實驗探究魚的呼吸步驟-實驗探究魚的呼吸步驟視頻

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魚類可以在水中呼吸獲取氧氣，這是水中生物的基本技能，就和陸地生物需要用口鼻呼吸一樣。但是，水中生物不能呼吸空氣，陸上動物不能在水里生存，巧妙之處就在于呼吸器官不同，一個雖然有嘴卻只能用鰓呼吸，一個沒有鰓但能用口呼吸。在水中，魚的呼吸是由口、口咽腔和鰓蓋的協同運動來完成鰓的呼吸。因此，鰓是魚類最基本、最起碼、最重要的生理器官，缺它不可。

一、魚類呼吸與眾不同

大家都知道魚有鰓，魚在水中就是用魚鰓在過濾水體時，依靠鰓絲吸納水中溶解氧而像神一樣的存在。魚類作為水生動物，必然導致它的呼吸與眾不同，魚類的主要呼吸器官不是鼻孔與口嘴，而是頭部兩側的鰓及鰓絲。另外，部分魚的鰓上器、皮膚、腸、口咽腔黏膜具有輔助呼吸的功能，稱為副呼吸器官。利用副呼吸器官的魚類為數不多但也不常用，比如：皮膚呼吸（鰻鱺、彈涂魚等）、腸管呼吸（泥鰍、黃鱔等）、鰓上器官呼吸（攀鱸、斗魚、烏魚等）及氣囊呼吸（肺魚等）等各種器官進行輔助呼吸，雖然有獨特的不同呼吸方式。但它們還是仍忠情于在水里的自由呼吸。

(魚在不停的呼吸)

(人在用鼻呼吸)

說到魚的呼吸，可以拿人的呼吸作一對比。空氣中氧的含量是約20%，相當于一升空氣中有200毫升氧。而與之相對應的水中氧含量小得多，一個標準大氣壓下，一升飽和的水中含氧量卻只有10毫升左右。遠遠低于大氣，人呼吸空氣是回轉式的，對空氣中氧的利用率在24%左右。而水體中氧的含量低，魚要呼吸到足夠的氧，會采用呼入水體與排出水體呈現出直線的方法，且真骨魚類的水流與血流方向還呈現出相反，加上鰓的各種增加表面積的方法，最后可達到能吸收水體中48-80%的溶解氧。

(魚鰓及鰓絲)

二、魚鰓的結構

在魚頭部分，兩側分別有兩塊很大的鰓蓋，鰓蓋里面的空腔叫鰓腔。掀起鰓蓋，可以看見有鰓絲。魚鰓的結構有鰓片、鰓絲和鰓小片。魚在水中游動時，鰓片、鰓絲、鰓小片完全張開，使魚鰓與水的接觸面擴大，以增加攝取水中氧氣的機會。在咽喉兩側各有四個鰓，每個鰓又分成兩排鰓片，每排鰓片由許多鰓絲排列組成，每根鰓絲的兩側又衍生出許多細小的鰓小片。

水體中的氧氣含量(溶解氧)平時只有5mg/L（毫克/升，下文同）左右，有時甚至低至3mg/L以下，為了從這種低氧環境中獲得足夠的氧氣，魚鰓往往具有非常特殊的結構。

（魚鰓及其顯微結構。來源：fws.gov）

從圖中可以看到，垂直于鰓弓整齊排列的梳齒狀或者板條狀突起被稱為鰓絲，鰓絲由薄片狀小囊袋組織結構一片一片緊密排列而成，這些結構被稱為鰓小片。鰓小片是魚鰓最基本的結構和功能單位。鰓絲排列于鰓弓之上構成鰓片，每個鰓弓之上有兩片鰓片。

鰓位于魚的口咽腔兩側，由鰓弓、鰓耙和鰓絲組成。魚類通常都具有多對鰓弓，一般有5對鰓弓，內緣是鰓耙、外側鰓片，鰓片由無數的鰓絲排列構成，這樣的生理結構使魚鰓的有效呼吸面積成幾何級數增加，增大了氣體交換膜的表面積，在組織結構上確保了有效呼吸面積，讓魚類能夠有效適應水體中的低氧環境。據有人測試：一條10克重的鯽魚，鰓全部張開后面積可達17平方厘米。

（魚鰓結構及氣血交換示意圖。來源：kuensting網站Anaxibia創作）

魚鰓的鰓弓主要起支撐作用，鰓弓的外緣的中央延伸的隔壁是鰓隔。鰓隔的前后面由表皮突形成鰓絲，無數的鰓絲緊密排列成櫛狀的鰓瓣。每一鰓絲都連接著血管(魚鰓呈鮮紅色就是這個緣故)，鰓絲上有無數的小突起用來進行氣體交換，叫做鰓小葉，上面還有毛細血管，表層為單層上皮細胞，血液最后流入結締組織形成的竇狀隙內，因此，血液與水之間僅隔兩三層細胞。

