‘壹’ 生活在海里的鲸鱼,为何是用肺呼吸的
鲸鱼是海洋哺乳动物鲸下目中部分生物的通称,鲸鱼有着流线型的身体和鳍状的一对前肢,在海洋上巡游的时候可以达到每小时20海里的高速。
深度睡眠对恢复体力非常有利,所以抹香鲸的平均睡觉时间只占到了一天的7%,相对来说海豚睡觉的时间就非常长,它们一晚上要睡好几个小时,甚至有的鲸鱼每天要保证8小时的睡眠和人类差不多。
‘贰’ 抹香鲸潜水深
抹香鲸潜水深2000-3000米
抹香鲸是公认的动物世界的潜水冠军,大部分的抹香鲸会在千米之下的深海中寻找自己喜爱的食物,深海大型软体动物——大王乌贼、章鱼、长5米的皇带鱼之类的。
而普遍认为抹香鲸的潜水深度一般为2000米左右,但是某些个体甚至于可以到达深海3000以下,在这个深度,水压会在每平方厘米上施加上超过300公斤的压力(大概就相当于5个成年男性穿一只高跟鞋只用鞋跟站在你的脚面上,而且是浑身每一寸皮肤都是这样大的压力)
而来对比一下世界上核潜艇一般潜水深度在300米左右,俄罗斯的最厉害其S级公开数据说可以下潜700米左右,美国的在300至400米,当潜艇超过自己能承受的水深后就会出现渗水现象(缝隙里漏,堵都堵不住那种!)而抹香鲸活动的水深一般都在2000米附近,这个水深足以将潜水压扁。
那抹香鲸用什么样的身体构造和特殊之处完成了这样的奇迹的呢?
1、水下活动时间
要想深潜,水下的活动时间就必须够长才可以,抹香鲸一般在水下活动的时间都超过1小时,在某些个体的深潜活动中甚至能达到2小时的憋气时间,这对于属于哺乳动物的抹香鲸来说实在是不可想象的,而这样的憋气时间是抹香鲸用奇特的身体构造换来的。
2、换气效率
这样大型的海洋哺乳动物一次深呼吸可以换掉体内90%以上的气体,这在陆生动物看来是一个遥不可及的数字,这也造就了惊人的憋气时间。
3、呼吸道构造
按比例来说抹香鲸的肺的大小并不能支持长达1小时以上的潜水活动,在普通人看来,抹香鲸这张由陆生动物演化而来的脸实在有些奇怪,头似乎太大了,但是在这样的脑袋中除了鲸脂还有巨大的呼吸道,这样的结构也储存了一部分的空气,而在鲸鱼那鲜红色的肌肉里,其中所能储存的氧气的量也是相当巨大的。
4、代谢
抹香鲸在潜水后会逐渐降低自己的新陈代谢,在最极端的条件下,心跳甚至于会达到每分钟一次的频率,随之而来的是深海中低至冰点附近的水温,可以想象,抹香鲸面对着多么大的困难。
5、内脏保护
抹香鲸在水下潜到一定深度后内脏会受到巨大的挤压,包括心脏肝脏肺等重要器官会被鲸鱼体内分泌的流动的类似鲸脂的物质包裹保护起来避免强大的水压将内脏压坏。.
‘叁’ 鲸为什么能在水里一口气憋那么久啊
科学家认为,哺乳动物大约与恐龙差不多同时登上进化的舞
台,在巨大爬行动物横行的年代里生活得不甚得意,直到一场大
灭绝事件——通常认为是6500万年前一颗小行星撞上地球——毁
灭了恐龙家族,才因祸得福地兴盛起来。 在5000至6500万年前的
第三纪,所有的哺乳动物都生活在陆地上,现代鲸类动物的祖先
也不例外。由于某种原因,一些凭借四肢在大地上奔跑的动物,
于5000万年前的始新世时期开始回归河流和海洋,在不足800万年
的时间里,体型和生活习性都发生了巨大的改变。
这些发现特别是巴基斯坦古鲸(Pakicetidae) 已经足够让科
学家激动,因为它们是陆生哺乳动物与现代鲸类动物之间的过渡
型,再次为进化论提供了优美的证据。不过,这些过渡型化石更
加偏向于鲸那一边,要么能够水陆两栖,要么完全适应海洋生活。
有两个重要的问题未能解答:鲸类动物的陆地祖先——那些只会
奔跑不会游泳的最原始的鲸类动物,是什么样子?世上现存的哺
乳动物中,哪一种与鲸类的亲戚关系最近?
