小蜥蜴「氣泡循環再用」能潛水呼吸 18 分鐘 專家暫未確定原理

最新刊於 Current Biology 的研究發現,一類稱為 Anoles 的小蜥蜴有一種巧妙技能,牠們跳進水中逃避獵食者時,可帶上空氣呼吸,能待在水底達 18 分鐘。

多倫多大學演化生物學家 Chris Boccia 的團隊在刊於 Current Biology 的研究公佈發現。許多蜥蜴在應對威脅時會潛入水中,其中一些能忍受極端缺氧,避開獵食者一段時間再浮出水面。然而,Anoles 如何待在水下長達 18 分鐘之久,卻使生物學家感到困惑。

有参與研究的賓漢頓大學行為生態學家 Lindsey Swierk 解釋,偶然見到 Anoles 在水中「呼吸」才得出發現,並非最初研究計劃一部分,所以在隨後數年用相機仔細觀察 Anoles 潛水的情況,並窺探 Anoles 的鼻孔上氣泡出現的方式。

Boccia 解釋,半水生的 Anoles 將空氣呼出時,會造成氣泡並附在皮膚上。然後, Anoles 重新吸入這些空氣,類似於潛水技術中的「循環呼吸器」。 

潛水昆蟲河蟲 (Aphelocheirus aestivalis) 會通過氣泡在水下呼吸,有些蜘蛛甚至利用腹部氣泡在水中生活。

但團隊解釋,發現蜥蜴能在水中呼吸是出乎意料,因為有脊椎動物的代謝率更高,且體型通常更大,因此表面面積與身體比例相對較小,需要更多氧氣來維持生命。

防水鱗片似乎可以將呼出的氣泡固定在 Anoles 的鼻孔上方。團隊就測量了這些「便攜式氣袋」中的氧氣含量,並觀察到氧含量會隨時間減少,表明 Anoles 確實在使用氣泡在水中呼吸。

團隊推測,氣泡可能以多種方式發揮作用,例如使 Anoles 將充滿氧氣的空氣從體內的「死腔」即鼻腔和口腔重新定回到肺部;牠們亦有可能利用氣泡來幫助排出過量的二氧化碳,從而增加在水中屏氣的能力。團隊又認為,Anoles 可能會利用氣泡通過擴散作用 (diffusion) 從水中吸取更多氧氣。

這種持續的呼吸特性是在五組沒有直接關係的 Anoles 中發現,但牠們全都是半水生物種,表明行為為那些緊貼水源的小蜥蜴提供了強大的生存優勢。

來源:
Science Alert, These Adorable Lizards Figured Out a Genius Way to Breathe Underwater, 26 May 2021

報告:
Boccia, C.K., Swierk, L., Ayala-Varela, F.P. & et al. (2021). Repeated evolution of underwater rebreathing in diving Anolis lizards. Current Biology. doi: 10.1016/j.cub.2021.04.040

文/Alan Chiu

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