在我们的印象中，哺乳动物和爬行动物作为地球上高级动物的代表，绝大部分都是用嘴和鼻子来呼吸的。而处于向哺乳动物、爬行动物进化的中间阶段-两栖动物，青蛙和蟾蜍在幼年时期是用鳃来呼吸，当长大以后可以用肺和皮肤进行呼吸，从而让它们能够更好地适应陆地和水域环境。 海龟的＂龟息大法＂ 海龟作为一类典型的爬行动物，它们既可以在陆地上、也可以在水底长时间的活动，从其生理结构上看，它们的主要呼吸器官和哺乳动物一样，依靠的都是肺。然而，移动速度非常缓慢的海龟，即使是在水下，也同样可以待很长时间，这比同样在水中生活的哺乳动物-鲸鱼要长得多。那么，海龟是如何在水下憋那么长时间的呢？通过科学家们的研究发现，一些海龟竟然进化出了依靠＂屁股＂呼吸的功能，这妥妥的是＂龟息大法＂呀！ 无论是通过肺、皮肤，还是通过鳃、＂屁股＂等不同方式进行呼吸，动物们的最终目的，都是将一部分的空气挤压进身体内部的特定＂空隙＂中，然后再通过不同的机制将空气中的氧气＂压进＂血管中，然后通过心脏的搏动，将携带着＂养料＂的血液，泵到身体的各个区域，从而保障着机体各项生理活动所需要的能量供给。 对于很多海龟和河龟来说，它们的栖息区域都是海底或者河床，由于它们的移动速度很慢，如果像其他水生动物那样，隔较短的时间上升到水面之上来进行换气，那么这个过程无疑是非常危险的，一方面水体上部的水流速度会相对较快，如果频繁上升到水面，那么就会增大被冲走的风险。另一方面，越靠近水面，就越可能让海龟成为水中猛兽、大型鸟类等天敌的食物，对于幼年的海龟来说，这两个方面的危险更为突出。 所以，在长期的进化中，海龟家族中的大部分成员，都进化出了用＂屁股＂呼吸的能力。为什么＂屁股＂一词要打上引号，因为对于海龟来说，并没有真正的＂屁股＂，它们只有一个称为＂泄殖腔＂的多功能开口，具备的功能包括有性生殖、排出体内废物，当然也包括呼吸。利用＂泄殖腔＂进行呼吸的这种类型，在生物学上被称为＂泄殖腔呼吸＂。 海龟用＂屁股呼吸＂的原理 在这种呼吸过程中，海龟通过泄殖腔这个开口，将周围的水体＂泵入＂内部的两个被称为滑囊的器官，这个器官有点类似＂水肺＂。滑囊在运转时，会通过舒张作用来调节泄殖腔的开口大小，形成类似挤压的作用，从而调节着水体的进出。在此过程中，水体中的氧气便会扩散进入滑囊壁，然后沿着滑囊壁排列的小结构，最终进入海龟的血液中。 不过，由于这种呼吸方式属于海龟的＂辅助＂呼吸功能，受生理和生化作用的限制，其呼吸效率要比正常的用肺呼吸低得多。通常情况下，所有乌龟仍然以肺呼吸为主要方式，只在少数的海龟和河龟，它们的泄殖腔呼吸占比较高，比如费兹洛河龟，它们用＂泄殖腔呼吸＂的吸氧量占总量的比例，能达到40%以上，在极特殊的情况下，例如湍急的河流或冰冻的池塘中，这个比例还会更高。而其他类型的多数龟类，这个比例则只有4%左右。 决定泄殖腔呼吸效率较低的另外一个原因，那就是耗费的能量问题。在陆地上我们用肺呼吸时，由于气体很轻，我们几乎不用消耗什么能量，就可以让气体自由地进出我们的肺部。但是在水体中就不一样了，一方面是水体是一种＂黏稠度＂比空气高得多的物质，另一方面水中的氧气含量要比同体积下的空气少200倍，因此要想维持身体的能量供给，海龟们需要抽进更多的水，才能获得相同数量的氧气。 正因为有这样的限制，处于幼年时期的龟类，它们的泄殖腔呼吸能力要比成年个体强大得多，从而减少频繁地离开河床来到水面所带来的各种危险，从而保障它们顺利长大。不过，在以后成长的过程中，这种能力普遍退化，甚至有的种类会几乎失去这种能力。 那些冬季在水下冬眠的乌龟，则进化出了更为＂逆天＂的＂屁股呼吸＂能力，比如北美的布兰丁龟，它们可以在冬季覆盖冰层的池塘中，＂一口气＂待上好几个月。 在这个过程中，它们的新陈代谢水平大幅下降，所需要的氧气也会大幅减少，相应地在＂泄殖腔呼吸＂上也降低了效率，并不会像平常那样通过滑囊来主动抽进河水，而是被动地进行，即水中的氧气被动地扩散到滑囊壁上，这个过程有点像青蛙的＂皮肤呼吸＂。即使是这样低效率的呼吸方式，也足够冬眠的时候它们享用了！