03.07 藍鯨用肺呼吸,為什麼離開水也會死呢?


藍鯨和我們一樣都是哺乳動物,直接用肺呼吸空氣,為什麼離開了水就會死呢?

儘管藍鯨長著魚的外形,但是它與我們同屬於哺乳動物家族,用肺直接呼吸空氣,所以我們能夠看到巨大的藍鯨浮出海洋,然後用位於頭頂的鼻孔換氣,形成高達10米的水柱!

圖注:浮出水面噴出水霧的藍鯨,圖片來自網絡

既然藍鯨能夠直接呼吸空氣,為什麼擱淺的時候不能像海豹、海象一樣活得好好的,而死很快就死掉了呢?

其實導致其死亡的並不是無法呼吸,而是自己的重量。

包括藍鯨在內的鯨類已經完全適應了海洋中的生活,不再返回陸地上,它們的四肢退化變成鰭狀肢的同時,骨骼和身體結構也發生了巨大的變化。由於不再需要對抗地心引力,藍鯨可以越長越大,同時也越來越重!一種成年的藍鯨體長能夠達到近30米,體重超過100噸,這在陸生動物來看是不可能達到的。(目前我們發現的最大的恐龍體重也只有80噸)



導致擱淺藍鯨死亡的因素主要有三個:

體重

藍鯨巨大的體重在海中當然沒有問題,但是擱淺後便成了巨大的負擔,沉重的身體會壓斷骨頭,進而導致內臟受損,導致死亡。

皮膚乾裂

藍鯨有著看似堅硬的皮膚,其實它的皮膚很嬌氣,在海洋中有水和鹽分的保護,一旦暴露在陽光下暴曬就會失水、乾裂、發炎,這就是為什麼救援人員要將溼毛巾蓋在擱淺鯨類身上,還要不斷用水桶澆水的原因。

圖注:人們正在救助擱淺的鯨類,圖片來自網絡

體溫過高

暴露在陽光下還有一個問題,那就是會導致體溫不斷升高,被活活熱死。

正是因為以上三大原因,儘管藍鯨用肺呼吸,但是依然無法離開水,一旦離開水就必死無疑!

圖注:在加利福尼亞海岸擱淺死亡的藍鯨,圖片來自網絡



古生物探索


與魚類不同,藍鯨是哺乳動物,不能從水中提取氧氣,因為沒有鰓。鯨魚都用肺呼吸,它們雖然可以在水下憋氣呆上幾十分鐘甚至兩個小時,但是都需要浮出水面才能呼吸空氣。藍鯨的呼吸方式是游到水面,通過鯨頭上的氣孔將新鮮空氣吸入肺部,藍鯨有兩個噴水孔,當藍鯨浮出水面時,它迅速呼出舊空氣,深吸一口氣,然後潛回大海。

但是即便如此,鯨魚如藍鯨即使在食物充足的情況下也無法在陸地長期生存,當藍鯨離開水擱淺在海灘上時,必須儘快回到水裡,否則會很快死去,很多鯨魚因此死亡,原因有以下幾方面。

首先,鯨魚的骨頭很輕,沒有陸地動物的骨頭結實。這是因為在水裡動物受到浮力作用,骨頭不需要像陸地動物那樣支撐身體體重,更多的是作為肌肉附著的地方。在陸地上,沒有了浮力,藍鯨會在自身超過150噸的重量下壓碎自己的骨頭和內臟。

其次,進化使得大多數鯨魚適應了生活在冷水中,冷水帶走身體熱量的速度是空氣的20倍,藍鯨擁有大量的脂肪即鯨脂使它們在冷水中保持溫暖。然而在陸地上,藍鯨沒有了水的冷卻,鯨脂會使它們過熱。死鯨的鯨魚胸腔大大膨脹,就是因為死後通常用來冷卻鯨魚的體溫調節機制被關閉,體內發生蒸煮及分解過程產生的氣體導致的,因此為了讓鯨魚在陸地上維持體溫活得更久,需要不斷把冷水倒在鯨魚身上讓其保持涼爽。

