五蓮花開(kāi)

在我們的常識(shí)中，離開(kāi)水的魚(yú)可能在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)死亡。然而，有幾種魚(yú)有著“特異功能”，比如：被“曬干”的豹紋脂身鲇（清道夫魚(yú)）在遇水后能神奇“復(fù)活”，攀鱸在離水后還能急速爬行，鯉魚(yú)被放入冰箱冷藏半小時(shí)回到水中還能游動(dòng)，肺魚(yú)甚至能在泥土中存活很長(zhǎng)時(shí)間。

其實(shí)，這些魚(yú)的“特異功能”與它們特殊的呼吸方式有關(guān)。

低氧水中如何自在游

魚(yú)鰓是魚(yú)類(lèi)最主要的呼吸器官，能幫助它們適應(yīng)在水中呼吸。魚(yú)在水中的呼吸是由口、口咽腔和鰓蓋協(xié)同運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。魚(yú)類(lèi)在水中呼吸時(shí)，水流經(jīng)魚(yú)嘴進(jìn)入口咽腔，再進(jìn)入閉合的魚(yú)鰓中完成氣體交換。

水體中的氧氣含量遠(yuǎn)低于空氣，為了從水體的低氧環(huán)境中獲得氧氣，魚(yú)鰓形成了特殊的結(jié)構(gòu)。

魚(yú)鰓中整齊排列的梳齒狀或板條狀突起被稱(chēng)為鰓絲，鰓絲由薄片狀小囊袋組織結(jié)構(gòu)一片片緊密排列而成，這些小囊袋組織結(jié)構(gòu)被稱(chēng)為鰓小片，是魚(yú)鰓最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。鰓絲排列于鰓弓之上構(gòu)成鰓片，每個(gè)鰓弓上有兩片鰓片。

魚(yú)類(lèi)通常有多對(duì)鰓弓，這種生理結(jié)構(gòu)使魚(yú)的有效呼吸面積呈幾何級(jí)數(shù)增加，在組織結(jié)構(gòu)上確保了有效呼吸面積，使魚(yú)類(lèi)能有效適應(yīng)水體的低氧環(huán)境。鰓小片僅由單層上皮細(xì)胞構(gòu)成，魚(yú)離開(kāi)水后，鰓小片會(huì)發(fā)生粘連而迅速失去功能，魚(yú)鰓表面干涸板結(jié)將導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)窒息而亡。因此，大多數(shù)魚(yú)類(lèi)不能離水生活。

為了應(yīng)對(duì)水體的低氧環(huán)境，魚(yú)鰓的血管分布能使魚(yú)在呼吸時(shí)讓其血流方向與水流方向相反，這樣能進(jìn)一步提升氣體交換的效率。

即便魚(yú)類(lèi)都能用魚(yú)鰓呼吸，不同魚(yú)類(lèi)的呼吸方式也會(huì)存在差異。軟骨魚(yú)類(lèi)如銀鮫、鰩和鯊魚(yú)等魚(yú)的魚(yú)鰓沒(méi)有鰓蓋，這種魚(yú)鰓的開(kāi)口被稱(chēng)為鰓裂。鯊魚(yú)的鰓裂不能主動(dòng)開(kāi)合，需要通過(guò)維持水流與鰓的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)維持呼吸，這也是鯨鯊總是張大嘴巴的原因之一。此外，某些硬骨魚(yú)類(lèi)如金槍魚(yú)，在高速游動(dòng)時(shí)也會(huì)保持嘴巴張開(kāi)的狀態(tài)。

輔助呼吸有“神器”

除了用鰓呼吸，一些魚(yú)類(lèi)還進(jìn)化出了其他輔助呼吸的方式。

鰓上呼吸器官是由鰓弓的咽鰓骨、上鰓骨及其周?chē)慕M織特化而來(lái)，是一種既能在水中又能在空氣中呼吸的輔助呼吸器官，常見(jiàn)于斗魚(yú)、胡子鯰、烏鱧和攀鱸。不同種類(lèi)的魚(yú)類(lèi)鰓上呼吸器官形態(tài)各異：斗魚(yú)的鰓上呼吸器官呈現(xiàn)傘菌狀，胡子鯰的呈現(xiàn)珊瑚狀，烏鱧與攀鱸的分別呈現(xiàn)木耳狀和花朵狀。

