Ящерицы дышат головой

Вот какие бывают интересные животные. Оказывается, есть ящерицы способные дышать под водой. И кажется, что они это делают головой. Казалось бы, почти все дышат через ротовое отверстие. Но тут образуется воздушный пузырёк на верхней части головы ящерицы. Даже хорошо изученное животное может удивить ученых – доказано анолисами, отличными ныряльщиками из мира пресмыкающихся.

В Карибском бассейне и южной части Северной Америки живут ящерицы из рода анолисов – Anolis oxylophus. Некоторые из них могут надолго оставаться под водой – минут на 15. Долгое время считалось, что рептилии просто задерживают дыхание, но относительно недавно две научные группы провели исследования – и обнаружили новое (и удивительное!) свойство анолисов.

Биологи Нил Лосин (Neil Losin) и Нейт Даппен (Nate Dappen) работали над документальным фильмом для научно-популярного канала Smithsonian. Героем их сюжета, снятого в Коста-Рике, стала ящерица Anolis oxylophus. На глазах у кинематографистов она нырнула – и провела на дне примерно десять минут. Уже после, пересматривая отснятый материал, исследователи заметили крошечный пульсирующий пузырек воздуха в верхней части головы ящерицы.

Это позволяет сравнить ее с дайвером, который при погружении дышит с помощью ребризера (аппарата, который очищает выдыхаемый воздух от углекислого газа и насыщает кислородом). Способность циклично использовать запасы воздуха – редкость для наземных позвоночных. Нечто подобное демонстрируют, например, пауки-серебрянки (лат. Argyroneta aquatica): их «акваланг» – это тонкий слой воздуха на поверхности тела. Однако способности анолисов не изучены подробно.

Родственный вид, игуану Anolis aquaticus изучала биолог Бингемтонского университета Линдси Сверк (Lindsey Swierk). Еще в 2015 году она заметила, как ящерка, спасаясь от хищника, нырнула в реку и провела там 16 минут. Решив узнать механизмы подводного дыхания этих животных, Линдси установила видеокамеру. Это позволило разглядеть, что на морде животного появляется и опадает надутый воздухом кожный мешок.

Линдси предполагает, что на голове и шее рептилии есть «карманы», в которых задерживается воздух. Она планирует продолжить свои исследования, чтобы понять процесс точнее. 

Что может делать из углекислого газа кислород, необходимый для работы организма? Химические вещества или бактерии.

Но что насчёт анабиоза? Ни чего не сказано по этому поводу. Может эти ящерецы и в это состояние впадают. Так как запасы воздуха могут не справится с потенциальным потребление кислорода. А тут и температура меняется, в воде однозначно прохладней чем на воздухе.

Значит ящерицы погружаясь под воду могут задействовать процессы анабиоза. А уже второе дело, они фильтруют переработанный воздух или используют запасы из внутренних полостей.

Анабиоз — временное замедление или прекращение жизненных процессов в организме под воздействием внешних или внутренних факторов. При этом дыхание, сердцебиение и другие жизненные процессы замедленны настолько, что могут быть обнаружены только с помощью специальной аппаратуры.

Рептилии – эктотермные животные, температура их тела поддерживается в основном за счет факторов внешней среды, они не имеют более или менее значимого эндогенного механизма для повышения температуры тела. Практически все аспекты жизнедеятельности рептилий оказываются температурно зависимыми: биохимия, физиология, поведение, экология и т. п, поэтому регулирование температуры тела для пресмыкающихся – одна из самых главных задач в обеспечении их жизнедеятельности.

Этот принцип необходим, в частности, для энергетической оптимизации работы ферментных систем организма (Черлин, 1990, 2012в), способствует более интенсивной работе внутренних органов, анализаторов, а также энергообеспеченности активности на клеточном уровне (Черлин, 1988в,  2014). Эта стабилизация может осуществляться либо за счет тепловых факторов внешней среды, либо за счет эндогенной теплопродукции. Рептилии демонстрируют максимальное среди позвоночных животных развитие эффективной терморегуляции за счет экзогенных тепловых факторов благодаря, прежде всего, прекрасно развитому комплексу терморегуляционного поведения. Отчасти поэтому они – высшие эктотермы.

Следовательно, важная направленность терморегуляции рептилий – поддержание определенной суточной и сезонной динамики температуры тела, в рамках которых должен иметься промежуток времени с высокой температурой тела. Эта необходимость периодически нагреваться наблюдается практически у всех пресмыкающихся. Бывают, правда, и крайне редкие исключения. Например, высокоспециализированные виды, населяющие «холодные» географические области, которые вообще крайне редко прогреваются солнцем, – бирманская гадюка Azemiops feae, или живущая в перманентно «холодных» стациях бразильская змеиношейная черепаха Hydromedusa maximiliani, или мадагаскарские гекконы рода Uroplatus и др.