此外,鯨魚另一種適應了水生環境的生理特徵是它們的皮膚細胞不會形成防止脫水的油脂保護層和絕緣層,因此皮膚需要保持溼潤,一旦離開水,它們也開始脫水變幹。


科學閏土


打一個簡單的比方,胖子趴著睡覺的時候會比較難受,會覺得胸悶氣短。而藍鯨的體重是人類的兩三千倍,器官的體積比人類大得多,鯨魚趴在海灘上會因器官撕裂或者衰竭而死亡。

鯨魚本是陸地動物,是走鯨等古老的生活於海邊的原始鯨類演化而來,基因顯示它們和河馬有著較近的親緣關係,在長達5000多萬年的演化歷史中,由於在海邊居住時常潛入海洋捕食,其中的一批越來越適應海洋生活,先是足上長出蹼,身體更傾向於向流線型發展,數千萬年過去後,鯨魚完全適應了海洋生活,但是仍保持了一些陸地生物的特徵,它們是哺乳動物,用肺呼吸,體溫調節方式也是恆溫。而且在鯨魚演化的這5000萬年間,海洋環境保持了相對的穩定,在這期間海洋中沒有發生大滅絕事件,生存競爭使得鯨魚的體型巨大化,最大的藍鯨的體長可以達到30多米,體重180噸,而且由於適應巨大化的體型,鯨魚的心臟、肺臟、腸胃等體積都大的驚人,為了保證體溫,它們的皮下有較厚的脂肪層。

大體型對於有腿支撐的恐龍還好說,趴累了起來走走,但是對於藍鯨那樣體型巨大的鯨魚,趴著的時候全身的重量都集中在肚皮上,限制胸廓的擴張影響呼吸,限制心臟的跳動影響全身的供血,壓迫腸胃不利於腸胃中的消化液的流動,多種因素都可能造成鯨魚的正常生理功能,更重要的是,體重太大,它們不能自己返回海洋,壓時間長了臟器受損破裂,會導致死亡;同時鯨魚適應了海洋環境,海水的溫度通常要比陸地上低不少,陽光照射也更強,在陽光的照射下,鯨魚會吸熱而不利於體內熱量的散發,最後也會像人類一樣,發生類似於中暑的生理變化,體溫調節系統功能障礙,體內產生的熱無法散出,結果就是組織細胞中酶功能的喪失導致器官的衰竭,結果仍是鯨魚死亡。

鯨魚既然已經適應了海洋的生活,就很難短時間內再適應陸地上沒有海水浮力的環境,它們的大體型在海洋中是生存優勢,在陸地上卻是致死的首要原因之一。


來看世界呀


藍鯨用肺呼吸,為什麼離開水也會死呢?

藍鯨確實是用肺呼吸的,所以它不是魚,只是生活在海洋中的一種哺乳動物,不過它是地球上最龐大的動物哦,體重最高達180噸!儘管藍鯨和人類一樣都通過肺交換氧氣,但藍鯨卻不能和人一樣隨意在陸地上自由呼吸,一旦擱淺它可能會窒息而死,不是因為陸地的空氣不行,而是被自身的重量所壓迫而無法呼吸致死!

動物的體型與生活環境的關係

要說明鯨的體型與呼吸的關係,我還是得來了解下生物的體型和環境之間的微妙關係!曾經有很多朋友認為地球可能是一個生物,或者比太陽還要大的生物,當然只是一個腦洞,我們有一百個理由認為其不存在。動物的體型和很多因素有關:

  • 行星的重力條件

行星的重力環境很重要,重力加速度越大,那麼生物體會越向矮小方向發展,因為太高達的提醒需要對抗強大的重力,增加消耗,以能量最小原理出發,生物體會生長到一個合適的均衡的大小,各方都能去得平衡,因此這是生物體不會無限增加體型的一個重要因素。

  • 生活環境的差異(陸地和海洋)

同樣重力條件下,陸地和海洋的條件是不一樣的,比如我們游泳從水下到岸邊時會覺得步履沉重,這是因為人體的密度比水略小,理論上人是可以漂浮在水中的,最節省體力的方式就是這種漂浮(如果不考慮熱量散失的話),身體各方也會得到舒展!如果一個物種已經適應水下生活,那麼其體型也會相應改變,比如存在大量的皮下脂肪調節浮力與禦寒(因為鯨會前往兩極),身體各項機能發展也會適應海洋環境。

易碎雙腔龍體型大小

而陸地卻需要雙腳走路,每增加一公斤體重就會耗去大量的體能,因此歷史上出現過巨大體型的陸生動物都滅絕了,現存最大體型的大象也只有藍鯨的1/20都不到。

大象體型的演化

很多朋友可能會認為恐龍是因為小行星撞擊滅絕的,但為什麼小型恐龍躲過了小行星撞擊,發展成了鳥類呢?因為超大體型的物種對環境要求太高。

  • 食物提供的充足程度與氧含量水平

這是另一個決定性因素,畢竟得不到充足的食物連生存都困難,更不用說發展了,因此大型動物存在的時間段裡都是溫暖溼潤的地質食物豐富的年代,而到了條件相對艱苦的時代,對環境要求很高的物種就會相繼滅絕!

