لاکپشت ها می‌توانند از مقعد خود نفس بکشند اما نه آنطور که فکر می‌کنید!

آیا این ادعا که لاکپشت ها می‌توانند از طریق معقد خود نفس بکشند واقعیت دارد؟ این خزندگان چطور اکسیژن مورد نیاز خود را در آب تامین می‌کنند؟
 
همان‌طور که می‌دانیم، اکثر پستانداران از طریق دهان و بینی نفس می‌کشند. در همین حال، قورباغه‌ها می‌توانند از طریق پوست خود تنفس کنند. اما لاکپشت ها چطور؟ این موجود سخت پوست چگونه اکسیژن مورد نیاز خود را دریافت می‌کند؟

شایعه‌ای عجیب مبنی بر این وجود دارد که لاکپشت ها می‌توانند از راه معقد خود نفس بکشند. اما آیا این ادعا حقیقت دارد؟ در عمل، به این دلیل که لاکپشت ها فاقد باسن هستند، بنابراین نمی‌توانند از راه معقد تنفس کنند. در عوض، آنها دارای یک دهانه چندمنظوره به نام «کلوکا» هستند که برای تولید مثل جنسی، تخم‌گذاری و هم‌چنین دفع مواد زائد استفاده می‌شود. با این حال، آنها فرآیندی به نام «تنفس کلواکال» را انجام می‌دهند که می‌تواند به عنوان تنفس از راه مقعد تعبیر شود.

کریگ فرانکلین، فیزیولوژیست حیات وحش دانشگاه کوئینزلند استرالیا که به طور گسترده‌ای در زمینه تنفس کلواکال لاکپشت ها مطالعه کرده، می‌گوید:

در طول تنفس کلواکال، لاکپشت ها آب را از طریق دهانه‌های کلواکال خود پمپاژ می‌کنند و به دو اندام کیسه‌ مانند به نام بورس که کارکردی مانند ریه‌های آبزی دارد، پمپ می‌کنند. سپس اکسیژن موجود در آب در سراسر ساختارهای کوچکی که دیواره‌های بورس (کیسه سینوویال) را پوشانده‌اند (پاپیلاها) و به جریان خون لاک پشت راه پیدا می‌کند و پخش می‌شود.
با این حال، تنفس کلواکال در مقایسه با تنفس هوازی معمولی چندان کارآمد نیست و همه لاکپشت ها از این ظرفیت برخوردار هستند که هوا را از طریق ریه‌های خود تنفس کنند. در نتیجه، تنفس کلواکال تنها در تعداد ناچیزی از گونه‌های آب شیرین دیده می‌شود که برای غلبه بر چالش‌های موجود در محیط‌هایی مانند رودخانه یا حوض‌های یخ‌زده که تنفس در آنها دشوار است، به این روش نامتعارف متکی هستند.

تنفس کلواکال در لاکپشت ها

دسته اصلی لاکپشت ها که به‌طور جدی بر تنفس کلواکال تسلط دارند، لاکپشت‌های رودخانه‌ای هستند. در مقیاس جهانی، حدود دوازگونه گونه لاکپشت رودخانه‌ای وجود دارند که می‌توانند به درستی از این فرآیند تنفسی استفاده کنند که نیمی از آنها در رودخانه‌های استرالیا زندگی می‌کنند. فرانکلین هم‌چنین اضافه کرد که اینها شامل لاکپشت مری ریور و لاک پشت گلو سفید می‌شوند.

با این وجود، برخی از گونه‌های لاکپشت رودخانه‌ای در تنفس کلواکال، بهتر از سایرین عمل می‌کنند. بهترین گونه در این زمینه، لاک پشت رودخانه فیتزروی در استرالیا است که می‌تواند ۱۰۰% انرژی خود را از طریق این تنفس کلواکال تامین کند.

فرانکلین در ادامه گفت:

این قابلیت به آنها اجازه می‌دهد تا به صورت نامحدود در زیر آب بمانند.
اما برای گونه‌های دیگر، تنفس کلواکال تنها مدت زمانی که می‌توانند در زیر آب بمانند تا زمانی که دوباره برای دریافت اکسیژن بر روی خشکی ظاهر شوند را افزایش خواهد داد. برای مثال، به جای ۱۵ دقیقه شیرجه در زیر آب و حبس کردن نفس خود، می‌توانند چندین ساعت زیر آب بمانند.

امکان ماندن در ریز آب برای مدت طولانی برای لاک پشت های رودخانه بسیار مفید است، زیرا ورود به خشکی می‌تواند برای آنها کاری دشوار باشد. فرانکلین افزود:

برای لاک پشتی که در مسیر جریان سریع آب زندگی می‌کنند، رفتن به سطح برای تنفس کمی مشکل است. هم‌چنین نزدیک بودن به بستر رودخانه دوری از شکارچیانی مانند کروکودیل‌ها را آسان‌تر می‌کند.
اجتناب از شکارچیان به خصوص برای بچه لاک پشت ها که ممکن است طعمه‌ای برای پرندگان و ماهی‌های بزرگ باشند، حیاتی است.

