当孩子问「鱼儿用什么呼吸」该如何回答?

当孩子问「鱼儿用什么呼吸」该如何回答?

五莲花开,天行有常,不为尧存,不为桀亡。

哈哈哈哈哈哈 这是一个非常不错的问题

1、鱼鳃的结构

不同于人类生活在空气中,用肺呼吸,鱼类主要生活在水中,它们主要用鳃呼吸。

水中的氧气含量只有大气中的

,大概是 5-7mg/L,这加大了鱼类从水中获取氧气的难度,因此鱼鳃具有特殊的结构,能够扩大鱼鳃与水的接触面积来获取氧气。

鱼鳃结构示意图 Credit:freepik

鱼鳃位于口咽腔的后部,左右两侧均有分布,每侧的鱼鳃有多个鳃弓。垂直于鳃弓整齐排列的梳齿状 / 板条状的突起叫做鳃丝,鳃丝上有一系列被称作鳃小片的薄片状小囊带组织紧密排列,鳃小片上布满了血管,这些血管仅由单层扁平上皮细胞构成,非常有利于气体交换的进行。

光学显微镜下的鳃丝结构 来源:fws.gov 作者改动

鳃小片是鱼类进行呼吸作用的基本单位,它在鱼鳃上几何层级式的分布使得鱼鳃与水的接触面积非常大,蓬松的结构就像一只插入水中的毛笔,在水中能够轻松散开并与水有极大的接触面积。

2、鱼的呼吸过程

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,之后鳃盖闭合,水流经鱼鳃,完成气体交换。

鱼鳃呼吸的生理过程 来源:Wikipedia 作者改动

鳃的血管样式使得鱼在呼吸时水流方向与血流方向反向配置,这种方式使得两者的摩擦增加,与同向配置相比,呼吸效率提升了四倍。注意:此处请以上图为准,英文网络上流传着多种样式的错误图片,其中血流方向与水流方向的画法是完全错误的。真实的情况是血液从鳃丝内侧流向外侧,水流从鳃丝外侧流向内侧。

鱼类呼吸过程运动示意图 来源:Wikipedia 作者汉化

3、补充材料

1、鱼类的主要呼吸器官是鳃,但是由于生物多样性的原因,肺鱼如果仅仅依靠鳃呼吸会窒息而亡,因此肺鱼要偶尔将头探出水面来补充氧气。

2、另外还有一些鱼类在恶劣环境下能够使用皮肤、鳃上器官、肠胃、口腔粘膜等来辅助呼吸。本条请参阅我为科普中国创作的文章 五莲花开:离开水也能存活的鱼,它们是这样呼吸的

3、鱼类并不是严格的生物学定义,部分物种如文昌鱼和七鳃鳗等,它们也用鳃来呼吸