Boa constrictor jagen bekanntermaßen, indem sie ihre Beute überfallen und die gefangenen Tiere dann mit ihren Muskelwindungen zu Tode quetschen.
Aber wie eine Boa ihren Körper um ein Opfer einschnürt und den Blutfluss zum Gehirn dieses Tieres abschneidet , wie vermeidet die Schlange, die ganze Luft aus ihren eigenen Lungen zu quetschen und dabei zu ersticken?
Es stellt sich heraus, dass eine Boa Constrictor laut einer am 24. März 2022 im Journal of Experimental Biology veröffentlichten Studie schnell anpassen kann, welchen Abschnitt ihres Brustkorbs sie zum Atmen verwendet (JEB). Wenn also eine Boa ein Eichhörnchen oder eine Ratte mit der vorderen Hälfte ihres Körpers fängt, benutzt die Würgeschlange die Rippen weiter unten an ihrem nudelartigen Körper, um weiter zu atmen, während sie das Nagetier zerquetscht. Und ebenso übernehmen die näher am Kopf des Tieres liegenden Rippen, wenn die hinteren Rippen gerade gegen ein bewegungsunfähiges Tier gedrückt werden.
"Verengung ist ein unglaublich energetisch anstrengendes Verhalten und erfordert mit ziemlicher Sicherheit einen hohen Sauerstoffbedarf", sagte David Penning, Assistenzprofessor für Biologie an der Missouri Southern State University, der nicht an der Studie beteiligt war. Die neue Forschung "hilft, einige der Verwirrungen darüber zu entpacken, wie die Sauerstoffaufnahme während dieses Besteuerungsprozesses erfolgt."
„Ich denke, dass diese Arbeit nicht nur enthüllen kann, wie Boas während der Konstriktion atmen, sondern auch, um größere Schlussfolgerungen über die Boa Constrictor hinaus zu ziehen“, sagte Penning in einer E-Mail gegenüber WordsSideKick.com. „Wir wissen nicht nur sehr wenig darüber, wie Schlangen funktionieren, wir wissen auch ebenso wenig über die tatsächlichen metabolischen Anforderungen der meisten ihrer Aktivitäten.“
Entwicklung der Schlangenlunge
Diese Fähigkeit, zu kontrollieren, welcher Abschnitt ihres Brustkorbs an der Atmung beteiligt ist, hat es Boas wahrscheinlich ermöglicht, sich zu ihren gegenwärtigen Formen zu entwickeln, sagte der Erstautor der Studie, John Capano, ein Postdoktorand am Department of Ecology, Evolution, and Organismal Biology an der Brown University. "Es sieht nicht so aus, als könnte man eine Verengung entwickeln, um wirklich große Dinge zu töten, wenn man die Lungenbeatmung beeinträchtigt", sagte Capano.
Diese präzise Atmungsstrategie hilft Boas wahrscheinlich auch, den Prozess des Schluckens und Verdauens großer Beute zu überleben, da diese kräftigen Mahlzeiten die Bewegung der Rippen der Tiere von innen einschränken, sagte Capano gegenüber WordsSideKick.com. In ihrem Bericht theoretisieren die Autoren der Studie, dass andere Schlangenarten wahrscheinlich dieselbe Atemmethode verwenden und dass sich die Methode wahrscheinlich zusammen mit den hochbeweglichen Schädeln von Schlangen entwickelt hat, die sich verrenken, damit die Tiere ihre Kiefer um riesige Beute wickeln und sie schlucken können ein Schluck, fügte er hinzu.
Im Gegensatz zu Menschen haben Schlangen kein Zwerchfell , die großen, kuppelförmigen Muskeln, die sich zusammenziehen und abflachen, um die Lunge einer Person zu öffnen um sich auszudehnen und mit Luft zu füllen und dann die Lungen zu entspannen und zusammenzudrücken, um Luft herauszudrücken. Stattdessen verwenden Schlangen Muskeln, die an ihren Rippen befestigt sind, um das Volumen ihres Brustkorbs zu verändern und Luft in die und aus der Lunge zu lassen.
Wenn Tiere mit ihrem Brustkorb atmen, verwenden sie normalerweise kleine Muskeln, die Zwischenrippen genannt werden und zwischen benachbarten Rippen verlaufen, sagte Capano. Diese Tiere verwenden die Zwischenrippenmuskeln, um ganze "Blöcke" von Rippen auf einmal zu bewegen, anstatt eine fein abgestimmte, unabhängige Kontrolle über einzelne Rippenknochen zu haben.
