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,鱼体增如了比重,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——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