魚鰓血管里的血流方向與水流方向相反，雖然這樣能進一步提升氣體對流交換效率，但會導致血液里面的氧氣濃度低于在其旁邊流動水中的氧氣濃度，而二氧化碳的濃度則高于水中的濃度。

三、魚的主要呼吸方式：鰓呼吸

魚在水里張嘴，不懂的人認為是魚在吃水，其實除了正在濾食、吞吃食物外，這個一張一閉的動作表示正在呼吸水里的溶解氧，因為魚的呼吸必須由口、口咽腔和鰓蓋的協同運動才能聯合完成，才有"一張一閉"的外在表現。魚鰓必須在水里才能徹底舒展開達到最大表面積，到了空氣中，鰓絲會被粘液黏在一起，呼吸能力大大降低甚至呼吸不成。

（魚類通過魚鰓呼吸過程示意圖。來源：kuensting網站Anaxibia創作）

在鰓小片中有豐富的微血管，表皮很薄，當血液流過這里時就完成了氣體交換：將帶來的二氧化碳透過鰓小片的薄壁送到（呼出）水中，同時，吸取水中的氧氣（吸進）并隨血液循環輸送到魚體各個機體部分去，如此"一進一出"演繹出了一個完美的生命循環。

鰓小片上正因為有豐富的小血管，所以它是氣體交換的主要場所，體內的血液和體外的水只隔著很薄的血管壁，水里的氧氣就是從這里進入血管的。由于口部和鰓蓋的交替開閉，可以使水不斷地由口進入口腔，經咽到達鰓腔與鰓絲接觸，然后由鰓孔排到外面，水就這樣"前進后出"來完成魚類的呼吸。

不管是魚還是人，呼吸的器官雖然不同，但呼吸氧氣的原理其實是一樣的，就是吸進氧氣和排出二氧化碳的現象。柔軟的鰓被堅硬的鰓蓋保護著，魚通過吞咽水液，使得水流充分的流過鰓絲，以此獲得的氧氣足夠支撐自己的生命活動。

四、魚類的特殊呼吸方式：魚其實也可以在空氣中呼吸

都說魚兒離不開水，可有些魚不僅可以用鰓呼吸，還可以通過鰓上器、腸壁、皮膚、口咽腔黏膜等副呼吸器官來呼吸，有的魚甚至離開水也幾年不死(比如肺魚)。另外，一些既沒有鰓也沒有肺的動物，比如水蛭、蚯蚓等，在沒有水只要有水的滋潤即可存活。

(烏鱧的鰓上器)

魚的鰓上器，本文以烏鱧(烏魚)、革胡子鯰(八胡鯰、塘虱)為例，烏鱧和革胡子鯰就具有鰓上器這個器官，烏鱧的鰓上器是由第一鰓弓的上鰓骨、部分舌頜骨伸出屈曲的骨片發展而來，呈木耳狀。革胡子鲇也是鰓弓上長出鰓上器，只是由第二和第四鰓弓長出的樹枝狀的肉質突起，形似珊瑚狀。這些器官的的表面都密布著豐富的微血管網上皮質，只要保持其表面的濕潤，就能從空氣中呼吸氧氣。烏鱧在運輸中通過體外淋水就可以運輸十幾個小時而不死，而革胡子鲇也可以在淤泥和污水中保持生存不死，有人說這是耐低氧能力強，錯了，其實這是有鰓上器直接呼吸空氣的原因。兩者的差異就是烏鱧的鰓上器是骨片演化出來，而革胡子鲇是肉狀突起，吸收利用效率更高。

(八胡鯰、塘虱)

另外，有些魚的皮膚也具有呼吸的功能。比如鰻鱺、黃鱔的皮膚表面就布滿微血管，具有呼吸功能。有些魚還可以通過口咽腔黏膜來呼吸，像黃鱔既可通過體表呼吸，還可通過口咽腔內的黏膜來呼吸，當黃鱔缺氧時，頭常伸出水面，咽喉部變得很大，以增大和空氣的接觸面，便于從空氣中呼吸氧氣。所有能參與氧氣呼吸的副呼吸器官，其特征就是其表面有豐富的微血管，這是進化的結果，比如海邊的彈涂魚，竟然可以通過尾巴浸在水里呼吸。

(彈涂魚)

通過上述特殊副呼吸器官的呼吸方式獲得空氣中或者水中的氧氣，有一定的缺陷，畢竟水生動物它們的天性是喜歡水和用鰓呼吸，所以，利用特殊器官來呼吸空氣以獲取氧氣維持生命，多是低等動物或者水陸兩棲動物所用。

五、最后

綜上所述，魚類只能吸取水里的氧氣，卻不能呼吸空氣里的氧氣，并且絕大多數魚類只能用鰓來呼吸，因此，保障魚類生存最關鍵的因素有兩個：一是水二是鰓。所以，在我們的水產養殖過程中，保持水質優良才能溶解氧充足，把"護鰓"工作放在重要位置，杜絕或者盡量減少缺氧發生，這是水產養殖行業的最起碼要求！

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