科学家致力于更详细地鲸类动物的进化历程,不同专业的人
有不同的方法。根据化石的牙齿和耳朵特征,古生物学家倾向于
认为,鲸与一种生活在第三纪、现已灭绝有有蹄动物mesonychians
血缘最近。研究现存动物DNA特征的分子生物学家则比较偏爱河
马,认为这种现代偶蹄动物才是鲸最近的亲戚。
今年 9 月20日,Thewissen在英国《自然》杂志上发表报告说,
他的小组新发现了两种巴基斯坦古鲸化石,它们完全是陆生的。
就在第二天,Gingerich 在美国《科学》杂志上报告了另两种也是
在巴基斯坦挖出来的古鲸化石,长着发育良好的后肢,可以水陆
两栖。(看来每一领域的大腕来来去去也就那么几个人,而且这
两位大概有点竞争的意思,同时在两份地位对等的杂志上发表主
题相同的报告,倒也颇为有趣。)两人的新发现都表明,牛、河
马、猪、骆驼和长颈鹿等偶蹄动物与鲸有着密切的亲缘关系。对
Gingerich来说,提出这个观点也许稍微多费了一点功夫, 因为他
原先主张mesonychians是鲸的近亲。
Thewissen新发现的两种完全生活在陆地上的古鲸
相比之下,Thewissen的报告比较重要。他新发现的化石分属
巴基斯坦古鲸的两个种,分别称为Pakicetus(上图中较大的那个,
那把锤子大概是20厘米)和Ichthyolestes。它们有肉食的牙齿,长
得有点像狗,但尾巴比狗更长,嘴更凶猛,眼睛比较小,身体分
别像狼和狐狸那么大。它们的耳朵部位有几块奇特的骨头,形状
与鲸类动物独有的相同部位的骨头非常相像。但颈椎骨长度、腰
椎骨稍嫌僵硬的关节、细长的后肢骨都表明,这些动物善于在陆
地上奔跑。更重要的是,其踝部有一块特殊的骨头,上下各有两
个滑车(如下图所示)。很容易理解,这种形状必定使足关节相
当灵活,利于奔跑,以前曾被认为是偶蹄动物的独有特征,现在
看来,原始鲸类动物也是如此。
根据Thewissen的意见,大致可以画出这样一张亲缘关系图。与
其它偶蹄动物相比,河马与鲸并不格外亲近,这一意见与 Gingerich
有分歧,后者认为河马还是要特殊一些。
Pakicetus想象图,Carl Buell作,转自http://www.neoucom.e/Depts/ANAT/Pakicetid.html
基本上,Pakicetus长得像一条嘴很长的狗。与庞大、优雅而雍
容的鲸相比,不仅没半点相似之处,而且太丑了,称之为古鲸实在
让人心里别扭。然而,它确实是鲸的祖先。栖息环境发生巨大变化,
在自然选择的沉重压力之下,宜于陆地生活的形态迅速被抹杀。但
仍有一些细微特征被保留下来,在化石之中向我们展示进化的神奇
力量。与以前发现的古鲸化石相比,Thewissen发现的这两个新种是
更加完美的过渡型,也就难怪同一期《自然》杂志上刊载的新闻评
论认为它们可与始祖鸟和南方古猿并列了。
鲸类是典型的水生动物,体呈流线形,似鱼,故俗称鲸鱼,实际上是生活在海洋里的哺乳动物。“鲸的大脑是地球上所有动物中最大的和最复杂的”,它们是群居和敏感的动物,记忆力很强,而且在群体中有照顾后代和互相帮助的强烈倾向”。鲸又是世界上最大的动物,最大的蓝鲸体长达33米,体重达160吨。人们也许会问:这种体躯庞大的鲸的祖先是生活在陆地还是生活在海洋?
