Punti chiave
- Le tartarughe non hanno tecnicamente il sedere da cui respirare.
- I “sedili” che hanno le tartarughe, tecnicamente non espirano, ma ci sono vicini.
- Un “culo” di tartaruga aiuta a filtrare l’ossigeno nei globuli rossi.
- Le tartarughe hanno quella che è nota come cloaca e non usano un sistema digestivo come fanno gli umani.
Se c’è qualcosa che comunemente credi sia una regola della natura, è probabile che ci sia un animale che la infrange. I polpi hanno nove cervelli per controllare le loro otto zampe e tre cuori per circolare efficacemente verso le loro estremità. Le talpe dal naso a stella sono effettivamente cieche, ma i bizzarri tentacoli che sporgono dal loro naso possono effettivamente creare una sofisticata mappa del mondo che li circonda attraverso il solo tocco.
E una gelatina situata nelle guance degli squali li rende incredibilmente sensibili ai campi elettrici di altre creature. Ma non tutti i fatti animali bizzarri sono veri e l’affermazione che le tartarughe possano respirare dal sedere sembra tra le più assurde. Ma è vero, almeno fino a un certo punto.
Il processo è la respirazione cloacale e costituisce uno degli esempi più affascinanti della natura di selezione naturale all’opera.
Cos’è una Cloaca?
Tecnicamente, le tartarughe non hanno nemmeno il sedere e la cloaca svolge una funzione simile per i loro corpi, sebbene sia più ampia nella sua utilità. Come punto finale del tratto urinario e digestivo, evacua tutti i rifiuti del corpo. La cloaca è anche un’apertura riproduttiva per le femmine, e i maschi di alcune specie la usano al posto di un organo sessuale fallico. Il concetto di cloaca può sembrare estraneo agli umani, ma è più la regola che l’eccezione nel regno animale. Rettili, uccelli e anfibi manifestano tutti cloaca invece di sistemi urinari e digestivi distinti, così come molti tipi di pesci.
La maggior parte dei mammiferi ha evoluto sistemi di scarto più sofisticati della cloaca, anche se ci sono rare eccezioni come la talpa d’oro. E mentre la comunità scientifica non è d’accordo su come si siano sviluppati esattamente questi sistemi di rifiuti separati, possiamo ancora vedere la sua presenza nello sviluppo di embrioni umani e tracce dove una volta esisteva nei marsupiali.
Una tartaruga verde che nuota nel mare. Le tartarughe usano la respirazione cloacale come aggiunta alla respirazione con i polmoni.
©iStock.com/Greg Sullavan
Come funziona la respirazione cloacale?
Allo stesso modo in cui la cloaca tecnicamente non è un sedere, ciò che le tartarughe ne fanno tecnicamente non è respirare. Nonostante ciò, fornisce le stesse risorse di base di cui hanno bisogno tutti gli animali: l’ossigeno. In sostanza, è solo un altro modo in cui la cloaca funge da sistema di smaltimento dei rifiuti per tutti gli usi. Contraendo i loro muscoli cloacali, possono inalare l’acqua più o meno allo stesso modo in cui il nostro respiro inala l’aria. L’acqua viene quindi trasportata a una coppia di organi noti come borse che funzionano in modo simile ai polmoni, con i tessuti unici che estraggono l’ossigeno dall’acqua ed espellono l’idrogeno indesiderato. L’ossigeno quindi filtra attraverso il tessuto nel flusso sanguigno dove viene trasportato al resto del corpo. Lo scenario può sembrare poco familiare, ma il percorso è sempre lo stesso.
Perché le tartarughe usano la respirazione cloacale?
La semplice risposta è che le tartarughe hanno bisogno di respirare sott’acqua e che lo sviluppo delle borse cloacali si è dimostrato la soluzione più efficace a parte le branchie in crescita, ma non tutte le tartarughe sono nemmeno in grado di respirare cloaca. La sua presenza nei rettili che ce l’ha ci dice molto sulle loro abitudini e sul loro complicato rapporto con la respirazione. Le specie di tartarughe medie trascorrono circa il 60% del loro tempo in acqua e il resto a terra, e la maggior parte di loro affronta lo stesso dilemma dei delfini in quanto hanno bisogno di emergere per respirare. L’emersione potrebbe renderli facili prede per uccelli predatori come gabbiani e aironi, nonché predatori acquatici che si aggirano in superficie come coccodrilli e squali.
