水底生物是如何在水里提取氧气呼吸的

文章作者:管理一号 | 2019-01-07
字体大小:

据国外媒体报道,鱼类、水母、水星和海参都可以从水中提取氧气、借此呼吸,但它们是怎么做到的呢?

数亿年前,人类、以及一切长有脊椎和四肢的陆生动物的先人曾一度具有这种在水中呼吸的才能,但在第一批呼吸空气的生物开端全天候待在陆地上之后,这种才能就不复存在了。现在,人类有必要运用特别设备才能在水中呼吸,或许像电影《海王》中描绘的那样、具有共同的超才能。

漫画相关常识中解说了半人类、半亚特兰蒂斯人的“海王”和他的亲友们是怎么在海洋深处呼吸的。他们可能有鳃,尽管从表面看不出来,究竟这一物种仅存在于咱们的幻想之中。不过言归正传,实际国际中的生物究竟是怎么在水中呼吸的呢?

地球的大多数海洋、湖泊和河流中都含有很多溶解在水中的氧气,但咱们的肺无法对其进行处理。但是,水生生物们却演化出了多种获取水中氧气的办法。

一种陈旧的办法

有些动物,比方水母,可以直接经过皮肤吸收水中的氧气。据美国北卡罗来纳大学助理教授瑞贝卡·赫尔姆(Rebecca Helm)介绍,这些生物体内的消化腔有两层用处:一是消化食物,二是让氧气与二氧化碳在体内四处充满。

事实上,地球最早的微生物生命获取氧气的办法与水母千篇一律,也是让氧气分散到全身遍地。据《无脊椎生物:水母的科学与脊椎骨的艺术》(Spineless: The Science of Jellyfish and the Art of Growing a Backbone)一书作者茱莉·伯沃德(Juli Berwald)指出,这类呼吸办法约呈现于28亿年前,也就是蓝菌开端向大气中排放氧气之后的某个时刻。

“由于它们只要外细胞层与内细胞层,内部都是胶装物质、没有细胞,所以它们并不像体内具有正派安排的动物相同,需求那么多氧气。”伯沃德解说道。

不过,经过分散法“呼吸”也有其缺陷。

“要将氧气输送到身体较远的结尾,这种办法比经过循环系统慢得多。这或许约束了水母的体型巨细。”伯沃德弥补道。

“后门法”

有些棘皮动物也会经过分散法呼吸,空气可透过表皮进入体内。海星、海胆和海参都归于棘皮动物。

据华盛顿史密森尼国家天然历史博物馆研讨人员克里斯托弗·玛(Christopher Mah)介绍,海星可在海水流过皮肤上的凸起物“皮鳃”(papulae)时、以及沟状结构“管足”(tube feet)时,吸收水中的氧气。

但有些类型的浅水海参却有着不同的呼吸办法:在肛门邻近的体腔中长有用于呼吸的“树状”结构。用克里斯托弗·玛的话来说,它真是当之无愧地“用屁股呼吸”。

“根本蓝图”

鱼鳃是一套十分成功的呼吸系统,使用一套血管网络从鱼鳃中流过的水中提取氧气,再经过鳃膜将氧气分散到体内。

路易斯安纳尼古拉斯州立大学生物学院助理教授所罗门·戴维(Solomon David)表明,大多数鱼鳃都遵照一套“根本蓝图”。

“它们可以完成气体的逆流交流,即从水中抽取氧气,一起将呼吸废气排入水中。”戴维指出。鱼张开嘴时,便会有一股水流从鳃上流过。鱼鳃中布满的血管便可从水中获取氧气,一起排出二氧化碳,“有点像咱们肺泡中的毛细血管。”

不过,不同鱼的鱼鳃并非完全相同。戴维表明,为满意不同的氧气需求,不同鱼类的鱼鳃结构不同很大。例如,一种喜爱快速游动的金枪鱼的鱼鳃就与喜爱“刻舟求剑”的鱼鳃差异悬殊。

“假如你是一位活泼的捕食者,随时都在四处游动,你的鱼鳃结构就要满意更高的氧气需求。”戴维指出。

就算是同一品种的鱼,个别的鱼鳃形状也会有所不同,详细取决于其所在水域中的氧气状况。研讨显现,若生计水域遭到污染,鱼鳃的形状也会为了适应环境而有所改变:为阻挠水中污染物进入体内,鳃丝会变得越来越紧凑。

一些水生两栖动物也有鳃,头上长有向外伸出的分支结构。这种特征一般只呈现在动物幼年时期,大多数物种成年后就会消失。但佛罗里达大学天然资源与环境学院水生态学家克里斯汀·赫施特(Kirsten Hecht)指出,部分水生蜥蜴则能把这一特征一向保留到成年。

有一种名为肺鱼的鱼类,其鱼鳔结构特别,因而它们既可在空气中呼吸、又可在水中呼吸。肺鱼在幼年时期也长有外鳃。“但简直一切肺鱼的鳃都会在成年后消失。”赫施特解说道。

Copyright © 2009-2018 外星探索www.ufo-1.cn 版权所有 关于我们| 法律声明| 免责声明| 隐私条款| 广告服务| 在线投稿| 联系我们| 不良信息举报