在含氧量21％的空氣中也能活活憋死，魚是怎麼做到的！

絕大多數魚終生都活在水裡，一旦離開了水它們就會死（且不談肺魚等少數奇葩），這是個我們習以為常的現象。不過奇怪的是，離開水的魚死法是……被活活憋死。

在常溫常壓下，每升水中最多只能溶解30毫升氧氣，這還是用純氧溶到飽和的情況，自然界中普通水體含氧量還要減到1/5左右。那麼問題來了，在含氧量並不高的水中能自由呼吸，在含氧量21%的空氣中卻活活憋死，魚是怎麼做到的？！

圖片來源：doutula.com

問題的關鍵在於呼吸器官的差異。哺乳動物使用肺來呼吸，通過肺泡中支氣管與毛細血管進行氣體交換。靜脈中的二氧化碳被換成氧氣，靜脈血就變成含氧豐富的動脈血，從而為我們生命活動提供能量。

而魚類則是通過鰓來進行呼吸的。它們的鰓和哺乳動物的肺不同，是半暴露或全暴露的。鰓由很多細絲狀的「鰓絲」組成，由於這些鰓絲的存在，鰓和水的接觸面大大增加，攝取水中溶解的氧氣也就容易得多。

半暴露的魚鰓，紅色的腮絲清晰可見。圖片來源：Wikipedia

腮上布滿了微小的血管，這裡的表皮很薄，血液流過這裡時進行氣體交換：隨著嘴巴與鰓蓋的交替開閉，水可以不斷地進入口腔，經過咽喉到達鰓，充分接觸後排到外面，就完成了呼吸。

蠑螈的腮是全暴露的。圖片來源：Wikipedia

人類的肺不具有在水中氣體交換的功能，更適合在空氣中進行呼吸，因而人想在水中「自由」地潛水，離不開「水肺」。而魚面臨的問題是，空氣沒法像水一樣將魚鰓分散，腮絲粘成一坨，氧氣雖多卻無法充分接觸，而隨著蒸發失水，腮表面的細胞和毛細血管受損，魚的呼吸就更加困難了。

相比之下，魚在空氣中還能湊合呼吸幾口，而人一旦進了水就只能老老實實閉氣，敢吸一口就要被嗆得死去活來。那麼能不能給人類裝上一副「魚鰓」？目前潛水員使用的氣罐，可比魚鰓差多了。畢竟氣罐重達幾十斤，而且大多數氣罐能夠提供的氣體也僅僅夠給潛水員提供兩小時的自由來往。

水肺潛水。動圖來源：soogif.com

人工魚鰓應該具有這樣的能力：在水中通過過濾或者振動，將溶解的氧氣提取出來，供給我們呼吸。當然，這個東西還得體積小，如果過於龐大的話，那麼還不如背著傳統的水肺潛水。

只存在與幻想與遊戲中的魚人。圖片來源：《魔獸世界》戰爭使者 資料片

在2013年，來自韓國的Jeabyun Yeon提出了魚鰓式水下呼吸器Triton的設計概念。通過一塊內置的微型電池作為電源，通過半透膜將水泵吸入的水與氣進行分離，從而供給潛水者使用，同時還對氧氣進行壓縮儲存。

Triton水下呼吸器。圖片來源：yankodesign.com

當然這個呼吸器還是處於設計概念階段，最大的麻煩在於電池續航能力的限制。此外，設備無法改變氧氣在水中溶解度低的性質，潛水員把周圍水中氧氣「吸干」之後，如何接觸到充足的氧氣，也是個不小的挑戰。這項每條魚都具備的技術，要想複製還真沒那麼容易。

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知識點化學九年級上

氧氣是維持生命活動必須的氣體，無色無味，難溶於水。

編輯：張帥琰

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