Quando respirano aria, i polmoni di una tartaruga sono funzionalmente leggermente diversi da quelli di un essere umano, anche se il fatto che indossino le costole all’esterno richiede loro di possedere muscoli speciali per la respirazione. Un processo di respirazione chiamato pompaggio buccofaringeo consente alle tartarughe di filtrare l’ossigeno dall’acqua utilizzando membrane specializzate incorporate nelle loro bocche. Ma le tartarughe hanno un vantaggio sui mammiferi acquatici come balene e delfini semplicemente perché sono rettili. Senza la necessità di regolare la temperatura corporea, l’ossigeno è necessario in volumi molto più bassi. Le tartarughe marine possono trattenere il respiro fino a due ore mentre sono attive e da tre a quattro volte durante il sonno.
In ogni caso, la respirazione cloacale è un’integrazione piuttosto che un sostituto della respirazione più tradizionale. Qualsiasi tartaruga alla fine avrà bisogno di prendere aria, ma la respirazione cloacale può aiutarle a prolungare il tempo sott’acqua per periodi di tempo significativi. Questo è più utile durante i mesi più freddi. Quando fiumi e laghi gelano, molte tartarughe si ritirano semplicemente sott’acqua in uno stato di brumazione, che è equivalente al letargo che attraversano orsi, scoiattoli e altri mammiferi.
Le temperature più fredde fanno precipitare notevolmente il metabolismo e il fabbisogno energetico della tartaruga e ciò consente ad alcune specie di rimanere sott’acqua per mesi alla volta facendo affidamento esclusivamente o principalmente sulla loro cloaca per l’ossigeno. Ma la respirazione cloacale non sembra essersi sviluppata esclusivamente per questo scopo. In climi e stagioni meno estremi, le tartarughe possono fare affidamento su questo metodo di respirazione come una sorta di serbatoio di riserva in modo da evitare i predatori di superficie o nutrirsi in acque più profonde.
Tartaruga dalle orecchie rosse o dal ventre giallo – una specie di tartarughe della famiglia delle tartarughe d’acqua dolce americane.
©Korkin Vadim/Shutterstock.com
Quali tartarughe sono in grado di respirare cloacale?
Una respirazione cloacale non è così efficace rispetto alla normale respirazione aerobica e tutte le specie di tartarughe sono in grado di respirare aria dai polmoni. Tuttavia, la respirazione cloacale è osservata solo in un piccolo numero di tartarughe d’acqua dolce che fanno affidamento su questa respirazione insolita per superare le difficoltà respiratorie che possono incontrare mentre nuotano in stagni filtrati in modo univoco come acque a flusso rapido o stagni ghiacciati.
Indipendentemente da come viene impiegata, questa forma unica di respirazione è stata abbastanza utile da svilupparsi in un certo numero di specie diverse. Ecco alcuni dei più noti:
- La tartaruga dipinta orientale è una delle specie di tartarughe di maggior successo nel Nord America, con una gamma di habitat che si estende dalla costa orientale del Canada fino allo stato della Georgia. Fanno affidamento sulla respirazione cloacale per andare in letargo e persino assorbire il calcio dal loro guscio come un modo per compensare la tossicità dai bassi livelli di ossigeno nel sangue.
- La tartaruga azzannatrice dalla gola bianca è una specie australiana che è anche una delle più grandi tartarughe del mondo. Questa tartaruga del Queensland è in pericolo, ma può rimanere immersa in acqua dolce fino a tre ore alla volta. Si ritiene che quasi la metà dell’ossigeno di questa tartaruga sott’acqua provenga dalle sue borse cloacali.
- La tartaruga del fiume Fitzroy si trova anche nel Queensland, anche se nell’habitat molto più piccolo dell’omonimo fiume e dei suoi affluenti. Queste tartarughe trascorrono quasi tutta la loro vita in acqua e fino al 70% del loro ossigeno può derivare dalla respirazione cloacale.
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