鲸生活在水中,为什么没进化出在水下呼吸的能力呢?

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全世界上的鱼约有26000种,绝大多数的鱼都生活在海洋当中,淡水鱼约有8600种。而在我国鱼的种类约有3000种,淡水鱼约有1000种。鱼这类动物都生活在水中,不能长时间离开水面。用鳃呼吸,用鳍游动。因为鱼类用鳃呼吸,所以说鱼类没有呼吸系统,鱼鳃就相当于是自己的呼吸系统。

鱼类是脊椎动物,而且鱼类也是所有脊椎动物中唯一的没有呼吸系统的一类生物。鱼类的循环系统是单循环系统,它的心脏只有一个心房和心室,心脏中全是缺氧血。心脏把缺氧血送到鳃进行气体交换,变成含氧血,再送到身体各部,又变成缺氧血流回心脏。鳃是鱼的呼吸器官,鳃由鳃片和鳃丝组合。当鱼呼吸时,鳃片和鳃丝完全打开。使得水和鳃的接触面积加大,从而增加了与水中溶解氧结合的机会。

有时,鱼在水中用嘴进行呼吸。在水中,鱼会将水吸入嘴里,同时它的鳃盖也会关闭;当鱼闭上嘴时,鳃盖打开,将嘴中的水排出来。在水流经鳃的过程中,水中的溶解氧会被鳃上的微血管吸收,也会将水中的二氧化碳排入水中。

但是鱼类中有个例外,那就是鲸鱼,鲸鱼虽然是鱼类,但是它并不是脊椎动物,而是哺乳动物。因为它和鱼类有点不同,虽然它们都是生活在水中,离不开水,但是它们呼吸的方式有所不同。鱼呼吸主要是依靠自己的鳃,而鲸鱼依靠的是自己的肺。所以按理来说鲸鱼是不能在水中呼吸的,那么鲸鱼是怎么在水里生活呢?

鱼可以用嘴呼吸,而鲸鱼可以用自己的鼻子呼吸。鼻子对于鲸鱼的作用十分的重要,鲸鱼在呼吸时会自主的选择,有时用鼻子,有时用肺。鲸鱼在用鼻子呼吸时会喷出肺中的空气和水的混合物。而且,鲸鱼需要定期的露出水面呼吸空气,在呼吸后会继续的潜回水中。鲸鱼每次露出水面吸入肺中的空气量是非常多的,因此在一段时间内是可以不呼吸的。不管是哪种鲸鱼,它们都会定时地露出水面呼吸,只不过周期不一样。

既然鲸鱼不能在水中呼吸,几千年过去了,为什么没有进化出呼吸系统呢?

世界上的所有生物,大多数都是由共同的祖先演化而来的,经过长时间的自然选择才演变成了各种不同的事物,而这是进化论的主要思想之一。

进化论是由英国生物学家查尔斯·达尔文提出的,这是他乘坐着贝格尔号舰在世界上环游五年的时间所总结出来的。他对不同地区的动植物进行观察和采集,是对当时的物种起源的一种猜测。但到后来,随着更多的研究和发现,在进化论的基础上,出现了现代综合进化论,而进化论的出现给当时动植物科研组很大的启发。从那时到现在,进化论也早已成为了生物学的核心思想之一了。

生物在进化之前,一般都会经过基因的突变或者基因的重组。而影响基因突变的因素有很多,外界环境的改变是影响基因突变的主要因素。而鲸鱼一直生活在特定的环境中,基因很难改变。鲸鱼可以通过肺部直接在空气中呼吸,因此长期的在水中生活。

所以说鲸鱼不需要其他的进化就可以在水中生活,从而这也导致了鲸鱼难以进化出其他的呼吸系统。如果鲸鱼生活在不是适应它生活的环境,它的呼吸系统才可能随着时间的变化而进化出来。但就是鲸鱼适应这种环境,所以它才不会得到进化。

根据上述所得,可以让我们知道,自然界中的事物进化不进化都和自身与环境的关系有关。如果我们适合生活在这个环境中,我们的生活方式一般不会得到改变;但如果我们不适应我们所生活的环境,我们的身体也会进化成我们能够适应环境的那种最舒服的状态。

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猎奇动物社 优质科学领域创作者04-06 08:44 关注

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鱼在水中都可以直接从水中获取身体所需的氧气,但是鲸不是鱼,而是水生哺乳动物,它自然就不会像鱼那样在水下呼吸了。不过,从方便程度上看,直接在水下呼吸对于水生动物来说是最有利的,而且从外观上看,鲸已经与鱼有了趋同演化。那么,为什么鲸没有演化出水下呼吸的能力呢?我们一起来探讨一下这个问题。

我们从鲸类的演化中找一些答案

许多人喜欢把鲸叫做鲸鱼,这是因为鲸的外观形态与鱼极其相似,我们上面也说过了,这是鲸类为了适应水中的生活才出现的趋同演化。但是,鲸并不是鱼,它是哺乳动物,而且早在几千万年前鲸的祖先是生活在陆地上的。

古生物学家根据已发现的鲸类化石,复原了鲸类的整个演化过程:陆栖鲸到半陆半水栖鲸再到完全的水栖鲸。在整个演化过程中,最早的陆栖鲸就是巴基斯坦古鲸了。巴基斯坦古鲸是由美国密安大学古生物学家菲利普·D·金格里奇于1997年在巴基斯坦首次发现的,根据对其化石的研究发现,巴基斯坦古鲸最早出现在距今约5000万年前,而且通过化石的对比,发现巴基斯坦古鲸与早期的中兽类动物的牙齿以及部分骨骼结构非常的接近,并且金格里奇从头骨化石中,发现了一个鲸类才具有的特殊耳骨-听骨泡。再加上巴基斯坦古鲸出土的地质层附近有较浅的河流,最终,巴基斯坦古鲸被定义为最早的鲸类。

