鱼有没有心脏和大脑(鱼有没有心脏)
竟然有被淹死的鱼?
巴西骨舌鱼
□一碗筷子
鱼生活在水中,能在水里呼吸,居然也会被淹死?这似乎是不可能的事。
但细究起来,这居然是常有的事。这到底是怎么回事?
淹死的概念
我们常说的“淹死”,指的是由于包括水在内的各种液体淹没了上呼吸道,导致呼吸功能丧失而引起的死亡。
对于需要从空气中获取氧气的生物(以哺乳动物为例),进入水中后往往会主动屏住呼吸,防止水进入肺部。不过这种主动控制呼吸的行为是受限的,随着体内氧气的减少和二氧化碳的增加,呼吸反射会越来越强烈,直到到达某个临界点,生物就不能再自主屏气。此时,水(或其他液体)便开始进入气管,引起肌肉痉挛并堵塞气道。此时如果不能阻止水的持续进入,很快水就会到达肺部,阻碍肺部的气体交换。
在这个过程中,水进入肺组织会导致肺泡表面活性物质的减少。肺泡表面活性物质是一种由肺泡细胞分泌的脂蛋白(主要成分是二棕榈酰卵磷脂),它分布于肺泡表面气体与液体的交界面上,对维持肺泡形态、保证气体交换非常重要。当肺泡表面活性物质遭到破坏,肺部的气体交换就无法顺利进行,于是导致组织缺氧和代谢性酸中毒。低氧血症和酸中毒会迅速影响身体各个器官,大脑由于缺氧而失去意识,接着就是呼吸衰竭、心脏骤停,淹死就发生了。
从这角度来看,淹死的原因是水阻碍了气体交换,进而导致机体缺氧,造成死亡的发生。
鱼是怎么呼吸的?
鱼生活在水里,它们的呼吸方式与人类不一样:多数种类的鱼是用鳃呼吸,个别种类除了用鳃呼吸,还会辅以其他呼吸方式。
作为鱼类最重要的呼吸器官,鳃的主要特征是壁薄、气体交换面积大、毛细血管分布十分丰富。鳃通常对称排列在咽部两侧,鳃瓣着生于鳃间隔(软骨鱼类)或腮弓(硬骨鱼类)上。对于软骨鱼类(例如鲨鱼)来说,鳃裂一般直接开口于体表,在鳃节肌的控制下,腮弓有节奏地收缩和舒张,使水流不断从口流经鳃腔,再从鳃裂流出体外。当流经鳃裂时,水中的氧气与鳃血管中的血液完成气体交换。
硬骨鱼则有所不同,它们鳃腔外覆盖鳃盖骨,主要依靠鳃盖的运动完成呼吸,水流经鳃的方向与血流方向相反,呈逆流交换,摄取氧的效率很高。
除了用鳃呼吸,部分硬骨鱼还发展出了适应性的特殊呼吸方式,比如鳗鲡、弹涂鱼可以通过皮肤呼吸;泥鳅可以通过肠管呼吸;斗鱼、乌鳢可以通过鳃上器呼吸;肺鱼可以通过鳔(鱼类位于肠管背面的囊状器官)呼吸,等等。
对于依靠鳃从水中获取氧气的鱼来说,水本身是不会阻碍气体交换的,从这个角度来看,用鳃呼吸的鱼并不会“淹死”。
不过,有些鱼对鳃的依赖性很低,主要从空气中获取氧气,水对它们来说就没那么友好了,有个比较极端的例子是巴西骨舌鱼。
巴西骨舌鱼生活的环境有点特别,一到旱季,水中常常充满腐烂的有机物,氧气含量很低。为了获得足够多的氧气,巴西骨舌鱼不得不发展出一种特殊技能——从空气中获取氧气。它们用鱼鳔呼吸——其实鳔和肺同源,现有证据表明鳔很可能是原始的肺演化而来的——但鱼鳃的作用却逐渐丢失,以至于几乎80%的氧气供应都来自空气。
这样一来,巴西骨舌鱼不仅完美适应了缺氧的生活环境,还解锁了离开水也能存活一段时间的特技。但凡事都有两面性,巴西骨舌鱼过于依赖空气,以至于每隔一段时间就得浮出水面换气,否则就会“淹死”。
缺氧的鱼就会被“淹死”
如果我们把“淹死”定义为缺氧而亡,那除了巴西骨舌鱼这样极端的案例,其他鱼类在水中也可能遭殃。
我们发现,导致鱼在水中缺氧的原因主要有两个,一是水体本身缺氧,一是鱼自身患病。