石炭紀紀氧氣含量達到了35%,連昆蟲體型都無比龐大,有0.7M翼展的蜻蜓,超過2M的蜈蚣,只要你能想象到的,這裡都有讓你驚訝的生物,實在是個令人恐懼的時代!

西伯利亞地盾火山範圍

2.51億年至2.5億年間的西伯利亞地盾火山噴發,大量物種滅絕,很多人都會提出反對意見,認為巨大的恐龍不是都生存下來了嗎?其實各位多錯了,恐龍中生代才出現的,歷經三疊紀, 侏羅紀和白堊紀將近1.8億年,比如樑龍大約是1.5億年至1.47億年前的侏羅紀晚期,而最大的易碎雙腔龍則也是在1.5億年至1.45億年前的侏羅紀晚期!與最惡劣的二疊紀晚期和三疊紀初期整整相差了一億年!

體型大小與熱量消耗

  • 動物本身的體型

動物本身也不可能無限放大,骨骼以及肌肉的結構決定了它不能成比例放大,比如一隻老鼠,它不能被放大為一頭大象,因為它的肌肉組織與骨骼無法適應如此龐大的身軀,它需要有一個漸漸演化的過程,否則它靈活的行動能力就會失去,變成行動遲鈍的一個物種,甚至寸步難行,終會被環境所淘汰!

因此漫長的演化過程也決定了傳說中的核汙染會導致巨大生物出現,體型在一定範圍內變化是有可能的,但卻不會出現哥斯拉,那個純粹就是放電影給你看的,各位注意特效即可,請勿入戲哦!

呼吸的機制

人體吸氣時(呼吸的吸氣動作),膈肌和肋間肌收縮,胸廓擴張,膈頂下降,胸腔內負壓,外界富含氧氣的新鮮空氣經氣道進入肺泡內,氧氣透過肺泡進入毛細血管,二氧化碳進入肺泡,完成一次氣體交換!

當然這個過程中氧氣與二氧化碳的交換能力是比較差的,簡單的說就是通過吸氣後排出的廢氣中氧氣的含量仍然很高。

當然我們不關心這個效率,而是吸氣與呼氣的動作,這需要有一個擴張的空間,假如有人抱住的你胸腔,那麼你就會呼吸困難,如果極度約束你的胸腔擴張,那麼將會窒息而死,蟒蛇獵殺獵物的動作中,窒息死亡就是第一位的,因為蛇類首屈一指的絞殺能力首先會肋骨寸斷,然後無法呼吸,儘管沒有堵住呼吸道,卻吸不進一口氣,最終窒息死亡。

鯨擱淺後的窘迫狀況

鯨擱淺有多種原因,首先可能是船舶的聲納影響,其次可能是迷路,當然這並不是今天討論的關鍵,只要是鯨擱淺後出現的狀況!

  • 體溫升高:水是熱的良導體,鯨體內的熱量耗散是和水下生活的散熱成正比的,如果到空空氣中,散熱效果變差,提問升高,這是很危險的一個趨勢!
  • 皮膚爆裂:鯨皮膚適合水下生存,並不適合暴露在空氣中被太陽暴曬,當然暴曬就是人也受不了!
  • 呼吸困難:這是最關鍵的因素,在水下有水的浮力支撐,各臟器都處在最適合的條件中,而脫離了水的浮力,出現的狀況就複雜了,首先鯨的骨骼並不能支撐龐大的體型在空氣中生存,其次其它臟器會受到重力作用對肺部擠壓,最後一個致命的因素是鯨的胸腔在各種臟器以及肺部自然重力作用下垮塌,造成呼吸極為困難,甚至難以為繼!

因此這個時間一長,鯨類就會窒息死亡,因此鯨擱淺後需要在第一時間返回大海,時間越久鯨生還的可能性就越低。特別是藍鯨,比如像虎鯨這類體型比較小的鯨類條件明顯好很多。

所以說用肺呼吸並不一定就能在空氣中生存,能否生存決定與它們更適合哪個環境,就像龜都是用肺呼吸,但有的龜適合生活在大海,有的龜只能生活在陸地,很多胡亂放生的大神從來不會考慮陸龜的生活環境,非要將陸龜丟水裡放生!他們應該需要對自己知識面放個生,而不是作秀!