之后,在1994年,金格里奇的学生在巴基斯坦再次发现了一具完整的古鲸类化石,该古鲸具有前短后长的四肢,大大的足以及一条长且有力的尾巴。通过与巴基斯坦古鲸的对比看,此时的鲸类已经逐渐的开始了水下的生活。此时,它们有了一个新的名字“陆行鲸”。

偶尔的进入水中生活后,由于当时水中的竞争者较少,食物较多,而且在岸边当时有大量的陆行性动物活动,也有利于它们的偷袭。所以,从陆行鲸开始,古鲸在水中生存的时间开始逐渐的变长。到了距今约4000万年前,已经高度适应水下生活的陆行鲸发生了极大的变化,此时它们的前肢开始退化,后肢逐渐演化成了鳍状足,尾部也逐渐的由结缔组织变为水平尾叶。这时,一种新的鲸出现了,它就是罗德候鲸。

完全适应了水中生活之后,古鲸们通过四通八达的海洋来到了世界各地的海域中,开始了漫长的独立演化,最终形成了由98种鲸组成的现存鲸目。

那么,从鲸的演化中我们找到了什么答案呢?首先,鲸类的演化是从陆地上开始的,而且古鲸曾经半水半陆的生存了几百万年,在这个过程中,还能在陆地上行走的古鲸,靠的就是“狗刨式”在水中行走。

慢慢地,随着四肢的退化以及尾部的变化,它们才完全适应了水下的生活,而在这个过程中,古鲸都是在潜水层生存的,它们的口鼻时常的能够露出水面用来呼吸。就这样,鲸类完成了演化,所以,在鲸类的演化史中,呼吸并没有成为演化的阻力,反而经常的出水面透气,是它们必须要做的事情,因此也就没有必要再单独演化一套别的呼吸系统。随着鲸类完全适应了水下生活,鲸类的呼吸器官鼻子开始向更靠近水面的顶部移动,形成了“喷水孔”,这让鲸类即使不用把头部露出水面也能够自由的呼吸。

除此之外,鲸本身就是哺乳动物,哺乳动物从形成就已经选择了用肺呼吸,而鱼类它们从开始就是用鳃呼吸的,所以,即使鲸的生存环境发生了改变,呼吸系统也不可能变异成为另一套呼吸系统,而且哺乳动物压根就没有可以演化出鳃这种器官的原器官。所以,即使鲸为了很好地在水中生存,趋同演化出了鱼的形态,也不可能改变自己的重要器官和特征,比如生殖方式、喂养后代的方式(哺乳)以及呼吸方式。

其次,鲸类在海洋中并没有鱼类的鱼鳔这种可以控制身体上升或者下潜的器官, 那么,它们怎么才能控制在水中的上升和下降,所以它们就需要一个强大的肺,至少是比较大的肺,通过装满空气以及挤压肺部的方式来让自己上升和下降。所以,对于鲸来说,在水中生存,肺也是极其重要的,而哺乳动物的肺就是呼吸器官,这个器官的必要存在性,就注定了鲸不会演化出水下呼吸的能力。

总结

鲸不是鱼,它虽然在水中生存,但也是由陆生的哺乳动物逐渐的演化而来的,这就意味着鲸是不存在鱼鳔这个器官的,而想要在水中生存,必须有一个可以替代鱼鳔的器官,那就只能是肺了,所以肺对于鲸来说是不可能消失的,而肺作为哺乳动物的呼吸器官,不消失就意味着呼吸方式不会发生改变。其次,在整个的进化过程中,古鲸们是长期在水面上生存的,这决定了它们不会进化出另一套呼吸系统。

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通俗科学 高中物理教师 科学领域创作者05-24 18:39 关注

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题主的疑问其实也是很多对进化论持怀疑观点的学者常提起的。虽然有人提出进化不可逆法则(多洛法则)加以解释。但这条法则只是对部分动物的一个权宜描述,比如鲸鱼的肺能很好地适应它巨大的身体在水环境中的生存。自然界也确实存在很多反例子。比如很多鱼的鳞片和爬虫动物的鳞片等等。目前很多人反对进化论,但也提不出更好的理论取代它。以至于很多人(主要是基督教国家)又重新回到了古老的上帝创造论(神创论)中:神造各物,各从其类!等等。科学一旦进入一个瓶颈时期,往往会迎来一个大突破,只是不知道这个突破何时、以何种方式来临。就像100多年前,经典物理学遇到了前所未有的挑战,在爱因斯坦和普朗克等物理大家的推动下后来产生了量子理论和相对论一样!不管怎么样,大家应该有自己的判断,因为:信书不如无书!

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日常小知识科普君05-24 18:10 关注

总的来说,目前的进化不可逆法则认为,在进化的过程中,退化的器官在以后的进化过程中不会再次出现。即使环境改变,又再次需要该器官时,也会出现新的器官来发挥原来的作用。因此,鲸鱼在陆生转水生的时候,保持了肺的呼吸作用,而没有变回原来的鳃。

另外,鳃呼吸作用的发挥,是鱼类在游动的过程中过滤水中的空气。由于水中氧气溶解度约为0.4%体积含量,这在很大程度上限制了鱼类的体积大小。而鲸鱼巨大的体型在某种程度上突破了鱼类的体型限制

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