Wie und was Schildkröten unter Wasser und an Land atmen, die Atmungsorgane von Meeres- und Landschildkröten

Es wird allgemein angenommen, dass Rotohr- und andere Schildkröten unter Wasser wie Fische atmen – mit Kiemen. Das ist ein Irrglaube – alle Arten von Schildkröten sind Reptilien und atmen sowohl an Land als auch im Wasser auf die gleiche Weise – mit Hilfe der Lunge. Aber die spezielle Art der Atmungsorgane dieser Tiere ermöglicht ihnen einen sparsameren Umgang mit Sauerstoff, sodass sie Luft speichern und lange unter Wasser bleiben können.

Atemsystemgerät

Bei Säugetieren, einschließlich Menschen, dehnt sich beim Atmen das Zwerchfell aus und Luft wird von der Lunge aufgenommen – dies geschieht durch bewegliche Rippen. Bei Schildkröten sind alle inneren Organe von einer Schale umgeben und der Brustbereich ist unbeweglich, sodass der Vorgang des Luftholens völlig anders ist. Das Atmungssystem dieser Tiere besteht aus folgenden Organen:

• äußere Nasenlöcher – durch sie wird eingeatmet;
• innere Nasenlöcher (werden als Choanas bezeichnet) – befinden sich im Himmel und neben der Kehlkopffissur;
• Dilatator – ein Muskel, der den Kehlkopf beim Ein- und Ausatmen öffnet;
• kurze Luftröhre – besteht aus knorpeligen Ringen, leitet Luft zu den Bronchien;
• Bronchien – verzweigen sich in zwei Teile, die Sauerstoff zu den Lungen leiten;
• Lungengewebe – befindet sich an den Seiten und besetzt den oberen Teil des Körpers.

Die Atmung der Schildkröte erfolgt dank zweier Muskelgruppen im Bauch. Reptilien haben kein Zwerchfell, das die inneren Organe von der Lunge trennt; Beim Einatmen drücken die Muskeln die Organe einfach weg, sodass das schwammige Lungengewebe den gesamten Raum ausfüllen kann. Beim Ausatmen findet eine umgekehrte Bewegung statt und der Druck der inneren Organe bewirkt, dass sich die Lunge zusammenzieht und die ausgestoßene Luft ausstößt.

Oft sind auch die Pfoten und der Kopf aktiv in den Prozess eingebunden – durch das Einziehen verkleinert das Tier den inneren Freiraum und drückt Luft aus der Lunge. Das Fehlen eines Zwerchfells verhindert die Bildung von Gegendruck in der Brust, sodass eine Schädigung der Lunge den Atmungsprozess nicht stoppt. Dank dessen können Schildkröten überleben, wenn die Schale bricht.

Die Luftansaugung erfolgt immer durch die Nasenlöcher. Wenn die Schildkröte ihr Maul öffnet und versucht, durch das Maul zu atmen, ist dies ein Krankheitszeichen.

Geruch

Dank der komplexen Struktur des Atmungssystems atmen Schildkröten nicht nur, sondern erhalten über ihren Geruchssinn Informationen über die Welt um sie herum. Gerüche sind die Hauptinformationsquelle dieser Tiere – sie sind notwendig für die erfolgreiche Nahrungsaufnahme, die Orientierung in der Umgebung und die Kommunikation mit Verwandten. Die Geruchsrezeptoren befinden sich in den Nasenlöchern und im Mund des Tieres, daher zieht die Schildkröte aktiv die Muskeln des Mundbodens zusammen, um Luft aufzunehmen. Die Ausatmung erfolgt durch die Nasenlöcher, manchmal mit einem scharfen Geräusch. Oft sieht man, wie das Tier gähnt – auch das gehört zum Riechen.

Das Gerät des Atmungssystems sowie das Fehlen von Zwerchfellmuskeln machen das Husten unmöglich. Daher kann das Tier Fremdkörper, die in die Bronchien eingedrungen sind, nicht selbstständig entfernen und stirbt meistens an Lungenentzündungsprozessen.

Wie viele Schildkröten können nicht atmen

Beim Schwimmen nahe der Wasseroberfläche steigen Schildkröten regelmäßig an die Oberfläche, um Luft zu holen. Die Anzahl der Atemzüge pro Minute hängt von der Tierart, dem Alter und der Größe des Panzers ab. Die meisten Arten atmen alle paar Minuten durch – Meeresarten steigen alle 20 Minuten an die Oberfläche. Aber alle Arten von Schildkröten können bis zu mehreren Stunden die Luft anhalten.

