【推荐阅读】为什么潜水时人不能直接从水里获得氧?

来源:仪征中学 时间:2021-11-11
 

  人们在潜水时,为了保证足够氧气的摄入都需要背氧气瓶,为什么人就不能像鱼一样在水里正常呼吸和生存呢?前几天我8岁的小表妹也问了我同样的一个问题。

  鱼之所以能够在水中遨游,与它们的呼吸方式密切相关。鱼的呼吸器官——鳃,敞开式,由很多鳃丝组成,每条鳃丝上还有无数的鳃小片,毛细血管极其丰富,形成极大的表面积。随着鳃盖的开合,水不断流过鳃丝,完成气体交换。 而人为了适应陆地生活形成了一种可以提供细胞代谢所需氧气的气体交换系统——呼吸系统,包括呼吸道(鼻腔、咽、喉、气管)和肺,肺作为人唯一的气体交换器官,也是陆生脊椎动物的唯一气体交换器官,主要由连续而反复分支的支气管及其最小分支末端膨大形成的肺泡共同构成,几乎是封闭式的,由狭小的呼吸道与外界相连。负责气体交换的肺泡,虽然表面积巨大,但水无法在肺泡周围形成有效的流动,因此对氧的摄取效率很低。

  同时,水中的含氧量与空气相比要低很多,表面海水的含氧量约为4~7 mL/L,而空气中的含氧量约为210 mL/L。鱼是变温动物,维持机体新陈代销消耗的氧气较少,水中的氧气可以满足它们的生存需要。而人是恒温动物,需要的氧气量要多得多,即使假设肺对水中氧气的摄取效率与空气相当,也需要体积达空气30~50倍的海水才能满足需求,也就是肺活量或者呼吸频率得增加几十倍,这是人体无法做到的。这也可以解释为什么海洋中生活的哺乳动物(如海豚、鲸)隔一段时间就需要浮出水面用肺来进行呼吸,而没有进化出吸收水中氧气的机制。

 
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