鱼的呼吸方式有几种,鱼是怎样呼吸的请简要说明

鱼是怎样呼吸的

水生动物呼吸的演化

来源:海洋世界 更新时间:2007-11-16

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

(作者:张万佛 )

脊椎动物呼吸器官与呼吸机能的演变

鱼类的主要呼吸器官是鳃。以硬骨鱼类为例说明鳃的结构,在头的两侧各有四个鳃弓,外有鳃盖加以保护

鳃弓前面为口腔,鳃弓后面是鳃腔。每一个鳃弓上有两行鳃丝,每一鳃丝的腹面和背面各有一行鳃板。鳃板是气体交换的表面。在鳃板中血液流动的方向正好与水流经鳃板的方向相反。这是一种逆流交换系统,有利于氧从外环境进入血液。当通气时,鱼的呼吸运动是一系列通水活动。首先由于肌肉收缩使口腔底部下降,口腔扩大,口腔内压力低于外界,水流进口腔,这时鳃盖关闭。当鳃盖肌舒张,鳃腔扩大,鳃腔内压力低于口腔内压力,水从口腔流经鳃板进入鳃腔(见图)

接着口瓣关团,口腔底部上升。在口腔内形成较高的压力,更多的水流进压力较低的鳃腔。鳃腔内压力升高,超过外界的压力,水从鳃盖流出。这关便保证了水循着一个方向源源不绝地流经鳃板,不断供给鳃板以含氧的新鲜水流。而鳃板中的血液正对着水流的方向流过鳃板中的毛细血管,水中的氧扩散进入血液,血液中的二氧化碳扩散进入水中。这种逆流交换系统的效率是很高的,它能从水中吸走80%的氧。如果实验性地改变流经鳃的水流方向,使之与血流方向一致,鱼类从水中吸取的氧就要减少4/5。这种高效交换系统适应了鱼类生存的需要。鱼类生活在水中,水中氧含量只有空气中氧含量的5%,而且氧在水中的扩散速度更慢些,因此鱼类需要比陆生动物更有效的呼吸器官

鳃血管既受交感神经支配,也受副交感神经支配。交感神经释放去甲肾上腺素,增加流经鳃板的血流,副交感神经释放乙酰胆碱,减少鳃板的血流。通过这两种神经来调节鳃板上的气体交换以适应机体的需要

两栖类的幼体用鳃进行气体交换。少数生活在水中的蝾螈的成体仍保留鳃,有些蝾螈没有肺,依靠皮肤交换气体。蛙和蟾蜍既靠皮肤也用肺呼吸,此外,口腔粘膜也有交换气体的机能。由于空气中的氧必须先溶解在水中才能扩散进入血液,因此它们的皮肤必须保持湿润才能交换气体。由于同样的原因,所有的呼吸表面都必须保持湿润,才能交换气体,否则膜的通透性急剧下降

肺是在体内保护得很好的呼吸表面。脊椎动物的肺有的很简单,如肺鱼的肺像一个口袋,只是消化管向复面伸出的一个气囊,而鸟类和哺乳动物的肺就很复杂。由水生到陆生动物的演比趋势是气道的分支越来越多,交换气体的呼吸表面越来越大。两栖动物的气管没有分支,直接与肺相接。蛙的肺内只有不完全的隔膜,蛙的肺泡直径比哺乳动物的大,相应地,哺乳动物的呼吸表面比蛙的大。人的肺中每立方厘米容积有呼吸表面300厘米2,而在蛙的肺中只有20厘米2

有肺的两栖动物的第六对动脉弓演变成肺动脉,在无尾两栖动物(蛙、蟾蜍)的第六对动脉弓形成肺及动脉,供给肺和一部分皮肤的血液。肺静脉从肺将血液引入左心房,皮肤静脉从皮肤将含氧的血液引入体静脉系统。由于两栖动物的心脏只有一个心室,没有分成肺循环和体循环两部分,以及含氧的血液流入体静脉系统,两栖动物的气体交换系统的效率是较差的

