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  • 1 # 科海一葉扁舟

    即便水的含氧量夠高,人類也不能在水裡呼吸。原因主要有三點,除了水中氧氣含量不足,還有一個滲透壓阻礙和無法透過呼吸有效置換水。

    如果一種液體有足夠高的氧氣含量,滲透壓與體液平衡,在液體中呼吸也許有可能實現。科幻小說《三體》中不就有一個情節麼,宇宙飛船一加速,人就完全浸在富氧的“深海液”中,防止G過載。

    言歸正傳,人體肺的結構以及呼吸原理從水中吸氧還是很難的。

    肺汲取氧氣原理

    肺吸收空氣中的氧氣和排出二氧化碳,主要靠肺泡中的氣體濃度差形成的壓力。如下圖中所示,我們呼吸的氣體進入肺泡以後,因為與毛細血管中的氧氣和二氧化碳氣體含量不同,滲透交換,然後依靠血液來運輸。

    水中呼吸的困難之處

    如果我們在水中呼吸,需要克服三個困難,一是肺泡總體積是有限的,空氣中含氧量高達21%,同樣體積的水中氧氣含量很難達到如此高。二是肺內的組織液濃度高,與水之間存在滲透壓,吸入水後,水滲透進肺泡和其他細胞中,造成肺泡破解,組織水腫。

    還有第三個原因是人呼吸是靠隔膜帶動,依靠氣壓差進行的。呼吸液體,置換率很低。魚靠腮來呼吸,遊動時源源不斷地水流從口中進入,經腮中汲取氧氣後流出。所以有些活力高的魚,比如鯊魚,纏上漁網之後很快就缺氧而死。

    總之,實現在液體中呼吸很難,但並不是沒有可能做到。如果是純水的話,是不可能實現的。

  • 2 # 扒劇少女喵

    我們來看看人的呼吸過程:

    我們是透過鼻腔或者口腔吸入氣體,而要到肺泡才能完成氣體交換(吸收氧氣、排出二氧化碳)。

    如果我們要在水內呼吸,就要把水從鼻腔匯入到肺內,可能直接導致肺損傷:要麼肺失去水分,要麼肺水腫。

    所以就人體現有的構造而言,是不可能完成的。

    最後再來說一說其他液體中的呼吸

    最後我們迴歸正題:

    ——人目前能不能再液體中呼吸呢?

    ——短時間內呼吸幾口,現在有的液體已經可以了,但是正常的呼吸不行。

    能讓人在其中正常呼吸的液體必須保證以下幾點:

    (1)是你們都以為僅有這點的,能容納足夠的氧和二氧化碳,其實它還得保證能容納其他氣體,因為我們的廢氣不僅僅是二氧化碳,舉個極端例子,屁憋回去了裡面的氣體還得靠肺透過鼻子撥出去;

    (2)得符合人體的生理環境,吸入之後不能有溶質滲透壓差(當然得有氣體壓差),不能有化學刺激,吸收了不能有害(最好是不能被吸收);

    (3)阻力得小,人的呼吸靠的呼吸肌,阻力一大,呼吸幾口人就沒力氣了,那這些液體可能就排不出來了。

    有篇文獻講「液體通氣」的更詳實[1]:

    (1)對氧氣和二氧化碳具有高溶解度,以維持氣體交換;

    (2)比體液更大的密度,以使其下降到肺部的依賴區域並重新開啟肺不張的區域;

    (3)低表面張力以像表面活性劑一樣起作用並改善肺部順應性;

    (4)呈惰性狀態,在呼氣或透過面板蒸發過程中不會被蒸發和代謝而完全消除;

    (5)具有足夠的揮發性以便在可接受的時間內消除。

    注:液體通氣是一種醫療手段,脫離了相應器械而想自由呼吸,仍然是不行的。

  • 3 # 自然知道

    人的肺部和魚鰓結構不同,肺需要從氣體環境中攝入氧氣,無法從水中直接攝取溶解氧,即便水含氧量很高人在水中也無法呼吸,必須得有輔助裝置才可以。

    肺部和魚的鰓,共同功能是向血液中輸送氧氣,血液將氧氣輸送到全身的組織器官,但是肺和魚鰓畢竟不是相同的結構。人生活於陸地上,肺部充滿了彈性的空腔組織,氣管、支氣管、肺泡等結構,可以暫時儲存空氣,因為肺泡的擴張,肺泡周圍的毛細血管和肺泡內的氣體有更充分的接觸,靠血紅蛋白吸收氧氣同時向肺泡中釋放二氧化碳,完成氣體交換,人呼吸的動力是大氣和肺內壓力的週期性變化,吸氣時膈肌向下移動,

    肋骨在肋間肌的作用下向外擴張,胸腔內的容積增加,肺部自然隨著擴張,那麼肺中氣體的壓力就小於外界大氣的壓力,大氣在自身壓力的作用下湧入肺部,較高的壓力也便於肺泡和毛細血管間的氣體交換;靠心臟將血液泵到全身各處血管毛細血管,因此全身的組織才能正常執行,肺的結構特徵也使人有一定的憋氣能力,但是神經系統對缺氧的耐受性較差,三兩分鐘就可能使人失去意識,6分鐘大腦就會發生不可逆的損傷;而魚的鰓生理活動較為簡單,直接就是毛細血管豐富的組織,呼吸時水從魚鰓中透過時,魚鰓中毛細血管直接從水中攝取溶解氧,不需要暫時儲存氣體的器官。

    生理結構決定人無法在水中呼吸,所有的靠肺呼吸的哺乳動物都不能。海洋中有很多鯨魚、海豚,它們是海洋哺乳動物,也是靠肺呼吸,已經在海洋中演化了將近5000萬年,但是它們也還沒有完全適應水體,呼吸依然需要到水面上,一般鯨魚呼吸一次能憋氣10-15分鐘,少數種類的鯨魚如深海潛水能力高的抹香鯨,最長紀錄也就20分鐘左右,必須按時到海面上換氣。

    不過人類可以藉助科學技術,水中的溶解氧其實也勉強夠人類呼吸了,但是人類沒有相應的器官,所以可以製造產生或者直接從水中攝取溶解氧的裝置,比如潛水呼吸器(乾式、半乾),可以維持人的水下呼吸。也有科學家在研製特殊的液體,使人能夠在這種液體中存活,這對於未來的深空旅行比較重要,漫長的旅行過程中,人儘可以待在儲存氧氣的特殊液體內。

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