鲨鱼停止游动会被淹死吗?

由:莫莉埃德蒙兹|
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2021年1月21日,在太平洋法属波利尼西亚的莫雷阿,一条镰形柠檬鲨游过珊瑚礁。Alexis Rosenfeld/Getty Images

鲨鱼把“做波浪”提升到一个全新的水平。它们通过左右弯曲地摆动身体来游泳。它开始于头转向一个方向,然后另一个方向。这种运动在它们鱼雷状的身体上荡起涟漪,把水推开,提供前进的动力。最后是尾巴,这些鳍的形状使它们能够快速移动,并实现巨大的升力或向下推进的推力。显然,鲨鱼必须游到抓住猎物遇见它的伴侣并避开它的捕食者,但鲨鱼必须游泳才能生存吗?

鲨鱼图像廊

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你可能听说过,如果鲨鱼停止移动,它就会被淹死。从生物教科书到《信不信由你!》,到处都在引用这个观点。【来源:Bennetta].这一理论是通过将鲨鱼与骨头进行比较得出的美国有更多肌肉在呼吸器和鳃周围。

为了理解这种区别的重要性,让我们来看看鲨鱼和其他鱼类是如何呼吸的。18新利最新登入为了呼吸,鲨鱼必须从周围的水中吸取氧气。水进入鲨鱼的嘴(鲨鱼的鼻子是专门用来气味),水流过鱼鳃。在鳃内有数百条羽毛状的鳃丝。每根灯丝又有成千上万个叶子状的片晶,或襟翼,其中包含血管。血液从流入的水中吸收氧气,多余的水通过鳃缝流出鲨鱼的身体。鲨鱼有5到7对鳃缝,这取决于物种。

通过这种方法,鲨鱼可以从水中仅有的1%的氧气中提取出80%的氧气;相比之下,人类拥有空气中21%的氧气,但只吸收了大约25%[来源:帕克].然而,为了保持水流稳定,鲨鱼需要不断地进食。

但它必须不停地游泳才能吸收这些水吗?科学家们之所以这么认为,是因为其他鱼类似乎拥有通过嘴巴和鳃缝主动抽水的设备,而鲨鱼看起来没有那么发达。但如何解18新利最新登入释那些似乎根本不会游泳的鲨鱼,比如天使鲨而且护士鲨我们可能会在水族馆看到?事实证明,并不是所有的鲨鱼都必须保持移动才能呼吸。

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鲨鱼呼吸:口腔抽气和公羊通气

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这条杰克逊港鲨鱼没什么问题;这只是口腔呼吸。
Fred Bavendam/Minden Pictures/盖蒂图片社

最古老的鲨鱼现代鲨鱼的祖先,不需要不停地游泳来呼吸。相反,它们都用嘴和鳃抽水。这种方法被称为颊泵,得名于颊,或脸颊,肌肉把水吸进嘴里,流过鱼鳃。许多鲨鱼至今仍保留着这种方法,比如护士鲨天使鲨还有地毯鲨,也被称为斑纹须。鲨鱼的表亲鳐鱼和鳐鱼也用这种方式呼吸。这些物种大部分时间都躺在海底。

除了不活跃的生活方式外,还有一些额外的身体差异,允许这些鲨鱼通过口腔泵呼吸。例如,许多使用这种方法的鲨鱼都是背腹扁平的(或沿着背部的长度被压扁),就像天使鲨。他们的面部肌肉更强壮。这些鲨鱼可能还有一个更突出的气门它是眼睛后面的一根管子。当鲨鱼被埋在海底,不能用嘴呼吸时,这种呼吸孔就像嘴巴一样吸水。然后水从鳃缝流出。

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当鲨鱼进化而来然而,这种抽水的方法变得次要了。18新利最新登入游泳时喝水更节能,实际上是把水“猛灌”进嘴里,然后让水从鳃缝流出。这种呼吸方式被称为ram通风.大多数鲨鱼可以在口腔泵吸和公耳通气之间交替,这取决于它们在做什么。当它们开始游得足够快,迫使水进入的速度超过它们泵出的速度时,它们就会停止泵出。沙虎鲨是一种来回切换的鲨鱼。

然而,有些鲨鱼已经完全失去18新利最新登入了通过颊泵呼吸的能力,如果它们停止游泳和撞击水,这些鲨鱼就会被淹死。这些鲨鱼被称为专用公羊呼吸器(或专用冲压式呼吸机);在400种已确定的鲨鱼中,只有大约24种鲨鱼需要保持这种向前游动的动作[来源:Bennetta].其中包括大白鲨灰鲭鲨、鲑鱼鲨和鲸鲨。

这些专为公羊呼吸的人能休息一下吗?他们不累吗?

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鲨鱼睡觉

即使在富含氧气的水中,渔网也会影响鲨鱼的活动,使其无法呼吸。"width=
即使在富含氧气的水中,渔网也会影响鲨鱼的活动,使其无法呼吸。
Brian Skerry/国家地理/盖蒂图片社

对我们人类来说,把任何一种永恒的运动作为一种生存方式似乎很累;我们都喜欢时不时地睡在沙发上。但事实证明,这是更多的工作鲨鱼保持静止比游泳更容易。在一项对柠檬鲨的研究中,它们在不同呼吸方式之间切换,幼鲨在移动时的呼吸效率比休息时高出6%,即使在休息时,电流可以让水直接流入它们的嘴里[来源:莫里西和格鲁伯].

这一事实可能有助于解释当鲨鱼面临危险时会发生什么缺氧或缺乏有效氧气。鲨鱼通过颊抽呼吸来增加抽气的力度,以吸入更多的氧气,同时减少其他活动以保存能量。然而,专性公羊呼吸者会增加能量,游得更快,嘴巴张18新利最新登入得更大[来源:卡尔森和帕森斯].在氧气较少的情况下加速似乎违反直觉,但对这些鲨鱼来说,这可能更有效地利用了能量。

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这并不是说这些鲨鱼不会时不时地休息一下。由于显而易见的原因,很难跟踪不断游泳的鲨鱼,所以科学家很难知道它们如何休息或何时休息。18新利最新登入一项关于小鲨鱼(多刺角鲨)的实验表明,游泳是由脊髓协调的,而不是由大脑协调的,所以鲨鱼可能能够在游泳时关闭大脑并休息[来源:马丁].

需要休息的鲨鱼也会利用影响水中氧气含量的因素,如盐度、温度甚至是一天中的时间。在20世纪70年代,科学家们在墨西哥的Mujeres岛调查了后来被称为“睡鲨洞”的地方。洞穴里有一动不动的礁鲨,它们通常是专性的ram呼吸器。科学家们确定,洞穴里的水含氧量极高,盐度也降低了。这些条件可能使这些鲨鱼更容易不动地呼吸。

它们可能不像人类那样睡着了(首先,它们的眼睛是睁着的),但鲨鱼似乎确实可以休息一下。许多其他礁鲨也被观察到在底部一动不动,甚至在洞穴外[来源:马丁].科学家们仍然不确定他们如何做到这一点。18新利最新登入

然而,在一些不幸的事件中,鲨鱼的应对机制不起作用,这通常是由人类引起的。18新利最新登入非法的鱼翅这种情况通常发生在鲨鱼的鳍被切断,鲨鱼被扔回海里,有时还活着,通常会导致鲨鱼最终溺水。得到被渔网缠住会导致死亡有时仅仅是被运送到水族馆就意味着专用ram呼吸机的末日。

要了解更多关于鲨鱼及其工作原理的知识,请查看下面的链接。18新利最新登入

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最初发表于2008年6月9日

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