فرانکلین در ادامه گفت:

بزرگ‌ترین خطر شکار برای یک لاکپشت در حال تخم‌ریزی، شنا کردن از اعماق رودخانه به سمت سطح و خشکی است. لاکپشت‌ های نوجوان معمولا در تنفس کلواکال بسیار بهتر از بزرگسالان عمل می‌کنند که به آنها اجازه می‌دهد زمان بیش‌تری را در نزدیکی رودخانه صرف کنند تا وقتی‌که به اندازه کافی بزرگ شوند و بتوانند به طور مکرر به سطح آب بروند. به گفته فرانکلین، در نتیجه احتمالا گونه‌های دیگر لاکپشت‌ های رودخانه‌ای جوان نیز قادر به تنفس کلواکال هستند، اما با گذر زمان و افزایش سن، به مرور این توانایی را از دست می‌دهند.

با این حال، تنفس کلواکال بسیار کم‌تر از تنفس هوازی کارآمد است زیرا پمپاژ آب به داخل بورس، به انرژی زیادی نیاز دارد که باعث کاهش خالص انرژی دریافتی لاک پشت ها می‌شود. فرانکلین در ادامه گفت:

زمانی‌که هوا را تنفس می‌کنیم، عملا نیازی به صرف انرژی نیست. زیرا این گازها سبک هستند و آزادانه در داخل و خارج ریه‌های ما جریان دارند. اما حالا تصور کنید که می‌خواهید یک مایع چسبناک را پشت سر هم تنفس کنید. آب حدود ۲۰۰ برابر کم‌تر از یک حجم مساوی از هوا اکسیژن دارد، بنابراین لاک پشت ها باید مقدار بیش‌تری از آن را پمپاژ کنند تا به همان میزان اکسیژن کافی را به دست آورند.
هم‌چنین هنگامی که اکسیژن در سراسر پوست بورس و جریان خون منتشر می‌شود، یون‌های سدیم و کلرید (ذرات باردار) داخل پاپیلاها که برای عملکرد سلول‌های حیاتی هستند، در جهت مخالف به داخل آب پخش می‌شوند که این امر مانع از عملکرد صحیح سلول‌ها خواهد شد. برای مقابله با این مشکل، لاکپشت ها از پمپ‌های ویژه‌ای بهره می‌گیرند که یون‌های از دست رفته را به داخل سلول‌ها می‌مکند تا سطح یون طبیعی را حفظ کنند. این فرآیند که «تنظیم اسمزی» لقب گرفته، به انرژی اضافی نیاز دارد، بنابراین انرژی خالص حاصل از تنفس کلواکال را کاهش می‌دهد.

گیر افتادن لاکپشت‌ها در زیر یخ

هم‌چنین حدود شش یا هفت گونه از لاک پشت های آب شیرین با قابلیت خواب زمستانی، در سراسر آمریکای شمالی وجود دارند که قادر به تنفس کلواکال در شرایط محدودتری نیز هستند. این گونه‌ها، مانند لاک‌پشت بلندینگ، ماه‌های سرد سال را در زیر لایه‌هایی از یخ درون حوضچه‌ها سپری می‌کنند.

جکی لیتزگوس، بوم‌شناس حیات وحش دانشگاه لورنتین در انتاریو، در این باره گفت:

برخی از این لاکپشت ها بیش از ۱۰۰ روز در زیر یخ هستند، بدون آنکه حتی یک بار قادر به تنفس هوا باشند. در عوض، آنها می‌توانند از طریق بورس و هم‌چنین با غرغره کردن آب در گلوی خود که به «پمپ باکال» معروف است، اکسیژن مورد نیاز خود را جذب کنند.
از سوی دیگر، فرانکلین معتقد است که تنفس کلواکال لاکپشت های زمستانی، بسیار محدودتر از آنچه توسط گونه‌های رودخانه‌ای انجام می‌شود، به نظر می‌رسد. لاکپشت های قادر به خواب زمستانی، به جای پمپاژ فعال آب به بورس خود مانند گونه‌های ساکن رودخانه، اکسیژنی را دریافت می‌کنند به طور غیرفعال در سراسر پوست بورس منتشر می‌شود. این فرآیند بیش‌تر شبیه تنفس پوستی است که از طریق پوست حیوانات پخش می‌شود و دوزیستان، خزندگان و در ظرفیت محدود، برخی از پستانداران از جمله انسان قادر به انجام آن هستند.

لاکپشت های زمستانی به دلیل کاهش شدید سرعت متابولیسم آنها، قادر به ادامه حیات از طریق نوع غیرفعال تنفس کلواکال هستند. بدین معنا که آنها به انرژی کم‌تر و در نتیجه اکسیژن دریافتی کم‌تری نیاز دارند.

لیتزگوس اضافه کرد:

لاکپشت‌های زمستانی در حالی که زیر یخ هستند، تحرک خاصی ندارند، آنها دمای بدن خود را نزدیک به انجماد نگه می‌دارند و می‌توانند به تنفس بی‌هوازی که آخرین راه‌حل برای ایجاد انرژی بدون اکسیژن در صورت کمبود آن است، روی آورند.