4500万年前的史前鲸鱼化石
在路易斯安那州的雷德河滩从事发掘工作的考古学家,发现了大约4500万年前的史前鲸鱼的化石。业已发掘出的这一动物化石,长达17米它的颅骨、脊椎和鱼鳍都保存完好。专家们认为,“路易斯安那鲸”是考古学家发现的鲸鱼标本中保存最完好的一种,这一发现有助于科学家对这类动物的进化,以及远古时代生态条件的变化得出更确切的结论。对遗骸的初步研究就得出令人咸兴趣的成果:这个鲸类老“祖宗”有更结实的骨骼,它的鼻孔(呼吸孔)所处的位置要低得多,但它的前鳍却比现代鲸鱼长得多。专家们认为,这一发现证实了这样一种理论,即鲸鱼最初是生活在水里的,随后在很长一段时间内迁居在陆地,以后又重返海洋生活。科学家对化石骨酪进行研究后,又得出一个有趣的结论。虽然鲸鱼是在离墨西哥湾200多千米远的地方发现的,但它并非死于陆地,却死在50—60米的深水里。这说明,当时的大部分北美南海岸都是在海底。 5000万年前的原始鲸鱼化石
据美国《科学新闻》报道,美国密执安大学的古生物学家菲力普·迪·金杰里奇发现了至今为止最古老的鲸鱼化石。它们是鲸的一个头盖骨的后部和几颗牙齿。金杰里奇认为这是一种居住在5000万年以前的“特塞斯海”的鲸。他说:这些化石是1978年在巴基斯坦境内喜马拉雅山麓一个致密岩层里找到的。它们同这个地区内的一些陆地和海洋的哺乳动物的遗骨混杂在一起,而这个地区曾经一度是条海岸线。这就使人设想,这种原始的鲸可能曾经是一种海洋和陆地的两栖者。他还进一步推测,这种鲸有1.8-2.4米长,180-200千克重,是几种“过渡性动物形态”之一,这些动物“白天在海里以鱼为食,夜间又返回陆地”。他说,在始新世时期,鲸狠可能仍有四肢。金杰里奇博士认为,原始鲸鱼生长在陆地上靠猎取其他动物和鱼类为生,后来,由于大量的鱼类的引诱,使它们逐渐移向大海而且更重要的是鲸鱼化石的中耳保存完好,同陆生哺乳动物的中耳完全一样。从现代鲸的骨骼系统可以证实鲸在漫长的历史征程中由陆地进人海洋的事实。现代鲸鱼的头骨发达,脑颅部小,颜面部较大,额骨极窄,展向左右两侧,前颌骨和上颌骨显着延长,构成较长的吻都,下颌骨同吻部相适应。鳍肢的肩带骨中缺锁骨,肩胛骨宽阔成扇形,肱骨显着缩短,桡骨和尺骨扁平。具五指,但第一和第五指缩减仅留有痕迹,第二和第三指很长,特别是第二指最长。从骨骼系统图中可看到鲸前肢具五指和具后肢骨,可以看出鲸在史前是生活在陆地上靠四肢爬行生活,而当鲸进人海洋生活之后,为适应海洋中的游泳生活,前肢变成薄而扁的鳍状,后肢退化,体外无痕,退化后的后肢骨化为一极小的弓形骨,完全同椎骨分离,且埋于皮下。背鳍或无,尾鳍没有骨骼,由结缔组织和脂肪组成。尾鳍展平成左右两翼,成为主要游泳器官。由此可以看出,鲸在漫长的历史征程中由陆地进入海洋的事实。
‘肆’ 为什么海龟能憋气10小时
因为海龟的泄殖腔能通过纤毛呼吸。