水体缺氧的情况大家其实并不陌生,比如说下雨前池塘里的鱼总是扎堆浮出水面呼吸,这就是因为水中的氧气不够了;还有家里养鱼通常得准备氧气泵,也是为了防止鱼儿缺氧。
气压、水温等因素都可能导致水体含氧量改变,不过一般不会严重到把鱼憋死,但“赤潮”等现象就真的很要命了。发生“赤潮”时,水中有机物大量增加,好氧菌随之大量增殖,消耗水中本就不多的氧气(水中的含氧量远远不及空气),鱼虾就会窒息而亡。
除了环境因素,鱼生病也可能导致无法呼吸。典型例子就是烂鳃病,患病的鱼鳃丝末端腐烂、充血,呼吸受阻,如果不能及时治疗,即使水中氧气充足鱼儿也无法呼吸,最终会窒息而亡。
这么看来,鱼在水中“淹死”似乎也不是什么不可能的事。 ( 蝌蚪五线谱)
来源: 羊城晚报
科学家发现3.8亿年前鱼类心脏:保存好,还带来新进化线索
在澳大利亚的一大块沉积物中发现的一颗3.8亿年前的鱼心让科学家们心跳加速。这个器官不仅保存得非常好,而且它还可能产生关于有颌脊椎动物进化的线索。
这颗心脏属于一类已经灭绝的有甲有颚鱼类--节颈鱼,其在4.192亿年至3.589亿年前的泥盆纪时期繁衍生息--比目前拥有“最古老”称号的有颚鱼类心脏要早2.5亿年。但尽管这种鱼是非常古老,其带有两个腔室的S形心脏的定位使研究人员观察到这种古老的游泳者和现代鲨鱼之间惊人的解剖学相似性。
澳大利亚科廷大学的脊椎动物古生物学家Kate Trinajstic教授说道:“进化通常被认为是一连串的小步骤,但这些古代化石表明在无颌和有颌脊椎动物之间有一个更大的飞跃。这些鱼的心脏在它们的嘴里,在它们的鳃下--就像今天的鲨鱼。”他是这项新研究的共同作者。
这项研究于周三发表在《科学》上。
科学家们对该器官的确切位置有了额外的了解,因为他们能观察到它跟鱼的胃、肠和肝脏化石的关系,这种情况非常罕见。
Trinajstic说道:“我无法告诉你,在这块古老的化石中发现一个三维的、保存精美的心脏和其他器官,我真的感到非常惊讶。”
古生物学家在2008年对西澳大利亚的GoGo地层进行考察时遇到了这块化石,它增加了从该地点收集到的大量信息--包括牙齿的起源和对鳍到肢体过渡的深入了解。GoGo地层是西澳大利亚金伯利地区的一个沉积层,其以其丰富的化石记录而闻名,那里保存了古生代泥盆纪时期的珊瑚生物,当中包括像神经和带脐带的胚胎这样精细的组织遗迹。
研究报告的共同作者、瑞典乌普萨拉大学的Per Ahlberg教授说道:“大多数软组织保存的案例是在扁平的化石中发现的,在那里软的解剖结构只不过是岩石上的一个污点而已。我们也非常幸运,这是因为现代扫描技术使我们能在不破坏这些脆弱的软组织的情况下研究它们。几十年前,这个项目是不可能的。”
这些技术包括中子束和X射线显微层析,它可以创建物理物体的横截面,然后可以用来重新创建虚拟3D模型。
最近的鱼类化石发现阐明了“恐龙鱼”(一种极度濒危的物种)是如何用头站立的及史前鱼蜥蜴看起来有多像海豚Flipper。
研究报告的论文共同作者Ahlberg提醒那些可能认为这种发现不重要的人:生命在其最基本的层面上是一个不断进化的系统。
Ahlberg说道:“我们自己及与我们共享地球的所有其他生物体都是通过进化过程从一个共同的祖先发展而来的,这不是一个偶然的事实。它是我们存在的最深刻的真理。从字面上看,我们都是相关的。”
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