Im Vergleich dazu verwenden Boas und andere Schlangen hauptsächlich die Levator Costae-Muskeln zum Atmen. Jeder Levator Costa verläuft von der Wirbelsäule zu einer der mehr als 400 Rippen der Schlange. In ihrer neuen Studie enthüllte das Team, wie jeder Levator Costa „Bewegungen im Grunde viel diskreter steuern kann“, sagte Capano. "Es kann nur diese einzelne Rippe anheben." Wenn sich ein Levator Costa zusammenzieht, zieht er die Rippe zurück, wie eine Tür an einem Scharnier, und bewirkt gleichzeitig, dass sich der Knochen leicht dreht. Diese feinen Bewegungen steuern, wann und wo sich die Lungen der Schlangen aufblasen können.
Alle Schlangen haben eine voll entwickelte rechte Lunge, aber je nach Art kann eine Schlange entweder eine schwache linke Lunge oder gar keine linke Lunge haben, so ein Bericht aus dem Jahr 2015 in der Zeitschrift PLOS One . Boa Constrictors fallen in die erste Gruppe, da sie einen winzigen linken Lungenflügel und einen langen rechten Lungenflügel haben, der ungefähr ein Drittel so lang ist wie der Körper der Schlange, stellt der JEB-Bericht fest.
Das vordere Drittel der langen Lunge, das dem Kopf der Schlange am nächsten liegt, enthält Gewebe, das einen Gasaustausch durchführen kann, was bedeutet, dass es Sauerstoff in den Blutkreislauf abgeben und Abfallprodukte wie Kohlenstoff entfernen oder ausatmen kann Dioxid. Die hinteren zwei Drittel der Lunge können keinen Gasaustausch durchführen und sind im Wesentlichen „nur ein Beutel“, sagte Capano.
Wissenschaftler haben unterschiedliche Theorien über die Funktion dieser beutelartigen Region, aber die neue Studie unterstützt die Idee, dass sie als eine Art Blasebalg fungiert, der dabei hilft, Luft durch den vorderen, gasaustauschenden Teil der Lunge zu saugen, sagte Capano. Wenn sich also die Vorderseite der Lunge nicht vollständig ausdehnen kann – wenn die Boa damit beschäftigt ist, einen Snack zu bändigen – kann die Rückseite der Lunge immer noch Luft durch das Gewebe ziehen und einen Gasaustausch ermöglichen.
„Selbst wenn sich Ihre vordere [Lunge] nicht bewegen kann oder wenn etwas sie zerquetscht, können Sie immer noch Luft durchziehen“, sagte Capano. "Und dann ziehen Sie dadurch immer noch sauerstoffreiche Luft durch Ihr Gefäßgewebe."
Das Team fand heraus, dass Boa Constrictors diese einzigartige Atmungsmethode nutzten, indem sie erwachsenen Boas in ihrem Labor Blutdruckmanschetten anlegten, um die Bewegung einiger Rippen der Schlangen einzuschränken. Das Team verwendete verschiedene Techniken, um den Luftstrom in und aus den Lungen der Schlangen und die elektrische Aktivität verschiedener Muskeln zu messen. Sie verwendeten auch eine Technik namens „Röntgenrekonstruktion der Bewegungsmorphologie“ (XROMM), um in Echtzeit zu verfolgen, wie sich die Rippen der Schlangen bewegten.
Die Verwendung von XROMM beinhaltete das Anbringen kleiner Metallmarker auf einigen Rippen der Schlangen und das anschließende Scannen der Tiere von der Seite und von oben, während sie sich bewegten. Durch die Kombination des Filmmaterials aus beiden Blickwinkeln erfasste das Team, wie sich die Rippen in drei Dimensionen bewegten, und erstellte detaillierte Modelle des Brustkorbs in Bewegung, sagte Capano.
Die neue Studie erfasst sehr gut, wie sich die Bewegung der Rippen der Boas als Reaktion auf die Blutdruckmanschette ändert, die von allen Seiten auf das Tier drückt, sagte Penning. Wenn eine Schlange ein Tier tatsächlich einschnürt, leistet die Seite der Schlange, die mit der Beute in Kontakt kommt, „wahrscheinlich den Großteil der Arbeit, indem sie Kraft ausübt“, während die andere Seite der Schlange im Vergleich dazu weniger komprimiert sein kann. bemerkte er.
Es kann also geringfügige Unterschiede geben, wie die Schlangen ihre Atmung anpassen, um den Druck der Manschette aufzunehmen, im Vergleich dazu, wenn sie Beute erdrosseln. Penning sagte, er wäre daran interessiert, dass diese Unterschiede in Zukunft untersucht werden. Mit Blick auf die Zukunft sagte Capano, er interessiere sich dafür, zu untersuchen, wie Boas und andere Schlangen ihre Rippen während verschiedener dynamischer Verhaltensweisen wie dem Rutschen bewegen.