空气进入蛙肺要靠一套“正压”系统,下图说明蛙用肺呼吸的过程

在呼气前,蛙的鼻孔张开,由于肌肉收缩使口腔底部下降,口腔扩张,腔内压力低于大气压力,空气经鼻孔流入口腔,此时气管口的声门是关闭的。接着声门张开,由于肌肉性体壁的压缩,肺壁上平滑肌的收缩以及肺的弹性收缩,迫使肺中气体与口腔气体混合,鼻孔迅速关闭,只有少量气体经鼻孔呼出体外。随即口腔底部上升,口腔内压力升高,迫使其中的空气经声门进入肺内。接着鼻孔张开,声门关闭,口腔底部上升,口腔中的气体经鼻孔排出。然后口腔底部上升或下降,使气体经鼻孔排出或流入口腔。由此可见,蛙肺的通气机制是一种“正压”通气,不同于哺乳动物,爬行动物和鸟类的“负压”通气机制

鸟类的呼吸系统很复杂,除了肺外还有许多薄壁的大气囊分布在身体各部分,有的甚至深入到骨髓腔中。与同样大小的哺乳动物相比较,鸟类的肺容积小,但是由于有气囊和较大的气管,鸟类整个呼吸系统的容积却比哺乳动物的大三倍

鸟类的气管分成两支初级支气管分别与一侧的肺及腹气囊相通。由初级支气管分出次级支气管通到其它气囊(见图)

在肺内有许多副支气管。由副支气管再分出许多细小的毛细气管,这是进行气体交换的地方,相当于哺乳动物的肺泡(见图)

在呼吸时,鸟类肺的体积变化很小,而气囊的体积却有明显的变化。气囊体积的变化是由胸骨对脊柱的运动和后肋骨的侧向运动扩大或缩小体腔所引起的。吸气时,前后气囊扩大,空气经气管、支气管进入后部气囊,同时,一小部分空气也通过支气管进入肺内,而此时原在肺内的前一个呼吸周期吸入的气体则进入前部气囊。呼气时,后部气囊缩小将其中的气体压入肺内,在下一个呼吸周期进入前部气囊;前部气囊也缩小,其中,前一个呼吸周期吸入的气体则经支气管、气管排出体外(见图)

因此,需要两个呼吸周期才能使呼吸气体流过全部通道。在吸气和呼气时都有空气单方向地流经肺的副支气管。这种呼吸气体流经气体交换区的方式与哺乳动物的肺大不相同。在哺乳动物肺中,袋状的肺泡是终端,空气必须流入后再排出,而不是流经肺泡

为什么呼吸时初级支气管与次级支气管的分支处的气流方向不变呢?这并不是分支处存在单方向的阀门或瓣膜,而是由那里的结构的空气动力学性质所决定的。这些分支处的结构使气流易于流向一个方向,而流向另一方向则由于形成涡流产生阻力

陈守良 动物生理学(三版) 高等教育出版社

鱼类的呼吸

王丽君

爬行动物、鸟类和哺乳动物都是用肺吸取空气里的氧气的,如果把它们完全沉在水里,时间长了,得不到氧气,就会闷死,而鱼类却可以在水中呼吸,吸取溶解在水中的氧气,但它们不能直接吸取空气里的氧气,因为鱼类的呼吸器官是鳃

鱼类的鳃生在头部,一般都由鳃盖覆盖(鲨、鳐类例外)。鳃由梳子一样紧密排列的鳃丝组成,鳃丝两侧排列着突起的鳃小片,鳃小片上密布着微血管。因此,鱼类的鳃一般都显红色,这就是鳃小片上微血管的颜色。人们可以从鳃的鲜艳程度,来判定鱼是否新鲜。当水通过鳃丝时,鳃小片上的微血管摄取水中溶解的氧气,同时把体内的废气棗二氧化碳排出。因此,水从鳃裂流过,鱼就可以不断地进行呼吸。平时,我们看到鱼在水里不断地把口张开,以为鱼在吃东西,其实,鱼吃食物是和呼吸同时进行的,水和食物一起进入口中,而水从鳃孔流出,食物却被鳃耙挡住咽入消化器官

如果鱼离开了水,那末鳃丝会因失水而干燥,互相粘结,就好像一支在水中笔毛松散的毛笔,离开水后互相粘结一样。鳃丝互相粘结,破坏了进行气体交换的功能,鱼类就会因窒息而死亡。人们还发现,鳃孔越大的鱼,离水后往往也死得越快

