神奇蜥蜴能在水下停留长达16分钟:鼻子上长着气泡 储存呼吸过的空气

神奇蜥蜴能在水下停留长达16分钟:鼻子上长着气泡 储存呼吸过的空气

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图片来源:Lindsey Swierk

一些变色蜥蜴可以在水下待长达16分钟,它们通过重新呼吸呼出的空气,并将这些空气储存在鼻子上的一个气泡。

2019年,研究人员首次记录了生活在哥斯达黎加科多布鲁斯的变色蜥蜴的这种行为,并使用GoPro相机拍摄了其中一种水下蜥蜴。

进一步的分析表明,不同种类的半水栖变蜥分别进化出了再呼吸的能力,以便在潜水时充分利用空气。

“可以想象,这些小而缓慢的变色蜥通过在水下躲避天敌而获得的优势——它们真的很难被发现!”论文作者、纽约宾厄姆顿大学行为生态学家Lindsey Swierk说。

但真正的问题是,它们如何能在水下待这么长时间。

为了进一步调查,Swierk教授和同事们进行了一系列实验,记录了几种远亲半水生变蜥的水下呼吸。

论文作者、加拿大多伦多大学进化生物学家Chris Boccia解释说:“我们发现,半水栖的变色蜥蜴会将空气吹入一个附着在皮肤上的气泡中。”

“然后这些蜥蜴会重新吸入空气,我们把这种动作称为‘再呼吸’,就在使用了水肺潜水技术后做出的动作。”

根据分析,研究人员认为,不同的半水生变色蜥物种各自适应了它们的疏水皮肤,使它们在潜水时可以重新呼吸,这意味着这种能力是反复进化的。

他们解释说,基于空气的再呼吸可以让蜥蜴利用第一次呼吸时无法到达肺部的所谓“死区”空气,比如来自口腔或胸板的空气,从而提高潜水性能。

此外,这种气泡技巧可以让变色蜥清除二氧化碳,甚至从周围的水中吸收氧气,就像一种“物理鳃”机制。

为了检查蜥蜴是否真的从它们吹出的气泡中消耗氧气,研究小组使用了一个氧气传感器。

就像人类潜水员的氧气瓶一样,研究人员发现,变色蜥蜴气泡中的氧气浓度在潜水过程中会降低。

Swierk教授解释说:“不同种类的半水生变蜥的进化聚集在一起,从它们的再呼吸气泡中提取氧气,这一发现引出了其他令人兴奋的问题。” 

“比如,变蜥潜水的时间越长,泡泡中的氧气消耗就越少,这也可以解释变蜥的新陈代谢率随着潜水时间的延长而降低的原因。”

其中一名研究人员目前正在调查变蜥是否通过同时降低体温来适应这种新陈代谢的减少。

论文作者、多伦多大学(University of Toronto)生态学家Luke Mahler说,人们从未认为再呼吸是脊椎动物水下呼吸的一种潜在自然机制。

“但我们的研究表明,这是可能的,而且变色蜥在使用水生栖息地的物种中多次采用了这种策略。”

随着这项研究的完成,研究人员正在计划未来的项目,以进一步探索再呼吸能力是如何进化的。

Swierk教授说:“变色蜥蜴是一群非常了不起的蜥蜴。”“这种物种利用环境而随之进化的方式之多令人难以置信。” 

该研究发表在《当代生物学》杂志上。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(21)00575-3?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0960982221005753%3Fshowall%3Dtrue

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