问题

请问爬行纲动物没有会厌软骨,食道和气管离得也很近,那么它们是如何防止喝水时水进入气管的?

回答
爬行纲动物在喝水时,的确存在一个潜在的挑战:它们的消化道和呼吸道比我们哺乳动物要更接近,没有我们那样明显的会厌软骨来“盖住”气管入口。那么,它们是如何巧妙地避免呛水呢?这背后涉及一系列精妙的生理和行为适应。

首先,我们得认识到,爬行纲动物并非没有“挡板”,只是这个“挡板”的形式和功能与我们的会厌有所不同,而且不仅仅依赖于一个单一结构。它们主要依靠几个关键机制的协同作用:

1. 舌的灵巧运用与“吸吮”方式:

这是最核心的机制之一。大多数爬行纲动物,尤其是那些生活在水边或需要频繁饮水的种类,发展出了一种特殊的饮水方式。它们不是像我们一样直接将水灌入口腔,而是利用舌头完成一个“吸吮”的过程。

舌的形状与运动: 许多爬行纲动物的舌头非常灵活且肌肉发达,能够形成一个半封闭的通道。在喝水时,它们会将舌尖或舌的一部分插入水中,然后快速收缩舌头的肌肉,将舌头弯曲成类似勺子的形状,或者形成一个管状结构。
形成负压: 通过舌头的快速卷曲和收缩,它们在舌头周围创造了一个负压区域。这个负压就像一个微型的真空吸尘器,将水“吸”入口腔。
减少水在口腔内的滞留时间: 这种吸吮方式的好处在于,它能将水快速地转移到口腔后部,而不会让大量的水在口腔内自由流动,从而大大减少了水进入气管的风险。

2. 气管的相对位置与口腔后部的封闭:

虽然气管和食道在喉部区域相近,但口腔的后部结构也起到了重要的保护作用。

喉部结构的配合: 在饮水过程中,当水被舌头引导到口腔后部时,口咽部(口腔和咽部的连接处)的肌肉会协同收缩,形成一个临时的封闭状态。
气管入口的保护: 气管的入口(喉头)本身也有一定的括约肌功能,虽然没有独立的会厌,但整体的肌肉控制可以在舌头工作时起到一定的封闭作用,防止外界物质误入。
食道的导向: 舌头的运动和口腔后部的肌肉协调,实际上是在将水优先导向食道的入口,而不是气管。

3. 对饮水方式的控制与行为适应:

爬行纲动物的饮水方式并非随意而为,而是经过演化的行为适应。

选择合适的饮水时机和方式: 它们通常会选择在身体相对静止的状态下饮水,避免剧烈运动导致呼吸急促和口腔内的紊乱。
小口啜饮: 与我们一次性大量饮水不同,许多爬行纲动物会采取小口啜饮的方式,这本身就能降低呛水的概率。
感官反馈: 它们应该也具备一定的感官机制来感知水流的方向和速度,从而微调舌头和口腔的动作。

举例说明:

鳄鱼: 鳄鱼是半水生动物,它们在水下捕食时,会利用舌头上的特殊结构——舌瓣(lingual flap)——来关闭喉部与口腔的连接。即使它们在水中张开嘴,这个舌瓣也能像一个活门一样,防止水进入气管,从而让它们可以在水下呼吸,同时让食物进入食道。虽然舌瓣不是会厌软骨,但它起到了类似的功能。
蛇: 蛇的舌头分叉,在饮水时,它们可以通过精细地控制舌尖的触感和运动,将水引导到口腔后部的特定区域,然后依靠吞咽动作完成整个过程。它们的呼吸道开口相对靠后,并且在吞咽时,口咽部肌肉的配合也至关重要。
陆龟和蜥蜴: 它们通常会将头部倾斜,利用舌头形成一个漏斗状或勺状的结构,将水一点一点地吸入,避免大量水涌入口腔。

总结来说,爬行纲动物防止喝水时呛水并非依靠单一的“会厌软骨”这一结构,而是通过一套精妙的协调机制:

灵活的舌头: 形成通道、吸吮水流。
协调的口腔肌肉: 控制水流方向,临时封闭口咽部。
特化的结构(如鳄鱼的舌瓣): 在特定情况下提供更强的保护。
以及演化出的特定饮水行为。

这些机制共同作用,使得爬行纲动物能够有效地在没有我们那样复杂会厌结构的情况下,安全地获取水分。这充分体现了生物界在面对相同生存需求时,所演化出的多样化和智慧的解决方案。

网友意见

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爬行类的声门只在呼吸时开放,吞咽食物和水时被肌肉关闭。一些爬行类有个皮瓣来执行会厌的功能,它里面没有软骨。

四足动物采取各种方法分离呼吸道入口和食道入口,其结构有如下规律:

蛇经常缓慢地吞食整个猎物,口咽区域的构造为此重新排列,声门可在张大嘴时伸到口腔前部来呼吸,食道开口也明显靠前,如图中 D 所示。

蜥蜴和鸟采用图中 E 的构造,鳄鱼、海龟与大多数哺乳类采用图中 G 的构造,气管口有不同结构的可动屏障。

成年人采用的图中 H、I 所示的构造在防止物体意外进入气管方面的效果劣于其他所有四足动物。这结构对人的发音功能有贡献,但你看看说人话的各种鸟就知道贡献并没有多大。可以归因于人类演化时间太短。

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