張海軍

(甘肅省華亭市第三中學 華亭 744100)

人教版初中生物學教材中涉及到的不同種類生物的氣體交換方式主要有六類。

1 通過細胞膜的表膜進行氣體交換

單細胞原生動物(如草履蟲、眼蟲、變形蟲、瘧原蟲等)是最原始、最簡單、最低等的動物。它們的主要特征是由單個細胞構成，沒有特殊的呼吸器官，由體表的表膜吸取水中的氧氣，將新陳代謝產(chǎn)生的二氧化碳通過擴散作用排出體外，依靠體表完成氣體交換。

腔腸動物又稱刺胞動物，如水母、水螅、珊瑚蟲等沒有專門的呼吸及排泄器官，主要依靠細胞表面從水中獲得氧氣并把二氧化碳等廢物直接排入水中，或者排入消化循環(huán)腔內，由口排出。

2 通過濕潤的體壁進行氣體交換

屬于環(huán)節(jié)動物的蚯蚓，體壁可以分泌黏液，使體表保持濕潤。蚯蚓體壁密布毛細血管，氧氣可以溶于體表的黏液里，然后進入體壁的血管中，體內的二氧化碳也經(jīng)體壁的毛細血管由體表排出。

3 通過鰓進行氣體交換

軟體動物如河蚌、扇貝、縊蟶，這些雙貝殼類動物可以用足緩慢地運動，通過身體后端的入水管吸入水，水流經(jīng)身體一些器官后，再通過出水管排出體外。在吸入和排出水的過程中，攝取水中的食物顆粒并排出未消化的殘渣，同時利用鰓與水流進行氣體交換。

對于絕大多數(shù)軟體動物而言，水生種類用鰓呼吸，鰓的形態(tài)各異，根據(jù)其外形特點有盾鰓、櫛鰓、瓣鰓、絲鰓等多種類型。有的本鰓消失，又在背側皮膚表面生出次生鰓，也有的種類無鰓。鰓成對或為單個，數(shù)目不一。陸生種類無鰓，其外套腔內部一定區(qū)域的微細血管密集成網(wǎng)，形成肺，可直接攝取空氣中的氧，這也是對陸地生活的一種適應。

魚類除用鰓呼吸外，還有輔助呼吸的方式，如腸呼吸、皮膚呼吸、口腔呼吸、褶鰓呼吸、鰾呼吸等。軟骨魚用鰓呼吸,大多數(shù)生活在海中。硬骨魚呼吸系統(tǒng)與軟骨魚相似，但硬骨魚的鰓間隔退化，絲狀的鰓瓣直接著生在魚的鰓弓上。鰓的主要部分是鰓絲，鰓絲中密布毛細血管。當魚的口和鰓蓋后緣交替張合時，水從口流進，經(jīng)過鰓絲時，溶解在水中的氧就滲入鰓絲中的毛細血管里；而血液中的二氧化碳就從毛細血管滲出，排到水中，隨水從鰓蓋后緣排出體外。鰓是水生動物的最有效的呼吸器官，它可以擴大呼吸表面，鰓絲中的毛細血管血流方向和水流方向相反。這種逆向流動能高效地既帶來氧又帶走二氧化碳，有利于氣體交換。

4 通過鰓、書鰓，書肺、氣管、氣管鰓以及體表氣門進行氣體交換

節(jié)肢動物是無脊椎動物中唯一真正適應陸生生活的動物，其分布十分廣泛，從5 500 m深的海底到6 000 m的高山都有它的身影，甚至有些出現(xiàn)了可以飛翔的翅。節(jié)肢動物的呼吸方式有很多種。

