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水生动物呼吸的演化

动物的呼吸即是动物将空气中的氧气吸进体内,供它新陈代谢之用,而把新陈代谢的尾产物——碳酸气(CO2)排出体外。

  生活在水中的单细胞动物,如草履虫,靠表面纤毛的摆动与外界交换气体,气体是从细胞表面透入,没有专门的呼吸器官。其它原生、浮游等动物也是采取这种呼吸方式。由多数纤毛细胞构成的群体,它们吸进和排出的气体都在群体用扩散的呼吸方式,纤毛细胞相互扩散,传递气体,同时凭借水沟系统使气体流动并扩散。腔肠动物水螅有触手及纤毛,水从口出入体腔时即进行呼吸。扁虫动物中的蓑虫的呼吸是导入海水进入肠内,气体就在肠子里交换。

  水中的棘皮动物和海绵动物相比,它的水管系统更形完备,有的种类中已含有赤血球;赤血球内含有红色质,红色质参与血液中的输氧作用。红色质的原始状态为沉淀状态。唇发展成为球体状态,棘皮动物的体壁上有凸出的皮鳃;有人称之为外鳃,可认为是最原始的鳃组织,棘皮动物中较为高级的海参,是从它的泄殖腔流入海水到达呼吸树的树壁上进行呼吸的。

  动物进一步进化到软体动物。如无齿蚌。就以瓣鳃来呼吸,它的每一片瓣状鳃就是一个呼吸单位。气体的交换即通过它来进行的。软体动物中数头足纲的呼吸器官较为完备,如乌贼,在外套腔前端两侧有一对羽状鳃,鳃上布满血管和神经,这里是呼吸器官,进行着气体交换;但头足纲中的海蛤蝓等也有用低级形式的肠呼吸的。

  脊椎动物进入到鱼的呼吸,它们已用结构较完善的鳃来呼吸了,鳃上布满着毛细血管,水流经过鳃时即进行呼吸。

  鳃是鱼类主要的呼吸器官,它是一种专门适应水中呼吸的构造,因为水是一种液体,它的密度比空气大得多。一般鱼的咽喉两侧各有四个鳃,每个鳃又分成两排鳃片,每排鳃片由无数鳃丝组成,鳃丝两侧又生出许多小型的鳃小片。鱼呼吸时,各鳃片、鳃丝和鳃小片完全打开,使鳃和水的接触面增大,这样做能大大增加与水中溶解氧结合的机会。这个原理,和陆地脊椎动物肺内有无数小气泡以增加呼吸面积的道理相同。所以,鳃是一种特别适应水中呼吸的器官。

  鱼在水中游动时,嘴巴都在一张一闭很有规律地活动,这就是它在呼吸。鱼张嘴时,把水吸入,此时鳃裂闭上;当鱼将嘴闭上时,鳃裂张开,让水流出去。在这个过程中鱼把溶解在水中的氧通过鳃上的微血管运送到体内,同时把二氧化碳排出体外。这个过程同人的呼吸过程一样。不过人是通过肺进行气体交换的。

  在水里,鳃片、鳃丝和鳃小片各自分开,进行旺盛的气体交换:一旦离开水,它的鳃片等各部分结构便会重叠在一起,只有鳃的外表与空气接触,接触面积大大减少,无法得到足够的氧气,鱼就会死亡。

  鱼类还有一些辅助呼吸器官,如皮肤、鳃上器官和气囊等,使少数鱼类离开水仍然可以暂时生活一段时间。鱼类从水中进军到陆地是从两栖动物类群开始的。这个转变是进化史上的一个重大事件。它们用以呼吸的器官必然有相应的改变。两栖类的青蛙具有薄薄的、蜂窝状的肺囊,用来呼吸气体,但肺囊的结构还比较原始,所以很难担负起青蛙的全部呼吸功能,皮肤的呼吸仍占很突出的辅助作用。

  进化到了爬行动物,它们的皮肤己不在呼吸上占什么地位了,呼吸的任务全部落在肺脏上。

  从爬行纲进化到鸟类,它们的荣虽较小,但已发展成了实心的海绵体,气管、支气管形支一个完整的气管网。因此,鸟的呼吸器官重量虽轻。但效能上大大超过了爬行动物。

  哺乳动物是脊推动物中最高级的了,它的肺脏器官也是实心的海绵组织,形体最大。支气管的未端有肺泡囊,它由百万以上的小肺泡组成,因此接触空气面很大。








 
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