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金槍魚必須不停地游否則就會(huì)死!口腔抽吸與沖撞換氣
現(xiàn)在我告訴你,地球上有一種魚,它一生中都在游來游去,永不停息,只有死亡才能讓它停下來,你是不是會(huì)覺得很奇怪,怎么可能會(huì)有這樣的魚???
事實(shí)上,這樣的魚當(dāng)然有,而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一種,海洋中有很多魚都是這樣的,必須一直不停地游泳,否則就會(huì)窒息而死。當(dāng)然,它們不會(huì)窒息而死,因?yàn)樗鼈兿窆庾右粯?,從一出生就開始不停地游動(dòng),終其一生,永遠(yuǎn)也不會(huì)停下來了。
這種魚你應(yīng)該吃過,它的名字叫做金槍魚。
要理解這個(gè)概念,我們就需要知道魚的呼吸方式。
哺乳動(dòng)物的呼吸很好理解,我們自己就是哺乳動(dòng)物,用鼻子吸入空氣,進(jìn)入肺部過濾氧氣輸送到血液,之后將廢氣從鼻子排出,簡潔明了,渾然天成。
現(xiàn)在想象把你沉入水中,你再用鼻子呼吸,你肯定會(huì)大罵了,這不是坑人嗎?人無法在水中呼吸,那里沒有氧氣。
但水里有氧氣,只是你沒法呼吸而已,而且含量極少。天然水體中從底層到表面,每升水中大約有4到8.7毫克氧,和溫度深度壓力水質(zhì)等有關(guān),在20攝氏度一個(gè)大氣壓下,一升純水里大約會(huì)溶解9毫克氧,溫度越高,氧氣越少。
但魚可以在水中呼吸,獲取氧氣,這是水中生物的基本技能,就和陸地生物需要用口鼻呼吸一樣。
魚呼吸的關(guān)鍵是讓水流通過鰓,使氧氣通過蛋白質(zhì)交換擴(kuò)散到血液中,而鰓在硬骨魚和軟骨魚中的運(yùn)作方式并不相同。
硬骨魚利用鰓蓋調(diào)整水壓保證適當(dāng)?shù)乃苛鬟^鰓,通過薄薄的、可滲透的蛋白絲,使氧氣從水中擴(kuò)散到血液中。有趣的是,其實(shí)所有陸生脊椎動(dòng)物,包括我們?nèi)祟悘V義上都屬于硬骨魚類,只是胚胎發(fā)育階段長出的鰓弓,最終都變成了其它器官如甲狀腺、喉部、聽小骨的基礎(chǔ)。
軟骨魚身上通常長有五對(duì)鰓裂,和體外直接相通,相鄰鰓裂由鰓弓上的隔膜分隔開,鰓薄片就位于隔膜兩側(cè),通過過濾水獲得氧氣。
我們看到的大多數(shù)魚,都是通過嘴巴吸水讓水流過腮部來獲取氧氣的,這種呼吸方式叫口腔抽吸(buccal pumping),絕大多數(shù)的硬骨魚都以這種方式呼吸。
還有一種方式叫沖撞換氣(ram ventilation),魚張開嘴巴,讓水流經(jīng)鰓裂而獲得氧氣,很多軟骨魚比如鯊魚就是通過這種方式呼吸的。
大部分的鯊魚還可以根據(jù)游動(dòng)的速度,在兩種呼吸方式之間切換,快的時(shí)候就沖撞換氣,慢的時(shí)候就口腔抽吸,優(yōu)哉游哉,好不快活。
然而還有一些魚類,包括部分鯊魚和金槍魚等,它們根本就無法通過嘴巴完成口腔抽吸,必須不停地游動(dòng)才能維持氧氣的攝入,這種方式就叫做強(qiáng)制沖撞換氣。在已知約400種鯊魚中,大約有24種,包括大白鯊、鯨鯊、鯖鯊、太平洋鼠鯊等,以及硬骨魚中的金槍魚、旗魚等,都是強(qiáng)制沖撞換氣方式,必須不停地游來游去才能生存,否則它們就會(huì)在水里窒息,被活活“淹”死!
強(qiáng)制沖撞換氣呼吸方式屬于魚類中的最強(qiáng)者——游速很快的魚,它們大張著嘴,不停地勇猛往前沖,水沖進(jìn)它們的嘴巴,流過它們的鰓,氧氣通過鰓里的蛋白質(zhì)交換到血液里,又為它們帶來更大的活力。
人類是不是也是這樣的呢?跑步的時(shí)候你總得張開嘴巴大口呼吸吧,這樣才能獲得足夠的氧氣支撐你的運(yùn)動(dòng)。
你可能會(huì)想當(dāng)然地認(rèn)為,口腔抽吸無須不停運(yùn)動(dòng)就能呼吸,效率肯定比沖撞換氣高,然而對(duì)一種可以在兩種方式之間切換的?魚的研究卻表明,口腔抽吸反而比沖撞換氣要多消耗5.1%的能量。
所以想想金槍魚,想想大白鯊,你就明白光子必須以30萬公里/秒在宇宙中沖來沖去是什么概念了。和強(qiáng)制沖撞換氣的金槍魚一樣,不是它不想停,一旦停下來它就必須死——要么被其它物質(zhì)吸收了,要么闖進(jìn)黑洞里。
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