鱼类呼吸的次数,因鱼的种类不同而有很大的差别。隆头鱼和岩鳕一分钟约12~13次;刺鱼可达150次。澳洲肺鱼在冷天每分钟平均呼吸12次,但到天暖时,可达31次。若水中的氧不足时,鱼的呼吸次数就会增加,渐趋喘息。其他因素如剧烈活动。非常饥饿和受惊等,也能引起呼吸次数的增加

鱼类的这种特殊呼吸器官,引起了科学家的极大兴趣,有人设想在人体上移植一种鱼鳃般的器官,使其成为“两栖人”,到那时,人类就既可以在陆上安居,又能到海中生活,自由自在地邀游世界了

鱼的呼吸器官从鱼鳔到肺

海洋上层和中层的硬骨鱼类,大多数都有鳔。鱼鳔的体积约占身体的5%左右。其形状大致可分为卵圆形、圆锥形、心脏形、马蹄形,在鱼鳔里面含有氧、氨和二氧化碳。这几种气体混合的比例和空气不同,鱼鳔内含有较多的氧气。所以,在缺氧的环境中,鱼鳔可以作为辅助呼吸器官,为鱼提供氧气。在鱼鳔上还有专门分泌气体的组织,叫气腺。而气腺的功能像气泵,能把血液中的气体抽到鱼鳔里来。鱼鳔还有吸收气体的功能,当鱼鳔的气体过多时,便运送一部分进入血液

在很大一部分鱼类中,鱼鳔已成为水压平衡器官或控制沉浮器官。它通过充气和放气来调节鱼体的比重。这样,鱼在游动时只需要最小的肌肉活动,便能在水中保持不沉不浮的稳定状态

水的压力随着水的深度而增加,压力增大,水的浮力也相应增大。当鱼要想下降到深水层时,由于水的压力增大了,这时鱼体要排出一部分气体,鱼体增加了比重,鱼就下沉。如果鱼要上升到较高的水层时,那么,由于水压减小,鱼鳔就要充进一部分气体,使鱼鳔膨胀起来。这时,鱼体的比重减轻,鱼就浮上水面。无论是降或升,还是停留,鱼鳔的充气和放气过程都是缓慢的,而且转变气体的容量也有限,因而鱼不能在水中急速地上升或下沉,否则,会有生命危险

那么,鱼类为什么要生出这么一个鳔来呢?这要追溯到遥远的志留纪和泥盆纪时期。那时,生活在近海的最古老的鱼类由于能得到充分溶解在水中的氧,因而不必呼吸空气。后来,由于剧烈的竞争,有些原来生活在海洋中的鱼类只得远离家乡,进入淡水。在迁移的过程中,有一些鱼类到了小河、池塘、沼泽等地方生活。但是,这些地方有混浊的沉淀物,腐殖质过多或温度较高,因而导致氧气不足,使鱼类感到呼吸困难。在这样的环境中,鱼类要想生活,就不得不经常浮出水面呼吸空气。最初它们是利用食道壁来进行呼吸的,久而久之,身体里便生出一个固定的囊?D?D鱼鳔,它可以起到一定的呼吸作用。目前,肺鱼和矛尾鱼的鳔就具有呼吸的功能。如非洲的肺鱼,它在河水干涸时钻入泥中,只留出一个小泥孔,用鳔呼吸空气,等河里有了水,它又回到水中生活。可以说,陆生脊椎动物的肺,是由鱼鳔进化来的

鱼儿为什么要生活在水里?

俗话说:鱼儿离不开水。鱼儿生活在水里这是自然规律,是人们知道的常识,那么,鱼儿为什么生活在水里而又离不开它呢?

这主要是由鱼儿本身的呼吸器管和呼吸方式所决定的

生物生存的基本条件之一,就是需要氧气,鱼儿生活在水中,也需要呼吸。但鱼的呼吸器官不是鼻子,它的鼻孔不和口腔相通,是单纯的嗅觉器官,而鱼鳃才是鱼的主要呼吸器官,这就决定了鱼儿的呼吸和其他陆地动物的不同。鱼儿所生活的水域是溶有氧气的,不过溶氧很低,鱼鳃的结构正好和这种生存条件相适应

