Iedereen weet dat de meeste zoogdieren door de mond en neus ademen. Kikkers kunnen ondertussen door hun huid ademen. Maar hoe zit het met schildpadden? Hoe komen deze beestjes met een harde schaal aan zuurstof?
Je hebt misschien een vreemd gerucht gehoord dat schildpadden door hun kont kunnen ademen. Maar is dit waar?
Technisch gezien ademen schildpadden niet door hun derrières. Dat komt omdat schildpadden niet echt “konten” hebben; in plaats daarvan hebben ze een multifunctionele opening die bekend staat als een cloaca, die wordt gebruikt voor seksuele reproductie en het leggen van eieren en voor het verdrijven van afval. Ze houden zich echter wel bezig met een proces dat cloaca-ademhaling wordt genoemd en dat, in minder technische zin, kan worden geïnterpreteerd als ‘achteruitademen’.
Tijdens cloaca-ademhaling pompen schildpadden water door hun cloaca-openingen en in twee zakachtige organen die bekend staan als bursae, die een beetje werken als aquatische longen, vertelde Craig Franklin, een natuurfysioloog aan de Universiteit van Queensland in Australië, die de cloaca-ademhaling uitgebreid heeft bestudeerd, aan WordsSideKick.com. Zuurstof in het water diffundeert vervolgens over de papillen, kleine structuren langs de wanden van de slijmbeurzen, en in de bloedbaan van de schildpad.
Verwant: Waarom leven schildpadden zo lang?
Cloaca-ademhaling is echter zeer inefficiënt in vergelijking met normale aerobe ademhaling, en alle schildpadden hebben ook het vermogen om veel gemakkelijker lucht in te ademen met hun longen. Dientengevolge wordt cloaca-ademhaling alleen waargenomen bij een klein aantal zoetwatersoorten die afhankelijk zijn van deze onorthodoxe methode om de uitdagingen te overwinnen waarmee ze worden geconfronteerd in unieke omgevingen waar het moeilijk is om lucht in te ademen, zoals snelstromende rivieren of bevroren vijvers.
Cloaca kampioenen
De belangrijkste schildpaddengroep die de cloaca-ademhaling echt onder de knie heeft, zijn rivierschildpadden. Wereldwijd zijn er ongeveer een dozijn rivierschildpadden die cloaca-ademhaling goed kunnen gebruiken, waarvan ongeveer de helft in rivieren in Australië; deze omvatten de Mary River-schildpad (Elusor macrurus) en de witkeelbijtschildpad (Elseya albagula), zei Franklin.
Sommige soorten rivierschildpadden zijn echter veel beter in cloaca-ademhaling dan andere. De onbetwiste kampioen is de Fitzroy River-schildpad (Rheodytes leukops) uit Australië, dat 100% van zijn energie kan ontlenen aan cloaca-ademhaling. “Hierdoor kunnen ze mogelijk voor onbepaalde tijd onder water blijven”, zei Franklin.
Maar voor alle andere soorten verlengt cloaca-ademhaling alleen de tijd dat ze onder water kunnen blijven totdat ze weer naar de oppervlakte moeten voor lucht. “Bijvoorbeeld in plaats van 15 minuten onder water te duiken [while holding their breath]kunnen ze enkele uren onder water blijven”, zei hij.
De mogelijkheid om voor langere tijd onder water te blijven is uitermate handig voor rivierschildpadden, omdat naar de oppervlakte gaan hard werken kan zijn. “Voor een schildpad die in snelstromend water leeft, is naar de oppervlakte gaan om te ademen een beetje een probleem, omdat je zou kunnen worden weggevaagd,” zei Franklin. Door dicht bij de rivierbedding te blijven, is het ook gemakkelijker om roofdieren zoals krokodillen te ontwijken, voegde hij eraan toe.
