鱼鳃能在水里呼吸的原理 鱼为什么不能吸空气里的氧气


人不能长时间待在水下,最大的痛点就是无法从水中直接获取氧气,虽然氧气瓶的发明一定程度地解决了这个问题,但是氧气瓶中氧气的含量是固定的,一旦氧气消耗完毕,人就必须出水 。
早在2018年,国外的一个设计师就在电影中受到了启发,仿生鱼类的呼吸系统发明了一个“人造鱼鳃”,不过由于人造鱼鳃的不稳定性和电池的容量太小,这个发明最终也没有量产问世 。

鱼鳃能在水里呼吸的原理 鱼为什么不能吸空气里的氧气


我们羡慕鱼儿能在水里自由自在的游动,而鱼儿同样也羡慕我们在陆地上自由的奔跑,因为鱼离水后都有死亡,只不过时间有长短而已,像麦穗鱼、翘嘴鱼它们离水后,几分钟就会死,而像肺鱼,它们甚至能在离水的情况下生存4年之久 。
鱼离水后生存时间的长短,其实与它们从空气中获取氧气的能力有很大的关系 。那么,鱼可以从氧气含量低的水中获取氧气,但为什么直接从空气中获取氧气的能力却非常弱呢?我们一起来聊一聊这个问题 。
鱼鳃能在水里呼吸的原理 鱼为什么不能吸空气里的氧气


为何不同的鱼离水后死亡时间差异很大?不同的鱼离水死亡时间有着很大的区别,这与不同鱼对氧气的需求大小有很大的关系,通常底栖型鱼类比浅水层的鱼在离水后活得更久,这是因为水底层和上层的含氧量不同导致的 。
水中的氧气主要是来自于空气,也就是水溶氧,所以越接近水面,含氧量越高,当然,水溶氧与温度呈反比,气温越高,水溶氧越低,这就是为什么夏天经常能够看到鱼浮头的原因 。
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不过,在相同的水体内,上层的氧气含量始终要大于底层,因此底层的鱼类更能适应低氧的环境,这就是为了麦穗鱼出水死,而鲫鱼却能活一段时间的原因 。
当然,除了鱼类的栖息习性不同外,还有一个关键的因素能左右鱼离水的时间,那就是直接从空气中获取氧气的能力 。
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所有的鱼都可以从空气中获取氧气,但是对于大多数鱼来说,它们从空气中获取氧气的能力太弱了,这是因为大多数鱼都是通过鱼鳃过滤水中的氧气来维持生命的,一旦直接从空气中获取,一方面获取的量不足以支撑它们身体的正常消耗,一方面离开水后它们的鱼鳃处的粘液会慢慢的变粘稠,逐渐的就无法正常开合了,这就相当于堵上了我们的口鼻,是无法呼吸的,最终只能活活的憋死 。
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但是,对于一些特殊的鱼类来说,离水最终虽然会死,但是它们在相当长的一段时间内是不会有问题的,比如弹涂鱼和肺鱼 。
弹涂鱼是一种可以在地面上跳跃的鱼,而且它们甚至能跳到红树林中低矮的树上,变成“鸟鱼”,而它离水能自由自在的原因在于:弹涂鱼并不过分的依赖鱼鳃的呼吸能力,它的皮肤和口腔粘膜都能将空气中的氧气溶解,然后供给身体 。
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这种呼吸方式与蚯蚓特别的相似,因此弹涂鱼只能在海岸泥地以及红树林,这类水分含量较大的地方跳跃,因为一旦体表被晒干,它们也就无法呼吸了,最终只有死路一条 。
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肺鱼与弹涂鱼离水呼吸的机制是不一样的,因为肺鱼将鱼鳔演化出了肺的能力 。一般情况下,鱼鳔是鱼类调节在水中深度的工具,但是肺鱼在漫长的演化中,让鱼鳔演化成了气体交换的场所,其原理与我们的肺比较相似,这使得肺鱼的鱼鳃退化,基本靠“肺”呼吸 。(下图为土块里的肺鱼,放入水中立即生龙活虎)

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