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第32章 鱼在水中是怎样呼吸的呢?

地球是生命的摇篮。在宇宙形成之后,一切就仿佛发生在一瞬之间——在距今至少35亿年前,地球上最原始的生命悄然诞生了,它也就是我们今天所熟知的蓝藻类植物的另一远古嫡亲。从蓝藻到恐龙、豪猪,再到我们人类,对于地球上生命的这一演进过程,我们究竟了解多少?其实,归根结底,这一切都与进化有关。环顾周围,包括你所在的狭小空间,或者坐在城市的公园里,你会惊讶地发现,现在地球上的物种竟然如此之多。喜欢歌唱的鸣禽(4000种),尾巴蓬松的松鼠(约包含其中260种),地上爬的、天上飞的、嗡嗡叫的昆虫(超过100万种),脖子长达6英尺的长颈鹿,耳朵有5英尺长的大象——总的来说,目前在我们地球上约有1040000个独立的动物种类;而若将不同形状及大小各异的动物一并包含在内,那么这一数目将达到数十亿。(或许更令人震撼的是,科学家们说,地球上的动植物种类约达20亿种——不过其中90%多已经灭亡了。)

你知道大象的耳朵为什么这么大吗?为什么很多动物都长着尾巴,而我们人类却没有?狗为什么会叫?猫的眼睛在夜晚为什么会发光……让我们一起走近地球上形形色色的生命体,去探寻这些诱人的小秘密吧!

你尝试过在水里进行呼吸吗?水流涌入你的鼻腔,让你几乎窒息。或许,我们不妨先在水面深吸一口气,使空气充满肺部,然后屏气潜入水中,直至感觉肺部像要爆掉一般,再重新浮出水面。

现在,你明白为什么浮潜管会被发明出来了吧?

但是,对于鱼儿们来说,它们并不需要浮潜管或者氧气瓶之类的帮助。当我们在水中上气不接下气时,它们却在你身边欢快地游过,甚至看都不看你一眼。

然而,对于大部分鱼儿来说,一旦脱离了水,它们的情况就会变得像人在水中那样——它们不断地翻跳着,拼命地呼吸。空气,无处不在的空气,但对于它们来说,却如同处在真空中。

这究竟是怎么回事?为什么大部分鱼儿在氧气充沛的地面上却无法呼吸?问题就出在鱼鳃上。

作为像人类一样的哺乳动物,鲸鱼和海豚的体内拥有着与我们人类一样的呼吸器官——肺。这就决定了它们必须时不时地浮出水面,以获取充足的呼吸所需要的氧气。它们将空气储存在肺里,就像我们在潜入水下之前所做的那样。

然而,鱼儿之所以呆在水下(事实上,大部分鱼必须如此)是因为水本身就是它们的氧气获取源。

在我们穿行其间并呼吸自如的空气中,氧气的含量约占了21%,但是在鱼儿生活的水中,只有大约0.5%的氧气溶解其中。因此,要想在水下自由自在地生活,鱼儿的体内必须储备有一定量的氧气。不仅如此,由于同样体积的水比空气要重1000倍,而且粘稠度也至少为空气的50倍,所以要想从水中提取氧气就会变得非常不容易。

更加值得我们注意的是,尽管通过呼吸我们人类可以提取到的氧气只占空气中氧气含量的25%左右,但是鱼儿们依靠自身却能从水中获得氧气总量的80%。因此,相比之下,其实鱼儿比我们人类更容易从周围环境中得到氧气。

那么鱼而是怎样呼吸的呢?原来所有的鱼类体内都有鱼鳃,它是一个类似于我们窗户上所挂的窗帘一样的东西。鱼鳃一般呈折叠状,而一旦完全伸展开来,其面积将达到鱼身体表面积的10-60倍那么大。此外,鱼鳃也是血液在鱼儿体内循环的必经之地。

鱼儿比我们人类更容易从周围的环境中获取氧气。

水流进入鱼的口中,然后经由鱼鳃进入到它们的身体里。当水经过鱼鳃的时候,它会与鱼体内的血液通过一层非常非常薄的膜(不到一英寸的万分之一)互相隔离开来。这也就意味着,来自水中的氧气要想进入与的血液而被与所利用,必须穿过这层薄薄的东西。然而,一切都在意料之中,氧气很快被薄穿越薄膜,进入到了血液中。随后,含氧的血液经过动脉,被输送到鱼体内的其他部位,包括为心脏提供新鲜血液。

血液在从鱼鳃里的水中吸收氧气的同时,也会不断的释放出二氧化碳气体(当我们呼气时,人体会通过肺部将二氧化碳排出体外)。而在鱼的体内,血液里的二氧化碳通过那层薄膜进入到鱼鳃部流动着的水中。

这样,被剥夺了氧气并携带着二氧化碳的水,经过位于体表的鱼鳃重新流出了鱼的体外。于是,不必依靠呼吸,鱼儿便获得了重复的氧气供应,并顺利地将体内的二氧化碳排了出去。

鱼鳃那巨大的表面积,意味着它可以与大量的水相接触,从而为鱼儿的血液循环提供尽可能的氧气。(顺便说一句,跟我们人类一样,鱼的血液也是红色的,这是因为它里面含有红细胞,以便可以为鱼的身体输送氧气。)

为什么鱼一旦离开了水,便会出现呼吸困难的情况呢?通常来说,鱼鳃是凹陷的,并且呈干涸状态,这样就切断了鱼儿的氧气供给。然而,一些鱼的鱼鳃在经过进化之后,具有了储存湿气的功能,这样鱼儿即便暴露在空气中,它的鱼鳃仍然会保持一定的湿度。还有一些鱼则是通过嘴部、喉部以及头部的组织来吸收氧气的。比如淡水鳗鱼(鳗鱼也属于鱼类),它们拥有着得天独厚的生存优势,可以通过其潮湿的体表来进行呼吸。

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