具有鰓上呼吸器官的魚(yú)類(lèi)具有短暫離水生活的能力，離水之后只需保持呼吸器表面濕潤(rùn)便可呼吸，但在長(zhǎng)期離水后，仍會(huì)因缺乏食物而死亡。

一些魚(yú)類(lèi)借助鰓上呼吸器官輔助呼吸還能實(shí)現(xiàn)在陸地上“爬行”：烏鱧可依靠強(qiáng)健的腹鰭在陸地上短距離“蛇形”移動(dòng)；攀鱸通常頓挫式前進(jìn)，頭部擺動(dòng)幅度較大，能在繁殖季節(jié)依靠鰓蓋后緣的尖刺配合臀鰭在陸地上移動(dòng)1000米左右。

皮膚是魚(yú)類(lèi)最常見(jiàn)的輔助呼吸器官，依靠皮膚進(jìn)行輔助呼吸的魚(yú)類(lèi)皮膚真皮層處有豐富的毛細(xì)血管，在某些鰓部退化的魚(yú)類(lèi)中表現(xiàn)得尤為明顯，如黃鱔。

空氣擴(kuò)散距離和毛細(xì)血管分布密度影響著魚(yú)類(lèi)使用皮膚呼吸的效率，因此，使用皮膚輔助呼吸的魚(yú)類(lèi)通常沒(méi)有鱗片或鱗片很少，這樣的生理結(jié)構(gòu)有利于氧氣進(jìn)入皮膚的真皮層。

此外，日本科學(xué)家對(duì)冷藏狀態(tài)下的鯉魚(yú)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，鯉魚(yú)在低溫環(huán)境中可借助皮膚呼吸，在3小時(shí)內(nèi)存活率幾乎達(dá)到了100%。

其他輔助呼吸方式

部分魚(yú)類(lèi)的口咽腔黏膜可幫助它們從空氣中獲取氧氣。這些魚(yú)類(lèi)的口咽腔黏膜表面布滿(mǎn)了毛細(xì)血管，甚至有很多乳突，比如黃鱔和電鰻。

通過(guò)食道、腸道或胃從空氣中獲取氧氣的方式統(tǒng)稱(chēng)為腸氣呼吸。鳚科魚(yú)類(lèi)借助食道輔助呼吸，泥鰍則可通過(guò)腸道呼吸。

豹紋脂身鲇俗稱(chēng)清道夫魚(yú)，其胃壁薄且透明，扁平無(wú)褶皺，布滿(mǎn)了豐富的毛細(xì)血管。這種結(jié)構(gòu)使其可以借助胃進(jìn)行呼吸。

囊鰓魚(yú)有一對(duì)發(fā)達(dá)的氣囊，氣囊起始于第二、三鰓弓的鰓腔后壁，穿過(guò)脊椎附近的肌肉直達(dá)尾部，囊口有一葉狀瓣膜，內(nèi)壁布滿(mǎn)了血管。這種特殊結(jié)構(gòu)能幫助它在陸地上存活一段時(shí)間。

此外，多瑙河中的蔭魚(yú)魚(yú)鰾壁布滿(mǎn)了微血管，能吸收空氣中的氧氣。肺魚(yú)、雀鱔和弓鰭魚(yú)的魚(yú)鰾已特化為呼吸器官。在干旱季節(jié)，肺魚(yú)會(huì)在泥沼中建一個(gè)卵形巢穴，巢穴頂端有一個(gè)小通氣孔，其皮膚分泌的黏液與泥漿混合后形成一個(gè)繭狀的泥殼。肺魚(yú)能夠在泥殼中夏眠，直到下一個(gè)雨季到來(lái)。

魚(yú)類(lèi)被認(rèn)為是四足動(dòng)物的祖先，有的科學(xué)家推測(cè)，人類(lèi)的耳前瘺管是魚(yú)鰓進(jìn)化的殘留。研究魚(yú)的呼吸能力能幫助我們加深對(duì)生物進(jìn)化的理解。（據(jù)科普中國(guó)，略有刪減）

（欄目編輯? 方郁芝）