星辰大海路上的種花家


是的,鯨類雖然是哺乳動物,但離開水也無法存活,和用肺或者鰓呼吸無關~。

鯨分為兩類,鬚鯨和齒鯨。

鬚鯨一般體型都很大,體長大多在15~20米,體重則能達到20噸以上。比如題目中提到的藍鯨,更是須鯨亞目裡的巨無霸,體長33米,體重達到180噸左右。這個體重是非常驚人的,想想我們人平均體重也就75公斤左右,一頭藍鯨的重量差不多相當於2500人體重加一起了。

這麼大的體重,如果藍鯨是在陸地上生活,骨骼的負擔將會非常非常大。不過鬚鯨類大多數生活在200~300米的深海,海水有浮力,所以即使是藍鯨這樣的大塊頭,在海水當中也不會有太大的負擔。

但是上岸之後就不一樣了。藍鯨的骨骼結構是適應了海洋當中有浮力的環境,一旦脫離了海水就顯得格外脆弱,身體的重量會讓藍鯨壓死自己……臟器和骨骼受到身體的重壓,也會出現呼吸困難之類的情況。

其它體型龐大,體重較重的鯨類也是如此。

鯨類的另一分支,齒鯨,除了抹香鯨個頭比較大外,大部分體長都在10米以下,相對於鬚鯨來說都是小不點。

但齒鯨如果上岸,也是難以存活的。鯨雖然是哺乳動物,但是因為生活是在海洋,它的身體結構和特徵是完全適應水裡環境的,包括骨骼,皮膚,調節體溫的系統等等等等。

鯨是恆溫動物,常年在海洋中生活,為了維持體溫有很厚的脂肪層,沒有汗腺和體毛。上岸之後被太陽一照,體溫可能會快速的升高,又不像陸生哺乳動物一樣有有效調節體溫的機制,很可能因中暑和脫水而死去。

擱淺的鯨

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不吃腸的大腸


鯨是生活在海中的哺乳動物,體型最大的藍鯨體長能夠超過30米,體重在150噸以上,它們是世界上最大的動物。

鯨的形態像魚,有時候也被稱作鯨魚,但它們不是魚。魚屬於脊椎動物亞門中的魚綱,是比較低等的脊椎動物;鯨屬於脊椎動物亞門中的哺乳綱,是比較高等的脊椎動物。魚在水中用鰓呼吸,獲取的是溶解到水中的氧氣,而鯨是用肺呼吸,需要浮出海面換氣,和人類一樣在空氣中獲取氧氣。

魚離開了水很快就會死亡,因為它們在空氣中沒法呼吸。可是鯨本來就是用肺在空氣中獲取氧氣,為何它們擱淺在海灘後也會很快死亡?

鯨的體型非常龐大,體重也很驚人,不過在海水中浮力的作用會幾乎將重力的影響抵消掉,這是鯨能夠長得比較大的一個原因。一旦擱淺到海灘上,自身的體重會全部或部分失去海水的支撐。鯨的腹部沒有骨骼支撐,胸部只有脆弱的肋骨支撐。強大的體重壓在身子底下會使組織、器官受壓迫,腹部的組織被推到胸腔壓迫心肺,造成呼吸困難,血液流通會變得不暢,心臟的負擔大大加重,最後鯨因呼吸困難或器官衰竭而亡。巨鯨擱淺到淺水中也容易死亡,原因就在這裡。

另外,鯨已經適應了海水中的生活,它們的皮膚需要有海水去潤澤。鯨脫離海水後,皮膚有可能會脫水,繼而造成龜裂、感染、發炎,這樣也能夠影響鯨的生命。所以,當遇到擱淺的鯨時,救援人員需要向鯨的身上不斷澆海水以保持皮膚的溼潤。

總之,對於鯨來說,空氣供它們呼吸,它們離不開空氣。海洋是它們的家園,它們也離不開海水。


刁博


藍鯨是鯨魚的一種,是體型最大,體重最重的動物。鯨魚雖然名字中有一個“魚”字,但它們和我們一樣都是哺乳動物。同樣生活在海洋的哺乳動物還有海狗、海獅、海豹等,它們主要在海里生活,也時常上岸,繁殖期更是成群結隊待在岸上。然而,同樣是海洋哺乳動物的藍鯨為什麼離開了海水就會死亡呢?



