鯨魚需要露出海面呼吸,為啥又能在水裡睡覺?

2022年10月19日18:26:13 科學 1881

如果說用腮呼吸的話,魚類便可以自由地在水中進行呼吸,而用肺呼吸的話,則必須要浮上水面呼吸空氣中的氧氣,而不能利用水中的氧氣。這也就是為什麼我們可以看到鯨魚會浮上水面進行「噴氣」,而這種噴氣其實正是鯨魚在呼吸。為了呼吸,鯨魚會從水中浮上水面進行換氣,而且每隔一段時間就得浮上水面一次,否則的話則會被淹死,那睡覺的時候又怎麼辦呢?

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你見過抹香鯨睡覺嗎?當抹香鯨進入深度睡眠的時候,他們便會垂直地懸浮在水中,就像泡在水杯里的竹葉青茶葉一樣。遠遠看去,可以看到抹香鯨的族群聚在一起懸浮着,看起來就像是一堆浮木懸浮在海里,因此也被稱為「logging」。當抹香鯨垂直時,說明他們已經進入了深度睡眠,此時他們對周圍的感知能力便大大下降了,除非周圍經過的船隻碰到了他們的頭,他們才會有所察覺。而如果抹香鯨此時是平躺的話,即水平方向懸浮的話,則說明抹香鯨還沒有進入深度睡眠,此時,他們周圍要是有所異動,都會有所察覺。

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正常情況下成年人每天睡覺時長大概在6~8小時,而如果是嬰幼兒或者兒童的話,睡眠時間只會更長,如果說抹香鯨也有這麼長時間睡眠的話,他們每次換氣的間隔時間最長也就是在兩個小時左右,這樣的話抹香鯨睡覺的時候一定會被憋死,而事實上抹香鯨卻並沒有現在睡眠中憋死的情況,這是為什麼呢?因為抹香鯨真正睡覺的時間只佔每天的7%左右。

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抹香鯨的睡眠姿勢和睡眠時長與人類有很大的不同,除此之外,還有哪些結構功能可以使得他們睡覺時不會被憋死呢?

除了睡眠時長以外,抹香鯨的呼吸也與我們有所不同,他們鼻孔有特殊的構造,因而不會像人類的鼻孔一樣,在進入水之後很容易被嗆到。抹香鯨的鼻孔並不在嘴巴的上面,不像人類這樣是敞開的。如果鼻孔是敞開的話,那水便很容易就進入到呼吸系統造成窒息,鯨魚的氣孔上面有肌瓣,可以使得氣孔閉合,所以在浮出水面以後氣孔才會張開,此時進行換氣,在換氣之後又將氣孔閉上,從而隔絕水分進入呼吸系統。而所謂的換氣,在我們平時也可以看到,鯨魚浮出水面,在水面上噴出一個巨大的水柱,或者是應該說是氣柱,那並不是真正的在噴水,實際上是鯨魚肺內溫暖的水蒸氣在遇冷凝結之後形成的小水珠,也就是和我們冬天裏哈出白氣的原理是一樣的。

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抹香鯨的呼吸系統的結構與人類的呼吸系統結構其實也有很大區別,在正常情況下,人類並不可能做到在吃東西的同時進行呼吸,一般都是在吃完咽下去之後才又進行呼吸,否則的話只會被嗆到。因為人類的氣管和食管是共用咽部一個通道的,當我們在吞咽的時候,而氣管和食管上面有一個東西叫做會厭。會像一個小蓋子一樣,當吃東西的時候,它便蓋住氣管,以免食物進入氣道,而當呼吸的時候,他又蓋住食管,避免氣體進入胃內,造成胃脹氣。而鯨魚則沒有這些煩惱,因為鯨魚在進化過程中已經完成了食管和氣管的分離,呼吸系統和消化系統是獨立的兩套系統,之間沒有重疊的部分,所以鯨魚在吃東西的同時也不會擔心嗆咳。

人和鯨魚呼吸系統的結構有所不同,所以才能在海里睡覺,那還有沒有什麼其它方面可以幫助鯨魚憋氣嗎?

在氧氣利用方面人類與鯨魚也是天差地別的,一般情況下我們吸入的空氣當中含有大量的氧氣,而呼出的氣的吸收仍然也還有大量的氧氣,在每次呼吸中大約只有15%的氧氣被我們人類所利用。而鯨魚則不同,他們在進行一次呼吸的過程中,每次氧氣可以說是得到了充分利用,他們對吸入的氧氣的利用可以達到90%以上。而且每一次呼吸完之後,距離下一次呼吸的時間間隔也比較長,像抹香鯨在完成一次換氣之後便可以下潛到2000多米深的水底。而人類的潛水紀錄保持者也僅在水下170米,在水下屏氣的時間最長可達19分鐘。

此外,鯨魚體內大量的肌紅蛋白和血紅蛋白,也能幫助他們完成長時間的憋氣。肌紅蛋白和血紅蛋白顧名思義,分別存在於肌肉和血液當中,他們的作用分別是儲藏和攜帶氧氣,與氧氣的利用息息相關。這兩種蛋白的含量越高,對氧氣的攜帶和儲存能力越強,鯨魚和人類相比,肌紅蛋白和血紅蛋白含量要高出很多,正常成年男性的血紅蛋白含量在120克每升到160克每升之間,而鯨魚的血紅蛋白含量則達到了300克每升以上。值得一提的是,肌紅蛋白是紅色的,如果我們切開鯨魚的肌肉,可以發現鯨魚的肌肉不僅僅是紅色,還紅得發黑。這樣一來,在幾種功能的同時作用下,鯨魚可以安心地在海中睡覺了,而且不用擔心被憋死的危險。

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