鳄鱼是一种古老而神秘的动物,它们生活在热带、亚热带和温带地区的河流、湖泊和沼泽中,它们是半水生半陆生的动物,既可以在水里捕食,也可以在陆地上晒太阳。它们有着强壮的身体、锋利的牙齿和灵活的尾巴,是食物链的顶端捕食者。但是,你知道吗?鳄鱼还有一个令人惊讶的本领,那就是它们可以在水下不呼吸半个小时!这是怎么做到的呢?
鳄鱼用肺呼吸,而不是用鳃呼吸
这意味着它们需要定期到水面呼吸空气,才能获取氧气,但是,当它们在水下潜伏或捕猎时,它们就不能频繁地上浮呼吸了,否则会暴露自己的位置或错过机会,所以,它们就需要一种方法来延长自己在水下的时间,而不至于窒息。这就涉及到了它们高度特化的循环系统和呼吸系统。
鳄鱼有着非常高效的循环系统和呼吸系统,它们可以在呼吸空气时将大量的氧气储存在血液和肌肉中,并在潜水时将其缓慢地释放出来。例如,在水温为25摄氏度时,一只体重100公斤的鳄鱼可以储存约1.5升的氧气,在水下可以维持约30分钟。
鳄鱼是如何储存和释放氧气的呢?
这要从它们特殊的心脏说起,鳄鱼的心脏有两个心室,左心室和右心室,但两个心室之间有一个小孔,叫做潘尼兹式孔。
这个小孔可以让血液在两个心室之间流动,并且可以由心脏控制开关。当鳄鱼在水面呼吸时,这个小孔会关闭,让含氧血从左心室流向全身;当鳄鱼在水下潜水时,这个小孔会打开,让含氧血从右心室流向大脑和心脏。
这样做有什么好处呢?
这样就可以让鳄鱼优先供应身体最重要的器官——大脑和心脏——所需的氧气,而不浪费在其他部位。同时,这样也可以减少身体对氧气的需求,因为当血液流向其他部位时,会带走一些二氧化碳和废物,并且降低血液中的pH值。
这些都会刺激身体产生更多的耗氧量,从而加速氧气消耗。所以,通过潘尼兹式孔控制血液流向,可以让鳄鱼降低耗氧量,并延长潜水时间。
除了循环系统外,鳄鱼还有一个高度发达的呼吸系统。鳄鱼的肺很大,并且有高度进化的呼吸道上皮。这种上皮由很多微小的突起组成,叫做肺泡。
肺泡与毛细血管紧密相连,可以有效地进行气*换。当鳄鳄鱼在水面深深地吸入空气时,肺泡会充满氧气,并将其传递给血液;当鳄鱼在水下缓慢地呼出空气时,肺泡会释放二氧化碳,并保留一部分氧气。
鳄鱼还有一个特殊的适应性——潜水反射
当鳄鱼潜入水中时,它们会自动调节自己的生理状态,以适应低氧环境。具体表现为:
心率降低:当一只平静地游泳或休息的成年雌性美洲短吻鳄潜入水中时,其心率从每分钟25次降低到每分钟1次。
血压升高:当一只成年雌性美洲短吻鳄潜入水中时,其收缩压从每平方厘米80毫米汞柱升高到每平方厘米120毫米汞柱。
血管收缩:当一只成年雌性美洲短吻鳄潜入水中时,其四肢和躯*血管会收缩,减少血液流向这些部位,而增加血液流向大脑和心脏。
代谢率降低:当一只成年雌性美洲短吻鳄潜入水中时,其耗氧量会降低到正常水平的10%以下。
这些生理变化都是为了让鳄鱼在水下能够节省氧气,并保持清醒和活跃,当然,这也有一定的限度,如果鳄鱼在水下时间过长,或者水温过低,它们就会出现缺氧的症状,比如头晕、乏力、昏迷甚至死亡,所以,鳄鱼还是需要定期到水面呼吸空气的。
那么,什么机制让鳄鱼能在呼吸时防止水进入肺部?
鳄鱼在口腔顶部有一块硬化的腭,可以控制开关,当鳄鱼在水下游泳或捕食时,它们会关闭腭,阻止水进入咽喉和气管;当鳄鱼到水面呼吸时,它们会打开腭,让空气进入肺部,这样,鳄鱼就可以在水里张开嘴巴而不怕呛水了。
鳄鱼是一种非常适应水生环境的动物,它们有着神奇的呼吸机制,可以在水下不呼吸半个小时,这让它们在水里拥有了无与伦比的优势,也让我们对它们产生了浓厚的兴趣,鳄鱼是地球上最古老的生物之一,它们见证了生命的演化和变化,也蕴藏了许多未知的秘密。