Die Atemtechnik der Schildkröten

Die Möglichkeit zur Atmung durch Bewegungen des Brustkorbs, wie sie bei anderen landbewohnenden Wirbeltieren verbreitet ist, scheidet bei den Schildkröten durch den starren Panzer aus. Daher entwickelten die Schildkröten eine Reihe anderer Atemtechniken.
Bei den Schildkröten liegt die Lunge im Zenit des Rückenpanzers und wird durch eine Bindegewebeschicht, das Diaphragma, von Herz, Leber und Verdauungstrakt abgetrennt. Ebenfalls von einer Membran sind die Baucheingeweide umschlossen. Durch zwei gegensätzlich arbeitende Muskeln wird abwechselnd Druck auf diese Membran ausgeübt, wodurch sich das Volumen der Bauchhöhle ändert. Der erste Muskel (Musculus transversus) ist mit der Panzerinnenseite verwachsen. Zieht sich dieser Muskel zusammen verengt sich die Bauchhöhle, wodurch ein Teil der Luft aus der Lunge gepresst wird. Erschlafft der Musculus transversus, wird der zweite Muskel (Musculus abdominus obliquus) aktiv. Dieser Muskel ist mit der Haut der Hintergliedmaßen verwachsen. Zieht er sich zusammen wird das Volumen der Bauchhöhle vergrößert und Luft in die Lunge eingezogen. Die Arbeit der Muskeln wird unterstützt durch rhythmisches Anziehen und Abheben der Vordergliedmaßen. Außerdem wird die Lungenventilation durch die Bewegung des Zungenbeins unterstützt. Der Zungenbeinapparat besteht aus einem System von Knochen und Knorpelspangen. Er bewirkt das Heben und Senken der Kehle, wodurch ebenfalls eine Saug-/ Druckventilation erreicht wird. Befindet sich die Schildkröte im Ruhezustand reicht die Arbeit der Lungenmuskulatur und des Zungenbeines aus, so dass die Schultergürtelmuskulatur ruhen kann. Außerdem dient der Luftwechsel durch die Zungenbeinmuskulatur der Schildkröte zum Riechen.
Die Weichschildkröten besitzen eine weitere, spezielle Atemform. Bei ihnen ist die Kehle mit stark durchbluteten Zotten ausgekleidet. Pumpen diese Tiere nun, wie es andere Wasserschildkröten zum Riechen machen, einen Wasserstrom durch die Bewegung des Zungenbeins durch ihre Kehle (und Nase), sind diese Kiemen zum Gasaustausch mit dem Wasser befähigt. Bei den Weichschildkröten kann man somit von einer Pharyngealkiemenatmung sprechen.
Eine weitere spezielle Atemtechnik der Weichschildkröten ist die Hautatmung. Mit diesen beiden Atemtechniken ist es einer ruhenden Weichschildkröte möglich, ihren gesamten Sauerstoffbedarf ohne Lungenatmung unter Wasser zu decken. Auf diese Art kann eine Weichschildkröte lange Zeit, ohne aufzutauchen im Schlamm eines Gewässers verbringen. Außerdem besitzen einige Weichschildkrötenarten eine spezielle Form der Lungenatmung. Bei ihnen ist die Lunge von zahlreichen kleineren Muskeln umgeben, ähnlich der Zwischenrippenmuskulatur anderer Reptilien. Durch diese „Muskelhülle“ kann die Lunge zusammengepresst und auseinander gezogen werden. Mit dieser Methode kommt es zu einer von Membran und Leibeshöhle weitgehend unabhängigen Atmung.
Bei vielen Wasserschildkröten ist über die Schlundschleimhäute ein geringer Gastaustausch möglich. Außerdem ist ein minimaler Gastaustausch über die mit Wasser gefühlten Analsäcke möglich. Mit diesen beiden Techniken zum Gasaustausch ist es im Wasser überwinternden Schildkröten möglich, ihren auf das Minimum reduzierten Stoffwechsel aufrecht zu erhalten.
Die Lungen der Wasserschildkröten erfüllen zusätzlich noch die Funktion einer Schwimmblase. Durch Luftaustausch innerhalb der Lungen wird so eine Richtungsänderung bei Auf- und Abtauchen ermöglicht. Ist dieser Mechanismus, zum Beispiel durch eine Krankheit, wie Lungenentzündung, gestört, können die Schildkröten nicht tauchen und schwimmen schräg an der Oberfläche.
Verschiedene Schildkrötenarten haben weitere spezielle Anpassungen oder kleine Zusätze ihres Atemapparates ausgebildet. Manche Arten sind auf das Tauchen in größere Tiefen spezialisiert. Diese „Tauchschildkröten“ besitzen knöcherne Lungenkammern, welche dem höheren Wasserdruck standhalten. Die Wände dieser Lungenkammern werden von Knochen des Carapax gebildet. Solche „Tauchschildkröten“ finden sich in den Gattungen Batagur, Callagur, Hardella, Kachuga und Orlitia (alles asiatischen Sumpfschildkröten).
Schlangenhalsschildkröten haben als Hilfsmittel für flache Gewässer ihren langen Hals, welchen sie als Schnorchel einsetzen. Einige Arten besitzen einen Nasenrüssel, der es ihnen erlaubt Luft zu holen, ohne mit dem Kopf aus dem Wasser aufzutauchen. Solche Rüssel finden sich bei Weichschildkröten (Trionychidae), Papua-Weichschildkröten (Carettochelydidae) und der Matamata (Chelus fimbriatus). Als Anpassung an das Tauchen besitzen Meeresschildkröten einen speziellen Verschlussmechanismus der Nasenlöcher. Dieser wird durch das Anschwellen des Bindegewebes erreicht. Bei erhöhter Blutzufuhr schwillt so das Bindegewebe unter der Nasenschleimhaut bis zum Verschluss der Öffnung an.