大部分水生有機體用鰓做氣體交換 Most Multicellular Aquatic Organisms Use Gills for Gas Exchange

探索生命《生物學》158

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1.     大部分多細胞水生有機體活動力強，需要快速新陳代謝，也因此需要比外在表面更有效的氣體交換系統，他們演化出特殊的呼吸系統，特化的呼吸系統有外凸的氣體交換表面，稱為鰓gills。

2.     鰓的種類繁多，最簡單的形式是海星表皮上的腫塊狀的鰓，此外，還有某些海生環節蠕蟲的扇狀疣足parapodia。

3.     蚌蛤和烏賊外殼包覆保護的鰓，牡蠣和魚細膩分裂的鰓。

4.     每一種水生動物都有其獨特的氣體交換構造「鰓」。從水中吸收「氧氣」，排出「二氧化碳」廢棄物。

5.     大部分動物的「鰓」，尤其是那些活動力強的動物的「鰓」，分裂得非常細膩（分裂成絲狀），使得小小的「鰓」，具有極大的表面積可接觸水，進行氣體交換。

6.     因此，雖然氣體交換系統只佔身體很小的一部份，氣體交換表面與身體體積的比例值仍相當高。（氣體交換表面積與體積相比很大，因此可交換到足夠的氧氣）

7.     「鰓」通常有保護裝置，海星表面的「刺」與「鉗形構造」，或魚的「鰓蓋」，都能保護脆弱的鰓免於物理傷害。

8.     大部分「鰓」的另一個特色是布滿血管，血管裡的血液與外界只相隔2個細胞—「血管壁的細胞」與「鰓表面的細胞」。

9.     「氧氣」經由擴散作用，從氧濃度較高的「水」，穿越間隔的細胞，到氧濃度較低的「血液」。血液的色素抓取「氧」，然後，血液再將「氧」輸送到身體各部為的細胞。

10. 含有細胞新陳代謝產生的「二氧化碳」的血液，則以相反方向輸送。依據濃度梯度，「二氧化碳」從血液輸送到鰓，再擴散到水中；「氧」與「二氧化碳」的移動，一定是從高濃度區移往低濃度區，依循擴散原理。

11. 大部分的魚類，用嘴將水主動吸入口中，水流穿越「絲狀鰓」，最後從「鰓蓋」末端流出，換氣工作在「鰓」的位置進行。水流通過「鰓絲」的方向，與血管內的血液流過鰓絲的方向，相反。

12. 逆流氣體交換countercurrent exchange系統，創造出有利於氣體交換的濃度梯度，將血液從水中獲取氧氣的量，放到最大；如果血流和水流方向相同，血液獲得的氧量，便會少很多。

13. 大面積的氣體交換表面、輸送的含氧水流、血液運輸系統，將水生動物獲得氧的能力極大化，水流持續通過鰓，不斷地帶來新的含氧水，並且排出二氧化碳廢棄物。

14. 並非所有的水生動物的呼吸系統都用鰓，也並非所有生活在水中的動物都是完全水生的，許多種生活在水中的昆蟲和部分哺乳動物，必須定期到水面呼吸空氣。水蜘蛛是一種十分有趣的演化，水蜘蛛在水中織一張網，儲存用來呼吸的空氣氣泡。

n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton 《Biology》；圖片來源／science.kennesaw、w3.shorecrest、163.16.28.248/bio、teacheratsea.wordpress、Arachnoboards.com