
你可能聽說過一個(gè)奇怪的謠言，說海龜可以用屁股呼吸。 但這是真的嗎？
從技術(shù)上講，海龜不會(huì)通過它們的臀部呼吸。 那是因?yàn)闉觚敳]有真正的“屁股”。 相反，它們有一個(gè)稱為泄殖腔的多功能開口，用于有性生殖和產(chǎn)卵以及排出廢物。 然而，它們確實(shí)參與了一個(gè)稱為泄殖腔呼吸的過程，從技術(shù)上講，這可以被解釋為“對(duì)接呼吸”。
在泄殖腔呼吸過程中，海龜通過泄殖腔開口將水泵入兩個(gè)囊狀器官，稱為滑囊，其作用類似于 水肺 。告訴生活科學(xué)。 水中的氧氣然后擴(kuò)散穿過乳頭，沿著滑囊壁排列的小結(jié)構(gòu)，并進(jìn)入烏龜?shù)难骸?br />
然而，泄殖腔呼吸與正常的有氧呼吸相比效率很低，而且所有烏龜都可以更容易地用肺呼吸空氣。 因此，泄殖腔呼吸僅見于少數(shù)淡水物種，它們依靠這種非正統(tǒng)方法來克服它們?cè)陔y以呼吸空氣的獨(dú)特環(huán)境中面臨的挑戰(zhàn)，例如湍急的河流或冰凍的池塘。
泄殖腔冠軍
真正掌握泄殖腔呼吸的主要龜類是河龜。 在全球范圍內(nèi)，大約有十幾種河龜可以適當(dāng)?shù)乩眯怪城缓粑渲写蠹s一半生活在澳大利亞的河流中； 這些包括瑪麗河龜 ( Elusor macrurus ) 和白喉鱷龜 ( Elseya albagula )，富蘭克林說。
然而，某些種類的河龜在泄殖腔呼吸方面比其他種類的要好得多。 無可爭(zhēng)議的冠軍是來自澳大利亞的菲茨羅伊河龜 ( Rheodytes leukops )，它可以通過泄殖腔呼吸獲得 100% 的能量。 “這使它們有可能無限期地留在水下，”富蘭克林說。
但對(duì)于所有其他物種來說，泄殖腔呼吸只會(huì)延長(zhǎng)它們?cè)谒峦Ａ舻臅r(shí)間，直到它們必須重新浮出水面呼吸。 “例如，他們可以在水下停留幾個(gè)小時(shí)，而不是在水下潛水 15 分鐘（屏住呼吸），”他說。
長(zhǎng)時(shí)間停留在水下的能力對(duì)河龜來說非常有用，因?yàn)橐〕鏊婵赡苁且豁?xiàng)艱苦的工作。 富蘭克林說：“對(duì)于生活在快速流動(dòng)的水中的海龜來說，到水面呼吸有點(diǎn)問題，因?yàn)槟憧赡軙?huì)被沖走。” 靠近河床還可以更容易地避開 鱷魚 他補(bǔ)充說
避開捕食者對(duì)于小海龜來說尤為重要，因?yàn)樗鼈兛赡艹蔀轼B類和大型魚類的目標(biāo)。 “孵化海龜?shù)淖畲蟛妒筹L(fēng)險(xiǎn)是從水柱游到水面，”富蘭克林說。 因此，青少年通常在泄殖腔呼吸方面比成年人好得多，這使他們能夠在河床附近花費(fèi)更多時(shí)間，直到他們大到可以開始更頻繁地冒險(xiǎn)浮出水面。 因此，富蘭克林說，有可能其他河龜物種在幼年時(shí)也能夠進(jìn)行泄殖腔呼吸，但在以后的生活中會(huì)失去這種能力。
然而，泄殖腔呼吸的效率遠(yuǎn)低于有氧呼吸，因?yàn)閷⑺萌敕ㄊ夏倚枰罅磕芰浚@會(huì)降低海龜獲得的能量?jī)粼鲆妗?“當(dāng)我們呼吸空氣時(shí)，幾乎不需要能量”，因?yàn)?氣體 很輕，可以自由地進(jìn)出我們的肺部，富蘭克林說。 “但想象一下嘗試來回呼吸粘性液體。” 他補(bǔ)充說，水的氧氣含量也比同等體積的空氣少約 200 倍，因此海龜必須抽出更多氧氣才能獲得相同數(shù)量的氧氣。
泄殖腔呼吸還有另一個(gè)成本。 當(dāng)氧氣擴(kuò)散穿過滑囊的 皮膚 功能至關(guān)重要的鈉和氯離子（帶電粒子）會(huì)以 細(xì)胞 相反的方向擴(kuò)散到水中，從而阻止細(xì)胞正常運(yùn)作. 為了解決這個(gè)問題，海龜進(jìn)化出了特殊的泵，可以將丟失的離子吸回細(xì)胞中，以維持正常的離子水平。 這個(gè)過程稱為滲透壓調(diào)節(jié)，需要額外的能量，從而進(jìn)一步減少泄殖腔呼吸的能量?jī)粼鲆妗?br /> 困在冰下
北美還有大約六七種冬眠淡水龜，它們能夠進(jìn)行 更有限的泄殖腔呼吸 。 這些物種，如布蘭丁龜 ( Emydoidea blandingii 會(huì)在覆蓋池塘的冰層下待上數(shù) 冬季 。 安大略省勞倫森大學(xué)的野生動(dòng)物生態(tài)學(xué)家杰基·利茨格斯告訴 Live Science，其中一些海龜在冰下 100 多天都無法呼吸一口空氣。 Litzgus 說，相反，這些海龜也可以通過滑囊吸收氧氣，也可以通過喉嚨里的水漱口，這被稱為口腔抽吸。
然而，富蘭克林說，冬眠海龜所表現(xiàn)出的泄殖腔呼吸比河龜?shù)哪芰σ獜?fù)雜得多。 冬眠的海龜不像生活在河里的親戚那樣主動(dòng)將水抽入滑囊，而是吸收氧氣，這些氧氣被動(dòng)地?cái)U(kuò)散到滑囊的皮膚上。 這個(gè)過程更像是皮膚呼吸——當(dāng)氧氣通過動(dòng)物的皮膚擴(kuò)散時(shí)，這種情況發(fā)生在兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物以及一些哺乳動(dòng)物.
冬眠的海龜擺脫了泄殖腔呼吸的這種被動(dòng)形式，因?yàn)樗鼈兊?新陳代謝 率大大降低，這意味著它們需要更少的能量，因此需要更少的氧氣。 在冰下時(shí)，這些海龜不會(huì)四處走動(dòng)，將體溫保持在接近冰點(diǎn)的水平 ， 并且可以切換到無氧呼吸——這是在沒有氧氣的情況下產(chǎn)生能量的最后手段——當(dāng)它們?nèi)毖鯐r(shí)。