首先,我们先看一下鱼鳃的结构吧。现以硬骨鱼为例,它的鳃盖里边的咽喉两侧各有四个鱼鳃,每个鳃分成两排鳃片,每排鳃片由无数鳃丝排列而成,而每排鳃丝的两侧又生出许多鳃小片,内布有许多毛细血管

其次,我们再看鳃在水中的情况。在水里,鳃片、鳃丝和鳃小片完全张开,大大地扩大了和水的接触面积,增加了毛细血管从水中的摄氧能力,鱼靠着口和鳃盖的运动,不时地吞水和排水,在水流经鳃的时候,便完成了气体交换。因此,鱼的呼吸运动分为吸水和排水两个过程。吸水时,鳃盖向外扩张,口和口腔瓣张开,鳃盖瓣紧闭,水从口流入咽喉,接着鳃盖瓣开放,口和口腔瓣紧闭,鳃盖内移,口腔内压强增大,吸入的水便流经鳃裂从鳃孔排出。这时,鳃小片血管内血液携带的二氧化碳透过薄壁进入水中,水里的氧便进入鳃小片血管同血液中的红细胞结合,随着血液循环到达全身各处的组织细胞

再次,水的密度比空气大得多,它可以支持鱼的鳃片、鳃丝和鳃小片完全展开,完成气体交换,鱼儿一旦离水,在空气中,鳃片、鳃丝和鳃小片会压叠在一起,只有鳃的外表和空气接触,面积大大减小,无法得到充足的氧气。另外,鱼儿所吸收的氧气是溶解在水中的氧,等鳃片表面蒸发后,鱼儿便完全失去摄氧功能,无法生存。所以,鱼儿是不能离开水而生存的,必须要生活在水里,这是由它本身的结构所决定的

当然,不同的鱼儿离开水后生存的时间是不一样的,这主要是鳃孔大小的差异对鳃片上水分蒸发速度有影响的缘故。蒸发得慢一些,存活的时间就要长一些;反之,存活得时间就短一此。同时,还与鱼儿具有其他辅助呼吸器官有关,有辅助器官的,离开水后存活得时间就能更长一些

鱼有耳朵,很多人没有注意到。确切他说鱼有内耳,没有中耳、外耳,鱼的内耳在头骨里,只有打开头骨才能看到,鱼耳的功能和人类一样,一是收听声音,二是维持身体平衡。英国鱼类学家克利特尔博士发现,每当投放饵料时,同时摇铃,铃声一响,果然不少红鳟鱼便云集而来,等待喂食。鱼类耳朵的构造,要比高等脊推动物简单。它可分为两部分:鱼耳上面一部分叫作椭圆囊,椭圆囊有1个小孔和3个半圆形的管子相通,这3个半圆形的管子叫半规管,是感觉平衡器官,在每根半规管的一端有一个涨大部分,叫作壶腹,鱼耳下面的部分,叫作豆状囊,在它的后面有一个突出的部分,叫作耳壶。鱼类的这个耳壶并没有多大用途,不过在高等脊推动物身上便是听党的主要部分。一般来说,人耳的听觉范围是每秒16~20 000次振动的音波。而多数鱼耳所能感受到的声音,只能是每秒340~690次振动的音波。可是有些鱼类的听觉就比较灵敏,这是因为它们的嫖和内耳中间,生有一串小骨刺,靠着这些构造,它们便能听见高频率的音波,像白膘鱼和鳊鱼就能听到每秒2750次的振动。所以说,虽然我们看不见鱼的耳朵,但它的作用却不小呢

鱼用什么呼吸?当然是鳃,连国小的小朋友都知道

不过当我们上到呼吸这个单元时,同学说:肺鱼呢?哇,居然有人提起,班上就开始讨论,肺鱼用肺呼吸,那么肺鱼有没有鳃呢?最后从书中的资料,证明肺鱼是有鳃的

如果再继续衍生的话,鱼类除了鳃还能用什么构造进行呼吸呢?

答案有:肺、鳔、肠、皮肤等。这些器官称为副呼吸器官。鳗鱼则是利用皮肤呼吸的代表性鱼类、用肠呼吸的代表性鱼类为泥鳅

http://www.fish.org.tw/chinese/magazine/magazine-55a.htm

http://home.kimo.com.tw/qmo668/fafish.htm

2009-03-09


海云青飞,生命进化规律破解者
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