这些鱼的“特异功能”其实和它们特殊的呼吸方式有关 。
水中氧气少 , 鱼儿如何游得自在?
鳃是鱼类最主要的呼吸器官 , 是专门适应水中呼吸的构造 。大部分鱼类主要依靠鳃来呼吸 , 也有少数几种鱼类比较特殊 , 如成年的肺鱼 , 鳃部退化不足以提供生理所需的氧气 , 所以需要经常探出水面用肺来获取氧气 。
在水中 , 鱼的呼吸是由口、口咽腔和鳃盖的协同运动来完成 。呼吸过程中 , 鱼嘴张开 , 水流进入口咽腔 , 此时鳃盖闭合 , 水流经鱼鳃 , 完成气体交换 。
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鱼类通过鱼鳃呼吸过程示意图来源:网站创作 , 作者汉化
【离开水也能存活的鱼,鲨鱼用什么呼吸】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 。
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从图中可以看到 , 垂直于鳃弓整齐排列的梳齿状或者板条状突起被称为鳃丝 , 鳃丝由薄片状小囊袋组织结构一片一片紧密排列而成 , 这些结构被称为鳃小片 。鳃小片是鱼鳃最基本的结构和功能单位 。鳃丝排列于鳃弓之上 , 构成鳃片 , 每个鳃弓之上有两片鳃片 。
鱼类通常都具有多对鳃弓 , 这样的生理结构使鱼鳃的有效呼吸面积成几何级数增加 , 在组织结构上确保了有效呼吸面积 , 让鱼类能够有效适应水体中的低氧环境 。
鳃小片仅由单层上皮细胞构成 , 因此鱼类出水之后鳃小片会粘连在一起并迅速失去功能 , 造成鱼鳃表面干涸板结 , 鱼也会窒息而亡 , 因此大多数鱼类不适合离水生活 。
为了应对水体的低氧环境 , 鱼鳃的血管分布样式也有讲究 。血管的分布使鱼在呼吸时血流的方向与水流方向相反 , 这样能进一步提升气体交换效率 。
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鱼鳃结构及气血交换示意图来源:网站创作 , 作者改动并汉化
即便都是用腮呼吸 , 不同鱼类之间的呼吸方式还是会有一些差异 。软骨鱼类如银鲛、鳐和鲨鱼等并不像我们常见的硬骨鱼类一样具有鳃盖 , 它们鳃的开口叫做鳃裂 。鲨鱼的鳃裂并不能主动开合 , 因此需要通过维持水流与鳃的相对运动来维持呼吸 , 这也是我们见到的鲸鲨总是张大嘴巴的原因之一 。此外某些硬骨鱼类在高速游泳时也会保持嘴巴张开的状态 , 如金枪鱼 。
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] 。
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A为乌鳢的鳃上器官 来源:Art 。B为攀鲈的鳃上器官及示意图来源:CCTV7、参考文献1
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