低等的小型甲殼動物(如水蚤)通過體壁進行呼吸；水生甲殼動物(如蝦、蟹)在足的基部由體壁向外突起薄膜狀的結構，充滿毛細血管通過鰓進行呼吸；水生種類鱟由足基部體壁向外突起折疊成書頁狀，有血管分布通過書鰓進行呼吸；陸生的節(jié)肢動物蜘蛛、蝎由體壁向內凹陷折疊成書頁狀，通過書肺進行呼吸，當血液流過書肺時，與這里的空氣進行氣體交換，吸收氧氣，同時排出二氧化碳、完成呼吸過程；陸生的節(jié)肢動物昆蟲馬陸、蜈蚣等由體壁內陷形成分支的管狀結構，通過氣管開口于體表可關閉的氣門進行呼吸，氣管上無毛細血管分布，直接將氧氣輸送到呼吸組織。

5 通過肺進行氣體交換

兩棲類動物青蛙、蟾蜍等的幼體生活在水中，通過鰓呼吸，它們的鰓外露且多是肉質、呈羽毛狀，且有良好的血液供應，便于從水中獲取氧氣；成體生活在水中或陸地上用肺呼吸，具有一對囊狀的肺，結構簡單，呼吸面積小。無胸廓，采用口咽式呼吸。皮膚為輔助的呼吸器官，對蟄眠的蛙蟾類和鯢螈類來說，皮膚成為代替肺的呼吸器官。

鳥類除具有肺外，并有從肺壁凸出而形成的薄膜氣囊。主要的氣囊有9個，它們一直伸展到內臟間、肌肉間和骨的空腔中。鳥在休息時，主要靠肋間肌及腹部肌肉的運動，在肺部進行呼吸。當飛翔時，則主要靠胸肌的運動進行呼吸。鳥體腔內由薄膜構成的氣囊與肺相通，吸氣時，吸進的空氣一部分在肺內進行氣體交換，一部分則直接進入氣囊；呼氣時，氣囊內的氣體又返回肺內進行氣體交換。這樣，鳥不論吸氣還是呼氣，肺內都有富含氧氣的空氣通過，從而提高氣體交換的效率。這樣，在一次呼吸過程中，肺內進行了兩次氣體交換，因此叫做雙重呼吸。雙重呼吸提高了氣體交換的效率，保證鳥類高空飛行對氧氣的充分需要；另外，氣囊可減輕身體比重，有利于減少內臟器官間的摩擦和散發(fā)體內的熱量。這是鳥類適應飛翔生活的一種特殊呼吸方式。近年來的一些研究發(fā)現(xiàn)雙重呼吸同樣存在于某些爬行類身上。

6 通過完整的呼吸系統(tǒng)進行氣體交換

哺乳動物(如人)呼吸系統(tǒng)十分發(fā)達，由呼吸道和肺組成。外界的空氣經(jīng)外鼻、咽、喉、氣管、支氣管的處理進入肺，在肺里與血液進行氣體交換。首先進行肺與外界的氣體交換，肺富有彈性，當肋間肌和膈肌收縮使得胸腔容積擴大時，肺便擴張，肺內的氣體壓力相應降低，于是外界氣體就被吸入；反之，氣體就被呼出。吸入的氣體到達支氣管末端形成的肺泡，肺泡外面包繞著豐富的毛細血管，當吸氣時，許許多多的肺泡就都像小氣球鼓了起來，肺泡中的氧氣透過肺泡壁和毛細血管壁進入血液；同時血液中的二氧化碳也通過毛細血管壁和肺泡壁進入肺泡，然后隨著呼氣的過程排出體外，進入血液中的氧，通過血液循環(huán)輸送到身體各處的組織細胞里，所以人通過呼吸系統(tǒng)進行氣體交換的效率很高。

不同生物由于進化程度和呼吸器官組成和形態(tài)結構的不同，其氣體交換能力大小也不同，越是高等的動物類群，呼吸器官的結構越復雜，氣體交換能力也就越強，給動物提供的氧就越多，動物體的代謝水平也就越高，適應環(huán)境變化的能力也就越強。動物氣體交換大致經(jīng)歷了這樣的進化過程： 表膜擴散、皮膚擴散呼吸、咽式呼吸、鰓呼吸、鰓肺兼?zhèn)?、肺呼吸和完善的呼吸系統(tǒng)進行呼吸。