离开水也能存活的鱼,它们是这样呼吸的

离开水也能存活的鱼,它们是这样呼吸的

鱼类通过鱼鳃呼吸过程示意图 来源:kuensting网站Anaxibia创作,作者汉化

但水体中的氧气含量是远远低于大气的,只有5-7mg/L,为了从这种低氧环境中获得氧气,鱼鳃往往具有非常特殊的结构。

鱼鳃及其显微结构 来源:fws.gov 作者改动

鱼鳃结构及气血交换示意图 来源:kuensting网站Anaxibia创作,作者改动并汉化

Part. 2

鳃上器官和皮肤——辅助呼吸的好手

除了用腮呼吸,有些鱼还进化出了许多辅助呼吸的方式,鳃上器官和皮肤是其中较为常见的两种。

鳃上呼吸器官是由鳃弓的咽腮骨、上腮骨及其周围的组织特化而来,是一种既可以在水中又可以在空气中呼吸的辅助呼吸器官。常见于斗鱼、胡子鲶、乌鳢和攀鲈。不同种类的鱼类鳃上器官形态各异,斗鱼鳃上器官呈现伞菌状,胡子鲶呈现珊瑚状,乌鳢与攀鲈分别呈现木耳状和花朵状[1]。

A为乌鳢的鳃上器官 来源:Michigan Science Art。B为攀鲈的鳃上器官及示意图 来源:CCTV7、参考文献1

具有鳃上器官的鱼类有短暂离水生活的能力,在离水之后只要保持呼吸器表面湿润就可以呼吸。但在长期离水后,仍会由于缺乏食物而死亡。

一种名叫Synbranchus marmoratus的合鳃科鱼类的皮肤显微结构,图A显示的是皮肤完整切片,可以看到表皮和真皮的明显区别,图B和图C为表皮基层和真皮的显微结构,可见该区域富含粘液细胞、富线粒体细胞。来源:维基百科、参考文献[3]

Part. 3

其他神奇的辅助呼吸方式

除了上述常见的鳃呼吸、皮肤辅助呼吸外,一些鱼还进化出了其他神奇的呼吸方式。

电鳗的口咽腔以及呼吸过程示意图 来源:anspblog.org、参考文献[4]

某些鱼种可以用食道、肠道或者胃来从空气中获取氧气,这几种方式统称为肠气呼吸。鳚科鱼类会借助食道辅助呼吸,而肠道呼吸型最常见的案例是泥鳅。鳅科鱼类可以在高温季节停止进食,此时肠上皮细胞由柱状转换为扁平状,肠道进入呼吸期。一旦水温下降,该过程会逆转,泥鳅重新摄食,肠道恢复消化吸收功能。

使用胃部进行肠气呼吸的鱼类 来源:参考文献[3][6]

胃呼吸型最常见的案例是俗称清道夫的下口鲶。对清道夫胃部组织的研究表明,清道夫胃部壁薄且透明,扁平且无褶皱,胃壁有丰富的毛细血管,这种结构使得清道夫可以用胃来呼吸[4]。网络中晒干后浇水就能重新“活”起来的鱼,就是清道夫。

鲶形目的囊鳃鱼具有一对发达的气囊,起始于第二、三鳃弓的鳃腔后壁,穿过脊椎附近的肌肉直达尾部,囊口有一叶状瓣膜,内壁充满了丰富的血管,因此它可以在陆地上生活一段时间。

印度囊鳃鲶的气囊 图片来源:参考文献[5]

塞内加尔多鳍鱼的解剖图及呼吸过程示意图 来源:参考文献[8][9]

鱼类占据已命名的脊椎动物一半以上,是四足动物的祖先,有科学家推测人类的耳前瘘管是鱼鳃进化残留[5]。研究鱼的呼吸能力不仅能帮助我们搞懂各种鱼类猎奇视频的原理,也有助于人们加深对生物进化的理解。

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来源:中国科普博览 科普中国返回搜狐,查看更多

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