(opent in nieuw tabblad)
Het vermijden van roofdieren is vooral belangrijk voor babyschildpadden, die het doelwit kunnen zijn van vogels en grote vissen. “Het grootste risico op predatie voor een uitkomende schildpad is zwemmen door de waterkolom naar de oppervlakte”, zei Franklin. Als gevolg hiervan zijn juvenielen normaal gesproken veel beter in cloaca-ademhaling dan volwassenen, waardoor ze meer tijd in de buurt van de rivierbedding kunnen doorbrengen totdat ze groot genoeg zijn om vaker naar de oppervlakte te gaan. Daarom is het mogelijk dat andere soorten rivierschildpadden ook in staat zijn tot cloaca-ademhaling als juvenielen, maar dit vermogen op latere leeftijd verliezen, zei Franklin.
Cloaca-ademhaling is echter veel minder efficiënt dan aerobe ademhaling, omdat het pompen van water in de slijmbeurzen veel energie vereist, waardoor de nettowinst van energie die de schildpadden ontvangen, wordt verminderd. “Als we lucht inademen, is er vrijwel geen energie nodig” omdat gassen zijn licht en stromen vrij in en uit onze longen, zei Franklin. “Maar stel je voor dat je probeert een stroperige vloeistof heen en weer te ademen.” Water heeft ook ongeveer 200 keer minder zuurstof dan een gelijk volume lucht, dus schildpadden moeten er meer van pompen om dezelfde hoeveelheid zuurstof te krijgen, voegde hij eraan toe.
Verwant: Hoe ademen dieren onder water?
Er zijn ook andere kosten verbonden aan cloaca-ademhaling. Wanneer zuurstof diffundeert over de huid van de bursae en in de bloedbaan, natrium- en chloride-ionen (geladen deeltjes) in papillen, die essentieel zijn voor het functioneren van cellendiffunderen in de tegenovergestelde richting in het water, waardoor de cellen niet goed kunnen functioneren. Om dit tegen te gaan, hebben de schildpadden speciale pompen ontwikkeld die de verloren ionen terug in de cellen zuigen om normale ionenniveaus te behouden. Dit proces, bekend als osmoregulatie, vereist extra energie, waardoor de nettowinst van energie uit cloaca-ademhaling verder wordt verminderd.
Vast onder het ijs
(opent in nieuw tabblad)
Er zijn ook ongeveer zes of zeven soorten zoetwaterschildpadden in winterslaap in Noord-Amerika die in staat zijn om meer beperkte vorm van cloaca-ademhaling. Deze soorten, zoals de schildpad van Blanding (Emydoidea blandingii), maandenlang opgesloten onder ijslagen die vijvers bedekken tijdens de winter. Sommige van deze schildpadden bevinden zich meer dan 100 dagen onder het ijs zonder een enkele adem te kunnen halen, vertelde Jackie Litzgus, een natuurecoloog aan de Laurentian University in Ontario, aan WordsSideKick.com. In plaats daarvan kunnen deze schildpadden ook zuurstof opnemen via bursae, evenals door water in hun keel te gorgelen, wat bekend staat als buccaal pompen, zei Litzgus.
De cloaca-ademhaling die wordt weergegeven door overwinterende schildpadden is echter veel minder complex dan waartoe de rivierschildpadden in staat zijn, zei Franklin. In plaats van actief water in hun bursae te pompen, zoals hun verwanten in de rivier, nemen de overwinterende schildpadden zuurstof op die passief over de huid in de bursae diffundeert. Dit proces lijkt meer op huidademhaling – wanneer zuurstof door de huid van een dier diffundeert, wat gebeurt bij amfibieën, reptielen en, in beperkte capaciteit, sommige zoogdieren, waaronder mensen.
De overwinterende schildpadden komen weg met deze passieve vorm van cloacaademhaling omdat ze een sterk verminderde metabolisch waardoor ze minder energie en dus minder zuurstof nodig hebben. Terwijl ze onder het ijs zijn, bewegen deze schildpadden niet veel, behouden hun lichaam temperatuur- dicht bij het vriespunt en kan overschakelen naar anaërobe ademhaling – een laatste redmiddel voor het creëren van energie zonder zuurstof – wanneer ze weinig zuurstof hebben, zei Litzgus.
Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.
#Kunnen #schildpadden #echt #door #hun #kont #ademen