Hoe ademen amfibieën?

Geschreven en geverifieerd door de bioloog Samuel Sanchez

Laatste update: 08 september, 2023

Amfibieën zijn gewervelde viervoeters die behoren tot de klasse Amphibia, binnen het koninkrijk Animalia. Dit taxon omvat zo’n 8.000 verschillende soorten, waarvan ongeveer 90% kikkers zijn. Kikkers, padden, salamanders en caecilia’s zijn fascinerende dieren, maar weet je ook hoe amfibieën ademen?

Je hebt misschien wel eens gehoord dat deze dieren via hun huid ademen. Zoals je in het volgende artikel zult zien, is dat niet ver van de waarheid. Er zijn echter heel wat nuances en veel te leren over deze groep gewervelde dieren. Wil je alles te weten komen over de ademhalingsgaswisseling in de amfibieënwereld, lees dan verder.

De wondere wereld van de amfibieën

Alvorens de ademhalingsmechanismen van deze dieren te onderzoeken, willen we eerst wat penseelstreken over hun fysiologie en taxonomie geven.

Amfibieën vormen een klasse die verdeeld is in 3 verschillende groepen met tegenwoordig levende vertegenwoordigers. Dit zijn de Salientia (kikkers, padden en verwanten), Caudata (salamanders, watersalamanders en verwanten) en Gymnophiona (caecilia, oftewel wormsalamanders).

Kikkers en padden zijn de bekendste vertegenwoordigers van deze groep, want van de 8.000 bestaande soorten behoort meer dan 90% tot de Salientia-groep. Ze hebben geen staart, en hebben over het algemeen lange, sterke achterpoten en een zeer ruwe huid. Opgemerkt moet worden dat het onderscheid tussen pad en kikker van geen taxonomisch belang is.

Caudaten zijn gemakkelijk van de vorige groep te onderscheiden, want ze hebben een staart, een veel langgerekter lichaam, en gelijksoortige voor- en achtereinddelen. Het lichaam is meestal spoelvormig, want veel van deze soorten brengen een groot deel van de dag onder water door met jagen en voortplanten.

Tenslotte moeten we de aandacht vestigen op de groep van de caecilia. Dit zijn zeer schuwe, zeldzame amfibieën die de vorm hebben van een slang of worm. Behalve het paar reuktentakels op hun kop hebben deze dieren geen ledematen, en hun ogen zijn vaak ernstig gestekeld. Ze leven ondergronds en tot nu toe zijn er ongeveer 200 soorten geregistreerd, zoals blijkt uit National Geographic (Engelse link).

Hoe ademen amfibieën?

Nu je iets meer weet over de fysiologie van deze dieren, zijn we klaar om de vraag hoe amfibieën ademen op een algemeen niveau aan te pakken. We vertellen je er alles over aan de hand van de verschillende stadia in hun levenscyclus.

Ademhaling van de larven

Zoals je misschien al weet maken de meeste amfibieën een larvaal stadium door in het water, uitzonderingen daargelaten. Een voorbeeld daarvan is Salamandra salamandra, die soms volledig gemetamorfoseerde levende jongen baart. In dit stadium hebben kikkervisjes kieuwen en is hun ademhaling volledig aquatisch.

Bij kikkers en padden hebben kikkervisjes geïnternaliseerde kieuwen, bedekt door huid, die een operculaire kamer vormen met inwendige kieuwen die geventileerd worden door spirakels. Deze beginnen echter aan belang in te boeten als het dier zijn ledematen begint te ontwikkelen, want dit valt samen met het verschijnen van de longen.

Interessant is dat studies (Engelse link) hebben aangetoond dat de oppervlaktespanning van water een belangrijke regulator is van de ademhaling bij amfibieën tijdens hun larvale stadium.

Als ze minder dan 3 millimeter lang zijn, zijn de larven niet in staat de kracht van de water-lucht barrière te overwinnen en kunnen ze geen gebruik maken van atmosferische zuurstof om zich te ontwikkelen.

Als ze de juiste grootte bereikt hebben, kunnen de dikkopjes de oppervlaktespanning van het water doorbreken en beginnen ze hun longen te trainen voor het leven op het land.

Hoe ademen volwassen amfibieën?

De metamorfose van amfibieën wordt gekenmerkt door het verdwijnen van de staart bij kikkers en padden en de ontwikkeling van de ledematen, maar ook door de heropname van de vertakkingsstructuren. Deze gebeurtenis markeert het point of no return. Volwassen exemplaren zijn namelijk meestal niet in staat hun hele leven in het aquatisch milieu te blijven.

Amfibische longen zijn erg archaïsch vergeleken met die van zoogdieren en vogels. Ze hebben heel weinig inwendige septa en de alveoli zijn lang, zodat de zuurstofdiffusiesnelheid naar het bloed erg laag is. De mechanische handeling van de ademhaling gebeurt door pompen met de mond. Dit is echter niet voldoende om alle weefsels van het dier van zuurstof te voorzien.

Daarom is, zoals uit studies (Engelse link) blijkt, de huid in veel gevallen het belangrijkste ademhalingsorgaan. De buitenste schaal van de amfibie is in staat 0 tot 100% van de zuurstofopname en 20 tot 100% van de kooldioxide uitscheiding te verwerken. Hun opperhuid is heel dun en doorlaatbaar voor de gasuitwisseling, waardoor deze dieren er bijna uitsluitend door kunnen ademen.

Kenmerken van de huidademhaling

Op dit punt is het ons al heel duidelijk dat het grootste deel van de ademhaling van amfibieën door hun epidermale structuren wordt uitgevoerd. Het lijkt misschien dat deze methode rudimentair en chaotisch is, maar niets is minder waar. Deze dieren zijn in staat de bloedstroom te regelen met behulp van hun huid. Daarmee kunnen ze de gasuitwisseling tot op zekere hoogte regelen.

Bij veel amfibieën bevindt 20 tot 95% van de ademhalingscapillairen zich in de huid. Gasuitwisseling vindt vooral plaats in de buitenste en dunste laag van het dier – de opperhuid. Deze staat in contact met de rest van het lichaam van het dier via aders, slagaders, venulen en arteriolen.

Interessant is dat reeds geciteerde bronnen benadrukken dat de bloedstroom naar de huid vermindert als het dier aan lucht wordt blootgesteld. Met andere woorden, als er een tekort aan vocht in de omgeving is, wordt de uitwisseling van gassen verminderd.

Dit gebeurt om het verlies van water te minimaliseren. De vasodilatatie en vasoconstrictie van deze haarvaten wordt door de hersenen gecodeerd, en is, tot op zekere hoogte, vrijwillig.

Sommige soorten die in de winter hun stofwisseling tot een minimum beperken, ademen voortdurend (en alleen) door hun huid.

Een groep die speciale bescherming nodig heeft

Door de huid kunnen ademen is een enorm voordeel, maar er is ook een duidelijke prijs aan verbonden. Omdat de opperhuid van amfibieën dunner en meer ademend is, zijn ze volledig aan de omgeving overgeleverd. Ze lopen het risico door uitdroging te sterven als ze geen waterbron in de buurt hebben. Daarom zijn het dieren die helemaal gebonden zijn aan een vochtige omgeving.

Bovendien maakt de doorlaatbaarheid van dit orgaan kikkers, padden, salamanders, watersalamanders en kameelachtigen erg kwetsbaar voor chemicaliën en veranderingen in het milieu. Wetend hoe amfibieën ademen en hun afhankelijkheid van het milieu, is het niet verwonderlijk te vernemen dat 41% van de ontdekte en geanalyseerde amfibieën met uitsterven bedreigd zijn.