Mohou želvy skutečně dýchat zadkem?
Foto: 12019/PixabayZáleží na tom, jak definujete „dýchání“ a „zadek“
Každý ví, že většina savců dýchá ústy a nosem. Žáby mohou dýchat i kůží. Ale co želvy? Jak tato zvířátka s tvrdou skořápkou získávají kyslík? Možná jste slyšeli podivnou fámu, že želvy mohou dýchat zadkem. Je to ale pravda? Více zjišťoval server Livescience.
Technicky vzato, želvy nedýchají svými derrières. Je to proto, že želvy ve skutečnosti nemají „zadek“; místo toho mají víceúčelový otvor známý jako kloaka, který se používá k sexuální reprodukci a kladení vajíček a také k vypuzování odpadu. Zapojují se však do procesu zvaného kloakální dýchání, který by v méně technickém smyslu mohl být interpretován jako „dýchání zadkem“.
Během kloakálního dýchání želvy pumpují vodu svými kloakálními otvory a do dvou váčkovitých orgánů známých jako bursae, které fungují jako vodní plíce, Craig Franklin, fyziolog divoké zvěře na Queenslandské univerzitě v Austrálii, který rozsáhle studoval kloakální dýchání, řekl Live Science. Kyslík ve vodě pak difunduje přes papily, malé struktury, které lemují stěny burz, a do krevního oběhu želvy.
Kloakální dýchání je však ve srovnání s normálním aerobním dýcháním velmi neefektivní a všechny želvy mají také schopnost dýchat vzduch plícemi mnohem snadněji. Výsledkem je, že kloakální dýchání je vidět pouze u malého počtu sladkovodních druhů, které se spoléhají na tuto neortodoxní metodu k překonání problémů, kterým čelí v jedinečných prostředích, kde je těžké dýchat vzduch, jako jsou rychle tekoucí řeky nebo zamrzlé rybníky.
Kloakální šampioni
Hlavní želví skupinou, která skutečně zvládla kloakální dýchání, jsou želvy říční. Celosvětově existuje asi tucet říčních želv, které mohou správně využívat kloakální dýchání, z nichž přibližně polovina žije v řekách v Austrálii; mezi ně patří želva Mary River (Elusor macrurus) a želva bělohrdlá (Elseya albagula), řekl Franklin.
Některé druhy říčních želv jsou však v kloakálním dýchání mnohem lepší než jiné. Nesporným šampionem je želva říční Fitzroy (Rheodytes leukops) z Austrálie, která dokáže získat 100 % energie prostřednictvím kloakálního dýchání. „To jim umožňuje potenciálně zůstat pod vodou neomezeně dlouho,“ řekl Franklin.
Ale u všech ostatních druhů kloakální dýchání pouze prodlužuje dobu, po kterou mohou zůstat pod vodou, dokud se musí znovu vynořit na vzduch. „Například místo toho, aby se potápěli pod vodou na 15 minut [se zadrženým dechem], mohou zůstat pod vodou několik hodin,“ řekl.
Schopnost zůstat pod vodou po delší dobu je pro říční želvy extrémně užitečná, protože dostat se na hladinu může být náročná práce. „Pro želvu, která žije v rychle tekoucí vodě, představuje výstup na hladinu dýchat trochu problém, protože byste mohli být smeteni,“ řekl Franklin. Zůstat blízko koryta také usnadňuje vyhnout se predátorům, jako jsou krokodýli, dodal.
Vyhýbání se predátorům je zvláště důležité pro mláďata želv, která mohou být cílem ptáků a velkých ryb. „Největším rizikem predace pro vylíhnoucí se želvu je plavání vodním sloupcem na povrch,“ řekl Franklin. Výsledkem je, že mláďata jsou obvykle mnohem lepší v kloakálním dýchání než dospělí jedinci, což jim umožňuje trávit více času v blízkosti koryta řeky, dokud nejsou dostatečně velcí, aby se mohli častěji vydávat na povrch. Proto je možné, že další druhy říčních želv jsou také schopné kloakální respirace jako mláďata, ale pak tuto schopnost v pozdějším životě ztratí, řekl Franklin.
Kloakální dýchání je však mnohem méně účinné než aerobní, protože čerpání vody do burz vyžaduje hodně energie, což snižuje čistý zisk energie, kterou želvy dostávají. „Když dýcháme vzduch, nepotřebujeme prakticky žádnou energii“, protože plyny jsou lehké a volně proudí dovnitř a ven z našich plic, řekl Franklin. „Ale představte si, že se snažíte dýchat viskózní kapalinu tam a zpět.“ Voda má také asi 200krát méně kyslíku než stejný objem vzduchu, takže želvy musí pumpovat více, aby získaly stejné množství kyslíku, dodal.
Kloakální dýchání má také další náklady. Když kyslík difunduje přes kůži burz a do krevního řečiště, sodíkové a chloridové ionty (nabité částice) uvnitř papil, které jsou životně důležité pro fungování buněk, difundují opačným směrem do vody, což brání buňkám ve správném fungování. . Aby tomu zabránily, vyvinuly želvy speciální pumpy, které nasávají ztracené ionty zpět do buněk, aby udržely normální hladiny iontů. Tento proces, známý jako osmoregulace, vyžaduje další energii, čímž se dále snižuje čistý zisk energie z kloakálního dýchání.
Uvízl pod ledem
V Severní Americe je také asi šest nebo sedm druhů hibernujících sladkovodních želv, které jsou schopny omezenější formy kloakálního dýchání. Tyto druhy, jako je želva Blandingova ( Emydoidea blandingii ), tráví měsíce uvězněné pod vrstvami ledu, které během zimy pokrývají rybníky. Některé z těchto želv jsou pod ledem déle než 100 dní, aniž by se mohly nadechnout, řekl pro Live Science Jackie Litzgus, ekolog z Laurentian University v Ontariu. Místo toho mohou tyto želvy také přijímat kyslík prostřednictvím burz a také kloktáním vody v hrdle, což je známé jako bukální pumpování, řekl Litzgus.
Nicméně kloakální dýchání, které vykazují hibernující želvy, je mnohem méně složité, než čeho jsou schopny želvy říční, řekl Franklin. Namísto aktivního čerpání vody do svých burz, jako to dělají jejich příbuzní žijící v řekách, hibernující želvy berou kyslík, který pasivně difunduje přes kůži v burzách. Tento proces se podobá spíše kožnímu dýchání, kdy kyslík difunduje přes kůži zvířete, což se děje u obojživelníků, plazů a v omezené míře u některých savců, včetně lidí.
Hibernující želvy dosáhnou této pasivní formy kloakálního dýchání, protože mají výrazně sníženou rychlost metabolismu, což znamená, že potřebují méně energie, a tudíž méně kyslíku. Zatímco jsou pod ledem, tyto želvy se příliš nepohybují, udržují svou tělesnou teplotu blízko bodu mrazu a mohou přejít na anaerobní dýchání – poslední možnost pro vytvoření energie bez kyslíku – když mají nedostatek kyslíku, řekl Litzgus.
Zdroj: Livescience