Хотя и здесь не все так однозначно. По устному сообщению известного террариумиста и герпетолога С. Рябова (Московский зоопарк), при содержании в неволе, например, бирманских гадюк, которые, действительно, в природе практически никогда не греются (во всяком случае, никто и никогда этого не наблюдал у этих облигатно ночных змей), выясняется следующее: когда в террариуме им предоставляется возможность нагреваться, они делают это с большим удовольствием и подолгу. Правда, при этом они в 100 % случаев через короткое время погибают в результате бурного развития у них гельминтов.

Другой аспект терморегуляции у рептилий направлен на реализацию закона автономизации жизнедеятельности живой системы: эволюционное развитие живых систем направлено на уменьшение зависимости их жизнедеятельности от внешних для них факторов (Черлин, 2012б).

Реализация этого закона выражается в своеобразной форме связи температуры тела рептилий со средой: благодаря активному использованию и развитию специфических комплексов физиологических и поведенческих регуляторных реакций рептилии

1) усиливают оперативную связь температуры тела с микроклиматическими термальными факторами среды, но за счет этого одновременно

2) ослабляют зависимость своей жизнедеятельности от климатических условий географического региона обитания.

Таким образом, еще одна важная направленность терморегуляции рептилий – удовлетворение эндогенных потребностей рептилий во временной стабилизации температуры тела в течение некоторой части суток и в реализации суточной и сезонной динамики температуры тела за счет максимально эффективной, оперативной связи температуры тела с тепловыми факторами среды (тепловые факторы среды – факторы, влияющие на температуру тела животного путем теплового излучения, конвекции и теплообмена при контакте).

Кстати, совсем недавно нашли первую теплокровную ящерицу

Долгое время считалось, что все современные млекопитающие и птицы могут поддерживать температуру своего тела выше температуры окружающей среды за счёт самостоятельной выработки энергии, в то время как остальные обитатели планеты лишены такой способности. Рыбы, рептилии и земноводные вынуждены поглощать тепло из окружающей среды, и остывают (замедляют обмен веществ) при отсутствии внешних источников.

Правда, со временем биологи выяснили, что такая классификация животного мира не совсем однозначна. Сначала были найдены первые холоднокровные млекопитающие (голые землекопы), а затем полноценно теплокровная рыба (обыкновенный опах).

На этом фоне между биологами продолжается дискуссия о том, когда впервые возникла эндотермность, и могли ли динозавры быть теплокровными.

В новом исследовании канадские и бразильские учёные, возможно, нашли ключ к разгадке этой эволюционной тайны. Группа под руководством Гленна Теттерселла (Glenn Tattersall) из Университета Брока обнаружила, что аргентинский чёрно-белый тегу (Alvator merianae), обладает сезонной теплокровностью. Эта ящерица длиной до 90 сантиметров обитает на большей части Южной Америки и хорошо известна биологам. Большую часть года, как и многие другие рептилии, тегу днём греются на солнце, а ночью прячутся в норах и остывают.

Но каково же было удивление учёных, когда с помощью датчиков и тепловых камер они выяснили, что в сезон размножения, с сентября по декабрь, в утренние часы частота дыхания и ритм сердечных сокращений животного увеличиваются, и их температура вырастает, становясь выше на целых десять градусов по Цельсию выше температуры в норе. Это открытие было столь неожиданным, что исследователи потратили три года на то, чтобы подтвердить результаты.

В своих экспериментах Теттерселл и его коллеги на протяжении нескольких дней ограничивали ящерицам доступ к солнечному свету и пище, но те по-прежнему нагревались в предрассветные часы.

Учёные ещё не выяснили принцип работы этого природного механизма, но они предполагают, что тепло генерируют быстрые сокращения мышц и органов, вызванные выделением неустановленного на данный момент гормона. Подобным способом могут временно повышать свою температуру и другие рептилии. Например, самки питонов с помощью мышечных сокращений нагревают яйца. Но если в других случаях речь идёт о краткосрочном изменении температуры на несколько градусов, у тегу особи обоих полов могут нагреваться сразу на десять градусов по Цельсию и многократно.

Учёные считают, что южноамериканские ящерицы представляют собой промежуточное звено между холоднокровными и теплокровными животными. Повышение температуры тела в период размножения увеличивает их активность при поиске партнёра, ускоряет развитие яиц и позволяет внимательнее заботиться о потомстве. Возможно, точно такими же способностями обладали и некоторые виды динозавров, а затем в ходе эволюции эндотремность стала постоянной у предков современных птиц и млекопитающих.

Подробные результаты исследования представлены в статье, которая была опубликована в журнале Science.

Как говорится в известном фильме, жить захочешь не так раскорячишься. И под водой научишься дышать и из холоднокровного станешь теплокровным.

Источники:

ru.wikipedia.org/wiki/Анабиоз

nauka.vesti.ru/article/1043767

nat-geo.ru/nature/yashcheritsy-kotorye-umeyut-dyshat-pod-vodoy-video/