泄殖腔的呼吸作用不是很有效,因此只有在乌龟平静且有准备的情况下才能进行。他们通常潜水4-5分钟,两次潜水之间会浮出水面几秒钟。如果一只乌龟意外地被渔网缠住,或者在其他压力下未能及时浮出水面呼吸,它将迅速耗尽体内储存的氧气,并在数分钟内淹死。也有黑头乌龟可以屏住呼吸10个小时,几分钟之内淹死。由于克隆呼吸效率低下,海龟惊慌时通常没有太多时间惊慌,因此它们可以在数分钟内淹死。
‘伍’ 鲸类是哺乳动物,所以用肺呼吸,那么鲸类在海里睡觉时怎么不会被憋死
大家看到的这张图片是鲸鱼们在睡觉时的状态。
看到这里真心的觉得这些鱼睡个觉真的是太困难了,相比于鱼类,我们人类反而就显得太过舒服了,完全不用担心被水淹的危险。
‘陆’ 海洋哺乳动物多久呼吸一次
鲸,一般它可以闭气几个小时
‘柒’ 据说哺乳类动物的胎儿在出生之前一直都处于液体浸泡之中,为何不会被淹死
哺乳动物全部是用肺呼吸,而且绝大多数哺乳动物都生活在陆地上,但是胎儿却不会因为存在于羊水环境中而被液体憋死,相反有脐带和胎盘,胎儿不需要用肺呼吸。
哺乳动物中只有极少数是在海洋或者淡水水体中活动(一些淡水海豹和鸭嘴兽等物种),但是它们都是用肺呼吸,虽然长久地进化已经使它们适应了水体生活,肺部能储存更多的气体用于呼吸,但是能憋气的时间也较为有限,顶多个把小时就必须透出水面呼吸。
胎儿在母体内的时候,所需要的一切物质和代谢废物都是由母体完成输送的,不需要呼吸,当然不会被淹死呛死,而在羊水中漂浮的状态相当舒适安全,现代一些家长带一两周岁乃至数月的婴儿游泳潜水,也可能是因为羊水的影响,由于原始的残留反射的影响,婴儿在水中会自动屏住呼吸避免被呛到。
从进化的角度看,胎儿和母体也处于生存竞争的状态,孕期的不良生活习惯或者营养不良,母体更多的就是要先保证自己的存活,毕竟自己活下来可以再次生育,胎儿的发育就会受到影响,而如果胎儿从母体抢夺的营养太多,母亲在孕期甚至可能消瘦甚至发生疾病。
‘捌’ 鲸鱼每隔多久需要到睡眠呼吸一次那它岂不是不能睡一个完整觉了吗
鲸鱼每隔大约两小时,需要到睡眠呼吸一次。
鲸鱼睡觉的时候,大脑只有一侧停止活动,相反一侧的眼睛也开始休息,另一侧大脑则保持清醒,但警觉度较低,这一侧大脑对何时需要浮上水面呼吸新鲜空气发出信号,大约两小时后,鲸鱼会交换左右两侧大脑承担的任务,清醒的一侧大脑开始休息,另一侧已经休息了两小时的大脑则被唤醒。
(8)海洋腐乳动物憋气多久扩展阅读
鲸鱼等海洋哺乳动物终生都生活在海洋中,它们有两种基本的睡觉方法:要么身体以垂直或水平状态静静地停留在水中,要么一边睡觉一边在同类身旁缓慢地游动。
鲸鱼睡觉的时候,总是几头聚在一起,头朝里,尾巴朝外,围成一圈浮在海面上,一有动静就散开。
鲸鱼用肺呼吸,肺左右各 1 叶。胃分 3 室。除淡水豚外的鲸类都有 1 层丰厚的脂肪,借此保温、减少身体比重和增加浮力,有助于游泳和出水换气。气管和食管完全分离,因而不能用嘴呼吸。