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鲸类重返海洋 ， 是进化史上最让人惊叹的事实之一 。 为了适应新环境 ， 鲸类克服了诸多障碍 ， 成了海洋中最特殊的“不速之客” 。 例如 ， 流线型的身体、特化的鳍状肢、毛发退化和鲸脂层增厚等 ， 都有利于减少水中阻力 ， 让其在水下畅通无阻 ， 活像一条鱼 ， 但
鲸并不是鱼
和我们一样 ， 鲸类属于哺乳动物 ， 用肺呼吸 。
进化 ， 并不会完全抛弃既有的系统 ， 而是一个在已有的基础上缝缝补补的过程 。 本来就用肺呼吸的鲸类祖先 ， 很难再演化出鱼类的鳃以利用溶在水中的氧气 ， 而这也带来了一个难题——它们睡觉的时候如何呼吸？总不能频繁浮出水面换气吧 。
鲸类是如何创造憋气极限的？
像人类游泳需要换气一样 ， 鲸类每隔一段时间就必须浮出水面呼吸 ， 在5000万年的演化历程中 ， 它们的“鼻子”从脸部移至头顶 ， 被称为“气孔” 。
当肌肉放松时 ， 气孔会被肌皮瓣膜覆盖 ， 保持关闭状态 ， 只有浮出水面时 ， 它们才会打开气孔 ， 将气体喷出并吸入新鲜空气 。 所以 ， 除了拥有可自主控制开合的气孔外 ， 鲸类与人类的呼吸方式并无本质差别 ， 都由植物神经掌控 ， 这也意味着 ， 它们和人类一样都不会忘记呼吸 ， 不过在陷入惊慌 ， 来不及浮出水面呼吸的情况下会窒息而亡 。
我们平时看到鲸类头顶“喷水” ， 其实是喷薄而出的温暖水蒸气遇冷后凝结成的水珠 ， 从远处看像一条水柱 ， 而这现象 ， 与我们冬日里哈气形成白雾的原理一样 。 每种鲸都拥有相对独特的气孔 ， 经验丰富的观鲸者甚至能根据水柱形状识别 。
座头鲸头顶的两个“鼻孔”
鲸和海豚换气 ， 是极其高效的 ， 体型较小的海豚 ， 只需一秒就能完成换气 ， 而最大的蓝鲸也只需几秒钟 。 另外 ， 把“鼻孔”安在头顶 ， 更有利于它们在未完全浮出水面的情况下快速换气 。 吸一口新鲜空气 ， 就能供它们在海里潜行一段时间了 。 例如 ， 抹香鲸深吸一口气 ， 就可以下潜至2000多米深的海域 ， 下一次浮出海面呼吸 ， 可以是两个小时以后 。 不过 ， 自由潜水的世界纪录保持者是柯氏喙鲸 ， 它们最深能下潜至2992米的海底 ， 而人类在水下屏住呼吸最长时间不过19分钟 。 人类自由潜水深度纪录为170米 ， 但这项纪录的创造者却在返回水面过程中因事故身亡 。
为什么鲸类能憋气这么久？
在哺乳动物体内 ， 存在着两种与氧气相关的重要蛋白 ， 分别为血红蛋白和肌红蛋白 ， 血红蛋白能将大气中的氧输送给肌体 ， 肌肉中的肌红蛋白则能贮存氧气 ， 当肌体需要时再释放 ， 因此 ， 即便屏住呼吸一会儿 ， 肌红蛋白也能为身体供氧 。
鲸类无论是血红蛋白 ， 还是肌红蛋白的浓度都比人类高 ， 所以 ， 鲸类能更高效地运输和贮存氧气 。
鲸鱼肉 ， 肌红蛋白能使肌肉呈现红色 ， 肌红蛋浓度极高的鲸类 ， 其肌肉颜色红得发黑 。
在静息时 ， 人类每分钟呼吸约为12至20次 ， 每一次呼吸仅消耗肺吸入氧气的25% ， 这意味着 ， 人类呼出的气体中还有大量未利用的氧气 ， 但鲸类对氧气的利用率却高达90% 。
另外 ， 相比陆地上的哺乳动物 ， 鲸类的肌红蛋白还进化出了一些适应深潜的特性 。 一般来说 ， 肌红蛋白浓度越高越容易聚集在一起 ， 储氧能力也会随之被削弱 ， 但科学家却发现 ， 深潜海洋的哺乳动物肌红蛋白表面电荷会增加 ， 这使得肌红蛋白之间相互排斥 ， 更不容易聚集在一起 。
肌红蛋白的螺旋结构域模型
因此 ， 擅长潜水的鲸类就算肌红蛋白浓度很高 ， 其储氧能力也不受影响 ， 这只是它们深潜千米都不用喘气的秘诀之一 ， 它们还能通过外围血管的收缩 ， 保证低氧敏感组织或器官的氧供给 。 这样看来 ， 练就了憋气神功的鲸类 ， 在海洋中睡个好觉也不算难吧？但憋气时长其实与它们睡眠时长的关系并不大 。
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