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■动物的呼吸

当鲸深潜之后来到海面时,它的第一要务就是呼吸。平均而言,我们一分钟呼吸15次,但许多鲸可以屏住呼吸长达1小时。

因为动物的身体需要吸进氧气、释放出二氧化碳,所以它们要呼吸。有些小动物,比如扁虫只是简单地让这些气体通过它们的皮肤来进行呼吸。不过大多数动物则需要更多的氧气,尤其是在活动的时候。它们通过呼吸器官的帮助获得氧气,这些器官包括鳃和肺。这些器官都有着丰富的血液供给,血液流过这些器官从而获得氧气并将其传输至身体需要的部位。

在潜水之后,这头驼背鲸大呼一口带油味的气。大多数鲸都有一双通气孔,不过抹香鲸只有一个,在它们鼻部的左边。

水下呼吸

水中含有许多溶解氧,特别是当水温较低的时候,其中的氧含量就更高。哺乳动物不能吸收这种氧气,连专业的“游泳者”如海豹和鲸也不例外。鱼类则一直在呼吸这种氧气,因为它们有鳃。

鳃是片状或者丝状组织的集合体,周围充满了水,它们的表面积比较大,也非常薄,所以氧气可以非常方便地流入,二氧化碳则同时流出。大多数鱼鳃隐藏在鱼类头部以下的凹室内,当鱼游泳时,水流穿过鱼嘴,通过鱼鳃,再经过缝隙或者孔洞流出体外。鱼游得越快,鱼鳃获得的氧气就越多。当鱼静止时,它们通常会大口“吞咽”水以保持氧气供应。少数鱼类,比如弹涂鱼可以在空气中存活。不过大多数鱼类,一旦上陆则必死无疑——它们的鱼鳃会黏结在一起,从而使它们不能获得所需的氧气。

和许多淡水昆虫一样,龙虱必须浮到水面来呼吸空气。这种甲虫会将空气存储在它们翅膀之下,所以它们必须努力游泳才能下潜。

呼吸管

并不是只有鱼类才有鳃,蝌蚪也有,龙虾、蟹和蛤以及有些游泳或者潜水的昆虫也有鳃。不过昆虫本来是陆上动物,这就说明了为什么大多数昆虫都必须浮上水面才可以呼吸空气。

昆虫体内获得氧气的系统十分特别,它们并没有肺,而只有一组称为“气管”的呼吸管。这些管子通向昆虫身体侧面的外孔,称之为“呼吸孔”。在昆虫体内,每根气管被分为数千根微型分管,可以为每个细胞提供氧气。小型昆虫让氧气直接流过它们的气管。稍大一些的昆虫,比如蝗虫,就会运用它们的肌肉来帮助氧气进入。当昆虫蜕皮时,它们必须将所有的呼吸管层也蜕下。当皮彻底脱落后,就像一只被丢弃的短袜一样。

呼吸一口气

昆虫个头较小,所以气管十分适合它们。不过有着脊椎的动物,除了鱼类,都是通过肺来呼吸的。和鳃不同,肺是中空的,它们隐藏在体内。肺中包含有数百万个小型气室,可以使空气中的氧气很方便地流入血液中。有些动物的肺比较小,而鲸的肺通常比一辆小轿车还要大。尽管大小上差别巨大,它们的工作原理却大同小异:哺乳动物呼吸时,肌肉使胸腔扩张,带动肺张开,接受从外部进入的空气;呼气时,动物就放松胸肌,随着胸肌的收缩,肺也变小,将空气压出。如果动物十分活跃,它们的胸肌也会加强工作强度,呼入的空气可以是正常情况下的5倍,同时排出的空气也大大增加。

这张图片显示的是放大了几百倍的毛虫的一个单个呼吸孔:通常呼吸孔分布在昆虫身体的两侧,成排分布。

在高处呼吸

海象在潜水2小时后,只需要浮到水面呼吸5分钟。不过收集氧气的专家是鸟,鸟的肺和中空的肺泡相连,直接通向它们的骨骼。空气通过鸟肺这一单行道可以使鸟类收集尽可能多的氧气。鸟类需要效率很高的肺,因为飞行需要大量能量,是它们在停在树枝上时候需要能量的10倍。高效率的肺也使它们可以在氧气稀薄的高空飞行。有些鸟可以飞到1万米的高空——人类在这个高度是难以呼吸的。

由于有着格外高效的肺,黄嘴山鸦可以生活在海拔6000米的喜马拉雅山脉中。 kz1ItgyQ/EPQi3ZJmbLMLj7L0TAE6jLQxbshmk5h00egDIWltT0MwgmXGRpQL0QL

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