Wie Boa Constrictors atmen, während sie das Leben aus ihrer Beute herauspressen

Die Boa constrictor bekam seinen Namen aus einem Grund. Um ihre Beute zu töten, windet sich eine Boa um sie und drückt fest genug zu um das Blut der Beute am Fließen zu hindern, und dann streckt er sein Maul auf und verschlingt ihn im Ganzen. Sie sind dafür bekannt, Opossums und Ratten zu essen. Einige ihrer größeren Verwandten, Anakondas, können essen Capybara und Reheund es gab einige Fälle von Pythons Menschen essen.

Aber das Einschnüren und Verschlucken von Beute ist keine kleine – oder schnelle – Leistung. „Sie machen das 10, 15, bis zu 45 Minuten lang“, sagte sie Elisabeth Brainerd, ein Evolutionsbiologe an der Brown University. „Und das kostet ziemlich viel Energiealso müssen sie atmen.“

Dr. Brainerd und ihre Kollegen wollten verstehen, wie Boa Constrictors unter solch beengten Bedingungen atmen, und entdeckten, dass sie in der Lage sind, den Bereich ihres Brustkorbs, der sich ausdehnt, um Luft in ihre Lungen zu ziehen, präzise zu verschieben. Ihre Arbeit war am Donnerstag veröffentlicht im Journal of Experimental Biology. Ihre Ergebnisse geben Aufschluss über die Anatomie von Schlangen und darüber, wie diese schlängelnden Raubtiere in so vielen Teilen der Welt gedeihen.

„Die Aufnahme großer Beutetiere hat Schlangen wirklich all diese neuen Möglichkeiten zur Entwicklung eröffnet, die sonst nicht möglich gewesen wären“, sagte er Johannes CapanoEvolutionsbiologe an der Brown University und Autor der Studie.

Ein Blick über den Baum der Wirbeltiere zeigt, dass das Ein- und Ausatmen komplexer ist, als es scheint.

„Atmen ist eines dieser Dinge, die super einfach erscheinen“, sagte er Allison Hsiang, ein Computerpaläobiologe an der Universität Stockholm, der nicht an der Studie beteiligt war. „Aber wenn wir uns alle großen Wirbeltiergruppen ansehen, atmen wir im Grunde alle mit völlig unterschiedlichen Systemen.“

Menschen haben zum Beispiel ein Diaphragma, während Vögel es verwenden Luftsäcke. Aber Schlangen sind vollständig von ihrem Brustkorb abhängig und haben außerdem große, lange Körper, die hinter einem vergleichsweise winzigen Kopf sitzen und viel Nahrung benötigen, um sie zu erhalten.

„Im Grunde sind Schlangen alle Rippen“, sagte Dr. Brainerd. Zum Atmen weiten die Tiere langsam einen Teil ihres Brustkorbs, wodurch eine Druckänderung entsteht, die Luft einzieht.

Während sie quetschen, werden diese Rippen zusammengedrückt. Das Verschlucken von Beute dehnt auch die Rippen bis an ihre Grenzen aus. Wie genau Boas atmen konnten, während sie sich zusammenschnürten oder einnahmen, blieb ein Rätsel.

„Etwas musste mit der Entwicklung ihres Lungenbeatmungssystems passieren, damit sie zu diesen langgestreckten Tieren mit kleinem Kopf wurden, die große Mahlzeiten zu sich nehmen“, sagte Dr. Brainerd.

Basierend auf früheren Beobachtungen auf diesem Gebiet hatten Wissenschaftler die Theorie aufgestellt, dass Schlangen beim Einschnüren und Verschlucken von Beute höchstwahrscheinlich die bestimmte Region ihres Brustkorbs verändern, die sich ausdehnt. Aber eine andere Möglichkeit wäre, dass sie jeden unkomprimierten Bereich ihres Brustkorbs verwenden, um Luft in ihre Lungen zu ziehen.

Um diese Hypothesen zu testen, visualisierte die Forschungsgruppe den Brustkorb einer Boa constrictor während der Konstriktion mithilfe von 3-D-Röntgentechnologie. Nachdem die Schlangen betäubt waren, implantierte das Team Metallmarker, die nicht größer als einen halben Millimeter waren, in die Rippen und Wirbel, die sie abbilden wollten. Dann filmten sie diese Regionen mit Röntgenvideos und schränkten mithilfe einer Blutdruckmanschette die Rippenbewegung in bestimmten Regionen ein, um zu simulieren, was in der Natur passiert, wenn diese Schlangen ihre Beute einengen.

Wenn sie sich ausruhen, atmen Boa Constrictors mit Rippen nahe dem oberen Drittel ihrer Lunge. Aber als die Blutdruckmanschette um diese Rippen gewickelt wurde, begann sich ein bestimmter Rippensatz weiter unten am Körper der Schlange auszudehnen, um Luft einzusaugen. „Die Schlange schaltet einfach einen Teil des Brustkorbs ab und schaltet dann einen anderen Teil ein“, sagte Dr. Capano, der hinzufügte, dass die Rippen, sobald die Manschette entfernt wurde, sofort wieder einrasteten.

Das Team glaubt, dass diese Fähigkeit, den Rippeneingriff zu modulieren, entstanden ist, während oder bevor Schlangen die Fähigkeit entwickelten, sich zusammenzuziehen, und vielleicht vor der Fähigkeit einer Schlange, große Beute zu fressen. Ohne diese Atmungsanpassung, so sagen sie, wären Schlangen möglicherweise nicht zu einer so vielfältigen Klasse von Reptilien geworden, die sich über den Globus ausbreitet.