生理学-不同动物的呼吸器官和呼吸方式

不同动物的呼吸器官和呼吸方式

不同动物的呼吸器官不完全一样，包括皮膜、气管、鳃和肺。因此，呼吸器官与环境之间进行气体交换的呼吸方式主要有以下四种：①皮膜呼吸，如水蛭、蚯蚓等。②气管呼吸，如昆虫。③鳃呼吸，如大多软体动物、甲壳动物和鱼类。

④肺呼吸，如两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲动物。

1. 皮膜呼吸细胞膜对O 2和CO 2都有通透性，有些动物的皮膜可以起到气体交换作用。卵在形成胚胎的过程中，血液循环已经形成而呼吸器官尚未形成时，O 2和CO 2的交换是在胚胎的体表进行的。水蛭、蚯蚓等环节动物无特化的呼吸器官，它们的皮肤布满血管，具有气体交换作用。蛙已有肺，但皮肤仍在呼吸中起重要作用，冬眠期间的蛙，几乎全靠皮肤进行呼吸。

2. 气管呼吸昆虫全身包被着角质层，水和空气都不易通透，这可避免水分的散失。气管是昆虫的呼吸器官。气管由上皮细胞组成，通过气门和外界相通。昆虫一般有12 对气门，胸部 3 对，腹部9 对。气管在体内经过多次分支以后，形成微气管。微气管的终末为盲端，直径约1 微米。微气管直接伸入细胞，实现细胞与气管之间的气体交换。因为气管系统直接将O 2输送到细胞，细胞中的CO 2也直接通过气管系统排除，所以O 2和CO 2在气管系统的扩散速度非常快，比在血液或水中快1 万倍左右。

3. 鳃呼吸除鱼纲动物外，软体动物头足类如章鱼、乌鲗，甲壳动物如虾、蟹等也用鳃呼吸。这些动物头的两侧各有鳃弓4 个，位于鳃腔内，每一鳃弓上有两列鳃丝，鳃丝由鳃小片组成。鳃小片里密布毛细血管，是水与血液实现气体交换的场所。各类动物促使水流经过鳃丝的机制是不同的，鱼类靠口腔底部的升降和鳃盖的协同动作；虾类靠腹部附肢的活动；乌鲗靠外套膜的开合。营半寄生生活的七鳃鳗用口吸在其他鱼体上，借鳃囊壁上肌肉的舒缩进行呼吸。

4. 肺呼吸肺呼吸即肺通气，是通过呼吸运动实现的。①两栖纲动物，如青蛙、蟾蜍，肺的结构较简单，由两个囊状的薄壁组成。肺内分隔并含有平滑肌纤维，薄壁表面布满毛细血管。肺通气过程中，声门关闭，鼻孔开放，口底下降，空气进入咽部；声门开放，肺回缩，肺内的气体经鼻孔排出；关闭鼻孔，口底上压，将储存在咽部的新鲜空气压入肺内；声门关闭，鼻孔开放，口底几次运动，使咽部的气体更新。②爬行纲动物，如龟、蛇、蜥蜴和鳄的肺比两栖动物的肺复杂。肺经气管、声门、鼻孔和外界相通；肺壁有弹性纤维和平滑肌纤维；肺内分隔；肺的前部毛细血管丰富，是血液和肺交换气体的部位；肺的后部是囊泡样结构，血管较少，可能是储气结构。肺由肋骨和肋间肌形成的胸廓所包围，胸腔和腹腔之间有横膜相隔，肺通气靠胸廓的扩张与缩小来完成。龟的肋骨已与龟壳融合，体壁不能扩大、缩小，其肺通气依靠四肢的伸缩改变体腔的容积来实现。

③鸟纲动物有两叶肺，位于胸腹腔的背面，由结缔组织和毛细气管组成，并与多对气囊相连。气囊是膜性结构，不仅与肺相通，而且延伸到内脏、四肢和颅骨中。由于气囊的作用，鸟在吸气和呼气过程中都有新鲜空气通过肺部。从功能上可将气囊分成两组，即前气囊组和后气囊组。前气囊组包括前胸气囊、锁骨间气囊以及外侧锁骨气囊等；后气囊组包括腹气囊和后胸气囊等。当胸廓扩大进行吸气时，所有气囊都扩张，由于前气囊组的作用，使肺内的气体获得更新；当胸廓缩小进行呼气时，所有气囊都缩小，由于后气囊组的作用，使肺内的气体也获得更新。这样，鸟纲动物呼吸一次，其效果相当于哺乳纲动物呼吸两次，因此，鸟的肺通

气有双重呼吸之称。④哺乳纲动物肺的结构单位是肺泡，无气囊结构。气管入肺后，分成左右两支主支气管。主支气管在肺内经过多次分支形成终末支气管。终末支气管再发出呼吸性支气管和肺泡相连。在呼吸性支气管之前的各段支气管是气体的通道，与血液之间无气体交换作用。在呼吸性支气管和肺泡上布满毛细血管网，是肺与血液进行气体交换的部位。肺通气是在肺泡与外界环境之间的压力差的推动下实现的。哺乳动物平静呼吸时，膈肌和肋间外肌收缩，胸腔的上下、前后和左右径增大，引起胸腔和肺容积增大，肺内压低于大气压，外界气体进入肺内，完成吸气；当膈肌和肋间外肌舒张时，肺依靠其自身的回缩力而回位，并牵引胸廓，使之缩小，从而引起胸腔和肺容积减小，肺内压高于大气压，肺内气体被呼出，完成呼气。用力吸气时，除膈肌和肋间外肌收缩外，辅助吸气肌也参与收缩，使胸廓进一步扩大，更多的气体被吸入肺内；用力呼气时，除膈肌和肋间外肌舒张外，还有肋间内肌和腹肌参与收缩，使胸腔和肺容积进一步缩小，呼出更多的气体。在呼吸运动过程中，由于肺内压的周期性交替升降，建立了肺内压和大气压之间的压力差，推动气体进出于肺。根据这一原理，用人为的方法改变肺内压，建立肺内压和大气压之间的压力差，维持肺通气，这便是人工呼吸。