沒有肺 也能呼吸

文/江明麗  |2022.05.26
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圖/123RF
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文/江明麗 

炎熱的夏天即將到來,這時最爽快的降溫方式莫過於跳到泳池裡好好的泡個涼;如果可以,還真想整個人沉浸到水中,就像躲在天然的大冰庫裡消消暑。不過,人類因為身體構造的關係,頂多只能在水中待上一兩分鐘就得浮出水面吸取氧氣,源自於我們是靠肺呼吸的陸生動物,跟水生動物或兩棲類生物可以在水中生活的族群不同。

魚鰓如肺 換氣自如



有些人家裡會擺個漂亮的水族箱,欣賞美美的熱帶魚在水缸裡悠遊,令人好奇牠們到底是有什麼祕訣能在水裡生活的呢?難道牠們不需要水面上的氧氣嗎?其實水生動物們也是需要氧氣的,人類雖然不能在水面下生存,並不代表水中不存在氧氣,而水中生物又需要氧才能存活,所以在物體構造中就有協助換氣的器官,以魚類來說,就是魚鰓了。

魚鰓就如同人類的肺器官,透過吸氣與呼氣來維持生命跡象,它的位置在靠近魚嘴的咽部,其中的功能也非常類似,魚類可以透過魚鰓來吸收水中微薄的氧氣量,再把不需要的水分排出體外。魚鰓的組成有鰓弓、鰓耙、鰓絲。鰓耙可過濾雜質,鰓絲是連結在鰓弓體上密密麻麻細絲,上面就是很重要的微血管網絡,也是主要負責魚類交換氣體的地方。

大部分魚類的血流與水流相反,屬於自然界中的逆流結構,而魚類則透過這種逆流的狀態,來最大效率獲得水中的含氧量。為什麼一定得逆流才能達到最好的效益呢?舉例來說,如果水流跟血流是同一個方向流動,100分的水中溶氧量碰到0分的血溶氧,同時順流的結果,大概只能帶走50分甚至不到一半的水中氧氣,因為氧氣濃度高的會流向濃度低的位置以達到平衡。換一個方向思考,0分的血溶氧逆行,等於全數囊括所有的水中溶氧,最終可以拿到80甚至高達100分的氧氣量,這就是逆流結構交換機制的最大特色了。

皮膚呼吸 優游水底



除了鰓與肺,地球上的呼吸方式也有比較特別的皮膚呼吸模式,甚至也有水中生物靠著皮膚呼吸存活,例如魚類、兩棲類的青蛙、海蛇以及海龜等等。其中海蛇雖然依靠肺部呼吸,但因為其具有皮膚呼吸的功用,這是利用皮膚進行氣體交換作用,因此牠們在水中冬眠時,由於新陳代謝變慢,需氧量降低,所以可以存活較久,但一般需要捕獵時,還是得浮上水面進行肺部換氣。海蛇的鼻孔有瓣膜可以開關,必要時潛入水中關閉鼻孔能在水下長達十數分鐘之久。

呼吸是地球生物與生俱來的機制,但也要靠各種器官的輔助。了解魚類們要辛苦的在水裡獲取微薄的氧氣,人類其實也不必太羨慕牠們能在水中悠游的自在,畢竟,現代科技發達,我們也可以靠先進的潛水設備去水中玩耍喔。

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