Cipangopaludina 等种类)属于腹足纲、肺螺亚纲的淡水螺类。它们最显著的特点就是能够在水生和半陆生环境中切换生活,这很大程度上归功于其独特的呼吸器官——一个高度特化的“肺”,以及一些辅助结构。它们并没有真正的鳃(鳃在进化过程中退化了),而是通过改造外套膜腔来实现呼吸。
以下是田螺呼吸结构的特殊之处及其如何帮助它适应水陆环境切换:
特化的“肺”:改造的外套膜腔
- 结构: 田螺的鳃已经退化消失。取而代之的是,它们外套膜壁上的微血管网络极其丰富。这个富含血管的外套膜壁将整个外套膜腔包裹起来,形成了一个巨大的、薄壁的、充满血管的气囊。
- 呼吸原理: 这个气囊本质上就是一个肺。气体交换(氧气进入血液,二氧化碳排出)直接通过这片富含血管的、薄薄的外套膜壁进行。
适应水生环境:
- 水中呼吸模式: 当田螺完全浸没在水中时,它会将外套膜腔充满水(而不是空气)。
- 溶解氧的利用: 富含血管的外套膜壁直接与外套膜腔内的水接触。水中的溶解氧通过扩散作用穿过薄薄的外套膜壁,进入血液;同时,血液中的二氧化碳扩散到水中。
- 效率与限制: 这种依靠溶解氧的呼吸方式效率相对较低,因为水中溶解氧含量远低于空气中的氧气浓度。因此,田螺在水中生活时,需要周期性地爬到水面或靠近水面的地方进行换气。
- “鳃”的误区: 很多人误以为田螺在水里是用鳃呼吸。实际上,它用的是同一个“肺”结构,只是腔里装的是水,利用的是水中的溶解氧。它没有真正的鳃片结构。
适应陆生/半陆生环境:
- 空气呼吸模式: 当田螺暴露在空气中(例如水位下降、干旱、或主动爬出水面时),它会将身体前端(头部和足部)伸出壳口。
- 吸入空气: 通过身体前端的开口(呼吸孔),田螺主动将空气吸入外套膜腔,将其充满。
- 高效的气体交换: 此时,富含血管的外套膜壁直接与腔内的空气接触。空气中的高浓度氧气迅速扩散进入血液,二氧化碳也高效排出。这比在水中利用溶解氧的效率高得多。
- 保湿是关键: 为了维持高效的气体交换,外套膜壁必须保持湿润(氧气和二氧化碳需要溶解在湿润的膜表面才能扩散)。田螺通过以下方式保湿:
- 粘液分泌: 体表分泌粘液。
- 壳口封闭: 当缩回壳内时,厣(一个角质或钙质的盖子)能紧密封闭壳口,将湿润的空气锁在外套膜腔内,防止其干燥。这是陆生适应的关键特征。
辅助呼吸:皮肤呼吸
- 除了主要依靠外套膜腔“肺”进行呼吸外,田螺湿润的皮肤(尤其是头部和足部)也具有一定的气体交换能力,可以进行辅助性的皮肤呼吸。这在水中或潮湿陆地环境中能提供一定的补充。
总结:田螺呼吸之谜的解答
田螺的“呼吸之谜”核心在于它拥有一个高度特化的外套膜腔,兼具“水肺”和“气肺”的双重功能:
水中模式: 外套膜腔充水,富含血管的腔壁直接利用
水中的溶解氧进行气体交换(效率较低,需周期性换气)。
空气模式: 外套膜腔充气,富含血管的腔壁直接利用
空气中的氧气进行高效气体交换(依赖厣封闭保湿)。
关键适应结构:- 高度血管化的外套膜壁: 气体交换的核心场所。
- 可开闭的呼吸孔: 控制空气和水的进出。
- 厣: 在缩回壳内时封闭壳口,锁住腔内的湿润空气或水分,防止干燥或水分流失,是水陆切换生存的保障。
- 湿润的皮肤: 提供辅助呼吸。
这种独特的呼吸结构进化,使得肺螺亚纲的田螺能够充分利用水生环境资源,同时在水位变化、干旱或寻找新栖息地时,能够短暂地脱离水体在陆地上活动或存活,实现了高度的环境适应性和生存灵活性。它们不是同时拥有鳃和肺,而是拥有一个能根据环境在“水肺”和“气肺”功能间切换的神奇器官。