主要有以下幾個原因:

首先,這與藍鯨笨重的體型有關。藍鯨體型如此巨大,但它們的胸腔和腹腔卻沒有支撐身體的骨骼結構。海水有浮力,所以藍鯨這樣的身體構造在水中不會有什麼不適。可是,一旦上了岸,失去了浮力,加上巨大的重力,他們的身體會受到擠壓,內臟和血管被壓迫,導致呼吸困難、血液循環受阻等問題,過不了多久就一命嗚呼了。

其次,海水對藍鯨有一定的保溼作用,離開了水,再加上太陽的暴曬,皮膚就會乾裂,容易被細菌感染,發言致死。

再次,也是最重要的,上岸的藍鯨會被餓死。藍鯨的主要食物是磷蝦、小魚以及各種浮游生物,一頭成年藍鯨一天需要吃掉2-5噸食物,離開了水的藍鯨什麼也吃不到,即便前面兩個原因不至於致死,它們也會被活活餓死。



藍鯨的身體經過幾千萬年的進化,已經特化到只適應海洋環境,失去了在陸地上生存的本領。但是,這不阻礙它們進化的成功,世界各地的海洋中都有它們的身影。

需要提醒大家的是,如果在海灘上發現一頭擱淺的藍鯨,千萬不要靠近它。藍鯨生前可能吃了很多食物,這些食物在它們的消化系統中會產生甲烷等氣體,造成身體內部的壓力大於外部,很容易發生爆炸,歷史上曾經有過多起鯨魚爆炸傷人的事件。


瘋狂知識點


它體積太大了。

在水中漂著各部分壓力還比較平均也相對較小,到地面上,支撐身體的結構不完全,容易造成局部骨折或血液流通不順暢,時間長了,肯定是受不了的。


就叫老陳


鯨魚指的是海洋中一大類哺乳動物,在其下分為鬚鯨亞目和齒鯨亞目,大家常見的海豚等小型鯨都屬於齒鯨,而類似於藍鯨等大傢伙都是須鯨。藍鯨是目前地球上已知的最大動物(並不能說是生物),目前發現最長的可以達到33米,重達182噸。鯨魚都屬於哺乳動物,並非是魚類,因此它們都靠著肺呼吸,在水下待一段時間後需要到水面之上來換氣。


陸地上的巨無霸非大象莫屬了,現在主要存在的就是亞洲象和非洲象,成年象的平均體重可以達到3-5噸重,這個體重和藍鯨相比差的非常遠了。大象如果臥倒長時間的不起來,很可能就會自己把自己壓死,某些內臟可能就被壓爆。


而藍鯨之所以能進化出這樣大的體格子,就是因為它生存的環境,如果在陸地上這樣大體型根本難以支撐。藍鯨在水中靠著浮力支撐,但是如果擱淺在岸邊這個時候它會把自己的骨頭壓碎,離地面較近的內臟最先被壓爆。即使能呼吸還能活下去嗎?在某乎上看到一個答主舉的例子很好,一個充滿水的氣球放在地面上會被自己壓扁。但是如果把它放在水中它是呈現圓形的。



科學黑洞


其實,這個問題就和‘貓和狗也會游泳,但是長時間讓它泡在水裡,它會死嗎?’這個問題性質是一樣的。那麼,為什麼用肺呼吸的鯨魚離開水會死呢?

1.食物。

我們都知道藍鯨是世界上最大的動物,它每天所需要的食物也是巨大的,並且它的食物以浮游生物(鱗蝦)為主,那麼它是怎麼進食的呢?一般,它會找到最密集的鱗蝦群,以2-6千米/小時的速度一次性吞入大量的鱗蝦,其中也包含了大量的海水,然後通過腹腔和舌頭,從鯨鬚板把海水排出來,藍鯨一天需要2-6噸食物,試問一下,如果在陸地上,沒有水的浮力,它怎麼能將這麼多鱗蝦吞入腹中?

2.身體皮膚。

在我們的認知中,鯨魚擁有厚厚的脂肪,皮膚應該是非常厚的,其實是不對的,在長時間的進化中,它們的皮膚早就適應了海水中的環境,如果讓它們長期待在陸地上,它們的皮膚會因為缺水而乾裂,脫水而死!

3. 壓力和自重

由於長時間生活在水中,藍鯨適應的的是水裡的壓力和壓強,如果生活在陸地上,沒有了水的壓力,內外壓力不平衡,後果可想而知!另外,藍鯨不但身體龐大,內臟和器官也同樣龐大,在陸地上沒了水的浮力,僅僅內臟的自身重量就會把自己壓的骨骼斷裂,內臟破裂!

4. 溫度。

在水裡的漫長歲月,為了適應冰冷的海水,藍鯨早已經進化出了抵禦好冷厚厚皮膚,研究表明,在遊動是冷水帶走溫度的速度是空氣的20倍,如果離開水太久,藍鯨就像是穿了一件厚厚的羽絨襖,會把自己熱的脫水而死!

總而言之,現在的藍鯨是在漫長歲月裡為了適應海中生活進化出來的,如果想讓它重回陸地生活,那麼只能是通過漫長的時間一點點改變自身來適應陸地,不然在陸地上它是沒法存活的!


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