海洋哺乳动物的呼吸鲸鱼用肺呼吸为何会搁浅而亡?
海底的鱼虽然是被水密密地包围,但它们同样需要呼吸。鱼鳃就是鱼的生命体,那它的工作原理是什么样的呢?
鱼在水中时,每个鳃片、鳃丝、鳃小片都完全张开,使鳃和水的接触面积扩大,增加摄取水中所溶解的氧的机会。在鳃小片中有微血管,这里的表皮很薄,当血液流过这里时就完成了气体交换:将带来的二氧化碳透过鳃小片的薄壁,送到水中;同时,吸取水中的氧,氧随血液循环输送到身体各部分去。由于口部和鳃盖的交替开闭,可以使水不断地由口进入口腔,经咽到达鳃腔,与鳃丝接触,然后由鳃孔排到外面,鱼类的呼吸作用就是在这个过程中完成的。
听着还是很神奇,也有人想过,如果人体也有这样的鳃器官,或者类似的机器,是不是就可以地在海底潜水了。
但现实是,海底本来就有很多哺乳动物,它们和人类一样也没有鳃,那这些动物又是如何在海洋里的呢?
巨头鲸是哺乳动物中潜水时间最长的记录保持者,它们能够在水下维持90分钟,而海豚以及其它鲸鱼却只能在水下呆20分钟。
英国利物浦大学的科学家分析了来自100多个不同哺乳动物中一种名为肌红蛋白的蛋白质的独特特征,这种蛋白质能够锁定血液中的氧。而座头鲸能够在肌肉里堆积更多的肌红蛋白,且不影响它们的效率。
这项研究背后的生物学家之一斯考特·米尔西塔(Scott Mirceta)说道:我们的研究表明在具有高浓度肌红蛋白的哺乳动物体内,肌红蛋白增加的电量会引起电拒斥,类似于两块磁铁相同电极之间的。这就了蛋白质堆积在一起,并使得这些潜水哺乳动物肌肉里储存氧的肌红蛋白的浓度继续升高。 肌红蛋白是肉以及血液呈现红色的原因,在深海猎捕的哺乳动物肌肉里往往能够发现异常高浓度的肌红蛋白。这导致他们的肌肉颜色看起来几乎是黑色。
鲸鱼是生活在海里的大型哺乳类动物,它跟人类一样,是用肺在呼吸。但是奇怪的是,它却一步也不能离开海洋,不像海狗、海豹,虽然也是生活在水里,可是却时常上岸,尤其在繁殖期,更是成群聚集在陆地上。鲸鱼不能上岸,原来跟它笨重的体积有关。它的肋骨、胸骨都非常脆弱,胸腔壁也很柔软,而腹腔又没有骨骼支撑。所以当它在水里生活时,由於水的浮力大,它就不会有任何不舒适或不方便的情形。可是,一旦当它被放在陆地上时,由於身体巨大的重量,脆弱的骨骼实在没办法支撑重压,於是胸腔和腹腔、肺和心以及其他的内脏,便会受到严重,导致呼吸、血液循环发生极大的困难和障碍。因此,可怜的鲸鱼如果被人类捕捉上岸,它在很短的时间内就会窒息而死亡。
来自丹麦奥尔堡的瑟沃·林森是国际闻名的呼吸学大师, 2012年,他在水下没有氧气供给的情况下(由身为医生的哥哥随行陪伴)进行憋气的挑战。为了保存珍贵的氧气,池中的水温特别调为30℃,也只有在这样的情况下才能把心率降低到每分钟仅30次,时间在到达20分钟零10秒的时分,瑟沃就已成功打破了自己的纪录。但由于瑟沃还想在水中多待一会,最终成功以22分22秒打破了最新纪录。