Dies ist aufgrund des großen Volumens an Lungengewebe möglich. Bei der Rotohrschildkröte nehmen die Lungen 14 % des Körpers ein. Daher kann das Tier mit einem Atemzug mehrere Stunden lang unter Wasser Sauerstoff gewinnen. Wenn die Schildkröte nicht schwimmt, sondern bewegungslos auf dem Boden liegt, wird Sauerstoff noch langsamer verbraucht, es kann fast einen Tag dauern.

Im Gegensatz zu aquatischen Arten führen Landschildkröten den Atmungsprozess aktiver durch und nehmen bis zu 5-6 Atemzüge pro Minute.

Ungewöhnliche Atemwege

Neben der normalen Atmung durch die Nasenlöcher können die meisten Vertreter von Süßwasserarten Sauerstoff auf andere Weise erhalten. Sie können hören, dass Wasserschildkröten durch ihr Gesäß atmen – so eine einzigartige Art und Weise gibt es wirklich, und diese Tiere werden „bimodal atmend“ genannt. Spezielle Zellen, die sich sowohl im Rachen des Tieres als auch in der Kloake befinden, können Sauerstoff direkt aus dem Wasser aufnehmen. Das Einatmen und Ausstoßen von Wasser aus der Kloake erzeugt einen Vorgang, den man wirklich als „Beuteatmung“ bezeichnen kann – einige Arten machen mehrere Dutzend solcher Bewegungen pro Minute. Dadurch können die Reptilien bis zu 10-12 Stunden lang tiefe Tauchgänge machen, ohne an die Oberfläche zu steigen.

Der prominenteste Vertreter mit einem doppelten Atmungssystem ist die Fitzroy-Schildkröte, die im gleichnamigen Fluss in Australien lebt. Diese Schildkröte atmet buchstäblich unter Wasser, dank spezieller Gewebe in Kloakenbeuteln, die mit vielen Gefäßen gefüllt sind. Dies gibt ihr die Möglichkeit, bis zu mehreren Tagen nicht an die Oberfläche zu treiben. Der Nachteil dieser Atemmethode sind die hohen Anforderungen an die Reinheit des Wassers – das Tier kann keinen Sauerstoff aus einer trüben Flüssigkeit bekommen, die mit verschiedenen Verunreinigungen verunreinigt ist.

Der Prozess der anaeroben Atmung

Nach dem Einatmen sinkt die Schildkröte langsam ab, die Prozesse der Sauerstoffaufnahme aus der Lunge in das Blut werden für die nächsten 10-20 Minuten fortgesetzt. Kohlendioxid reichert sich an, ohne Reizungen zu verursachen, ohne dass ein sofortiges Ausatmen erforderlich ist, wie bei Säugetieren. Gleichzeitig wird die anaerobe Atmung aktiviert, die im Endstadium der Absorption den Gasaustausch durch das Lungengewebe ersetzt.

Während der anaeroben Atmung werden Gewebe verwendet, die sich hinten im Rachen in der Kloake befinden – die Schichtung lässt diese Polster wie Kiemen aussehen. Es dauert nur wenige Sekunden, bis das Tier Kohlendioxid entfernt und beim Aufsteigen wieder Luft einatmet. Die meisten Arten atmen scharf ins Wasser aus, bevor sie ihren Kopf über die Oberfläche heben und Luft durch ihre Nasenlöcher aufnehmen.

Die Ausnahme bilden Meeresschildkröten – ihre Atmungsorgane enthalten kein Gewebe in der Kloake oder im Kehlkopf. Um also Sauerstoff zu bekommen, müssen sie an die Oberfläche schweben und Luft durch ihre Nasenlöcher einatmen.

Atmen im Schlaf

Einige Schildkrötenarten verbringen ihren gesamten Winterschlaf unter Wasser, manchmal in einem Teich, der vollständig mit einer Eisschicht bedeckt ist. Die Atmung während dieser Zeit erfolgt anaerob durch die Haut, Senkgruben und spezielle Auswüchse im Kehlkopf. Alle Körperprozesse während des Winterschlafs verlangsamen oder stoppen, sodass Sauerstoff nur zur Versorgung von Herz und Gehirn benötigt wird.