致命絞纏 蛇之呼吸-科學人雜誌
演化

致命絞纏 蛇之呼吸

2022-08-01 費雪(Lars Fischer)、湯普森(Joanna Thompson)
蛇猛力擠壓獵物時,自己如何不窒息?
▲ 紅尾蚺 (影像來源:Paul Starosta/Getty Images)

當紅尾蚺(boa constrictor)和其他具絞纏能力的蛇類以致命纏繞困住獵物時,不僅在對獵物施加壓力,也會擠到自己的肺部。近期研究顯示,這些特別的爬行類以複雜的呼吸方式避免自己窒息。

蛇類不像哺乳動物只靠一塊橫膈肌讓肺部脹大,而是運用極長的胸廓(rib cage)周圍的一連串肌肉。但擠壓正在掙扎的獵物同時會限制這些肌肉活動,科學家長久以來對蛇類如何在這種矛盾現象中存活相當困惑。

美國布朗大學的卡帕諾(John Capano)領導的研究團隊在今年3月《實驗生物學期刊》發表研究指出,紅尾蚺可隨意在胸腔未受阻礙的任何部位選擇移動單一肋骨的肌肉。因此,牠們肺部的各個小區域能發揮類似幫浦的作用,使吸入的空氣流過受擠壓的部位,盡可能吸入最多的氧。卡帕諾說:「許多情況下,若紅尾蚺沒有讓空氣流經(肺部受擠壓的地方),那些區域就有可能會整個塌陷下去。」

為探究此一過程,研究人員以測量血壓時使用的壓脈帶包覆住紅尾蚺,施壓於胸部的某些部位,接著以固定在口鼻處的小型面罩測量呼吸流量。然而,那些蛇顯然相當抗拒面罩。卡帕諾說:「艱巨挑戰之一,就是得讓動物配合使用實驗設備。」

研究人員之後還是觀察到,身上綁了壓脈帶的紅尾蚺如何進行選擇性呼吸來攝入足夠空氣。電生理活動和X光影像的記錄證實,神經脈衝有策略地活化了未受縛區域的特定肌肉。那些蛇甚至沒有嘗試用胸廓的受縛部位呼吸,只用仍可移動的肋骨上的肌肉。研究人員認為,這種能力是蛇類在演化史早期發展出來,如此一來,牠們就能吞入比自己體型更大的獵物。

巴西聖保羅大學(University of Sao Paulo)研究蛇的狄紹薩(Eletra de Souza)未參與此項研究,她評論:「論文作者做了非常聰明的生物力學實驗。蛇的骨骼和形態適應總會出乎我意料。這些動物沒有四肢還能擁有如此好的因應能力,真是奇妙。」


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