潜水蜥蜴利用气泡在水下呼吸并躲避捕食者

介绍世界上最小(也是最顽强)的潜水员：根据纽约州立大学宾汉姆顿大学的最新研究，一种半水生蜥蜴在其鼻孔上产生一种特殊的气泡，以便在水下呼吸并躲避捕食者。

林赛·斯沃克是宾汉姆顿大学生物科学助理研究教授，她研究的是水蜥蜴，这是一种半水生蜥蜴，生活在哥斯达黎加南部的热带森林中。她之前曾记录过这种蜥蜴在水下使用气泡的情况。当这些蜥蜴感到受到捕食者的威胁时，它们会潜入水下，并在头顶上吹气泡。

“我们知道它们可以在水下呆很长时间。我们还知道它们从气泡中吸取氧气，”斯维尔克说。“我们不知道这个气泡在呼吸过程中是否真的发挥了作用。蜥蜴这样做是否只是皮肤特性的副作用或呼吸反射，或者这个气泡实际上是否允许它们在水下呆得比没有气泡时更长?”

为了研究气泡在呼吸过程中是否发挥了功能性作用，还是仅仅是副产品，斯维尔克在蜥蜴的皮肤表面涂抹了一种可以防止气泡形成的物质。这篇题为《新型再呼吸适应延长半水生蜥蜴的潜水时间》的论文发表在《生物学快报》上。

“蜥蜴的皮肤是疏水性的。通常，这使得空气能够紧紧地粘在皮肤上，从而形成气泡。但是当你用润肤剂覆盖皮肤时，空气不再粘附在皮肤表面，所以气泡就无法形成，”斯维尔克说。

斯威尔克记录了蜥蜴产生的气泡数量以及它们在水下停留的时间，并将其与允许正常呼吸的对照组蜥蜴进行了比较。她发现对照组的蜥蜴在水下停留的时间比气泡形成功能受损的蜥蜴长 32%。

“这真的很重要，因为这是第一个真正展示气泡适应性意义的实验。重复呼吸气泡可以让蜥蜴在水下呆更长时间。之前，我们对此有所怀疑——我们看到了一种模式——但我们并没有真正测试它是否发挥了功能性作用，”斯威尔克说。

研究证实，气泡可以帮助蜥蜴在水下停留更长时间，为它们提供躲避掠食者的庇护所。

“蜥蜴就像森林里的鸡块。鸟儿吃它们，蛇也吃它们，”斯维克说道。

“因此，通过跳入水中，它们可以躲避许多捕食者，而且它们在水下可以保持静止。它们在水下的伪装也相当好，它们会一直待在水下直到危险过去。我们知道它们可以在水下待至少 20 分钟，但可能更长。”

一种半水生蜥蜴的鼻孔上方会产生一种特殊的气泡，以便在水下呼吸并躲避捕食者。图片来源：Lindsey Swierk

接下来，斯维尔克想要弄清楚蜥蜴是否将气泡用作所谓的物理鳃。使用气泡在水下呼吸的昆虫有物理鳃。昆虫对氧气的需求较小，从水中扩散到气泡空气中的氧气量足以维持它们的生命。

水蜥蜴可能太大了，无法仅靠扩散到气泡中的氧气来维持生命。斯维尔克的一名研究生亚历山德拉·马丁 (Alexandra Martin) 正在测试一种物理鳃类动作是否能让蜥蜴在水下呆更长时间，方法是改变水中的含氧量并测量其对蜥蜴潜水时间的影响。

斯维尔克表示，这项研究令人兴奋，因为科学家们对脊椎动物气泡的使用了解不多，这可以为仿生材料打开大门，了解一种新的动物行为也很有趣。

“有人跟我说过他们有多喜欢水肺潜水和自由潜水，以及他们对动物如何做同样的事情感兴趣，”斯维尔克说。“所以，通过展示他们喜欢做的事情和自然界进化的事物之间的关系，这是一个让人们对科学产生兴趣的好机会。即使在看似常见的动物身上，你也总能发现新的东西。”