初中教材中涉及到的几种生物气体交换的方式

张海军

(甘肃省华亭市第三中学 华亭 744100)

人教版初中生物学教材中涉及到的不同种类生物的气体交换方式主要有六类。

1 通过细胞膜的表膜进行气体交换

单细胞原生动物(如草履虫、眼虫、变形虫、疟原虫等)是最原始、最简单、最低等的动物。它们的主要特征是由单个细胞构成，没有特殊的呼吸器官，由体表的表膜吸取水中的氧气，将新陈代谢产生的二氧化碳通过扩散作用排出体外，依靠体表完成气体交换。

腔肠动物又称刺胞动物，如水母、水螅、珊瑚虫等没有专门的呼吸及排泄器官，主要依靠细胞表面从水中获得氧气并把二氧化碳等废物直接排入水中，或者排入消化循环腔内，由口排出。

2 通过湿润的体壁进行气体交换

属于环节动物的蚯蚓，体壁可以分泌黏液，使体表保持湿润。蚯蚓体壁密布毛细血管，氧气可以溶于体表的黏液里，然后进入体壁的血管中，体内的二氧化碳也经体壁的毛细血管由体表排出。

3 通过鳃进行气体交换

软体动物如河蚌、扇贝、缢蛏，这些双贝壳类动物可以用足缓慢地运动，通过身体后端的入水管吸入水，水流经身体一些器官后，再通过出水管排出体外。在吸入和排出水的过程中，摄取水中的食物颗粒并排出未消化的残渣，同时利用鳃与水流进行气体交换。

对于绝大多数软体动物而言，水生种类用鳃呼吸，鳃的形态各异，根据其外形特点有盾鳃、栉鳃、瓣鳃、丝鳃等多种类型。有的本鳃消失，又在背侧皮肤表面生出次生鳃，也有的种类无鳃。鳃成对或为单个，数目不一。陆生种类无鳃，其外套腔内部一定区域的微细血管密集成网，形成肺，可直接摄取空气中的氧，这也是对陆地生活的一种适应。

鱼类除用鳃呼吸外，还有辅助呼吸的方式，如肠呼吸、皮肤呼吸、口腔呼吸、褶鳃呼吸、鳔呼吸等。软骨鱼用鳃呼吸,大多数生活在海中。硬骨鱼呼吸系统与软骨鱼相似，但硬骨鱼的鳃间隔退化，丝状的鳃瓣直接着生在鱼的鳃弓上。鳃的主要部分是鳃丝，鳃丝中密布毛细血管。当鱼的口和鳃盖后缘交替张合时，水从口流进，经过鳃丝时，溶解在水中的氧就渗入鳃丝中的毛细血管里；而血液中的二氧化碳就从毛细血管渗出，排到水中，随水从鳃盖后缘排出体外。鳃是水生动物的最有效的呼吸器官，它可以扩大呼吸表面，鳃丝中的毛细血管血流方向和水流方向相反。这种逆向流动能高效地既带来氧又带走二氧化碳，有利于气体交换。

4 通过鳃、书鳃，书肺、气管、气管鳃以及体表气门进行气体交换

节肢动物是无脊椎动物中唯一真正适应陆生生活的动物，其分布十分广泛，从5 500 m深的海底到6 000 m的高山都有它的身影，甚至有些出现了可以飞翔的翅。节肢动物的呼吸方式有很多种。

低等的小型甲壳动物(如水蚤)通过体壁进行呼吸；水生甲壳动物(如虾、蟹)在足的基部由体壁向外突起薄膜状的结构，充满毛细血管通过鳃进行呼吸；水生种类鲎由足基部体壁向外突起折叠成书页状，有血管分布通过书鳃进行呼吸；陆生的节肢动物蜘蛛、蝎由体壁向内凹陷折叠成书页状，通过书肺进行呼吸，当血液流过书肺时，与这里的空气进行气体交换，吸收氧气，同时排出二氧化碳、完成呼吸过程；陆生的节肢动物昆虫马陆、蜈蚣等由体壁内陷形成分支的管状结构，通过气管开口于体表可关闭的气门进行呼吸，气管上无毛细血管分布，直接将氧气输送到呼吸组织。

5 通过肺进行气体交换

两栖类动物青蛙、蟾蜍等的幼体生活在水中，通过鳃呼吸，它们的鳃外露且多是肉质、呈羽毛状，且有良好的血液供应，便于从水中获取氧气；成体生活在水中或陆地上用肺呼吸，具有一对囊状的肺，结构简单，呼吸面积小。无胸廓，采用口咽式呼吸。皮肤为辅助的呼吸器官，对蛰眠的蛙蟾类和鲵螈类来说，皮肤成为代替肺的呼吸器官。

鸟类除具有肺外，并有从肺壁凸出而形成的薄膜气囊。主要的气囊有9个，它们一直伸展到内脏间、肌肉间和骨的空腔中。鸟在休息时，主要靠肋间肌及腹部肌肉的运动，在肺部进行呼吸。当飞翔时，则主要靠胸肌的运动进行呼吸。鸟体腔内由薄膜构成的气囊与肺相通，吸气时，吸进的空气一部分在肺内进行气体交换，一部分则直接进入气囊；呼气时，气囊内的气体又返回肺内进行气体交换。这样，鸟不论吸气还是呼气，肺内都有富含氧气的空气通过，从而提高气体交换的效率。这样，在一次呼吸过程中，肺内进行了两次气体交换，因此叫做双重呼吸。双重呼吸提高了气体交换的效率，保证鸟类高空飞行对氧气的充分需要；另外，气囊可减轻身体比重，有利于减少内脏器官间的摩擦和散发体内的热量。这是鸟类适应飞翔生活的一种特殊呼吸方式。近年来的一些研究发现双重呼吸同样存在于某些爬行类身上。

6 通过完整的呼吸系统进行气体交换

哺乳动物(如人)呼吸系统十分发达，由呼吸道和肺组成。外界的空气经外鼻、咽、喉、气管、支气管的处理进入肺，在肺里与血液进行气体交换。首先进行肺与外界的气体交换，肺富有弹性，当肋间肌和膈肌收缩使得胸腔容积扩大时，肺便扩张，肺内的气体压力相应降低，于是外界气体就被吸入；反之，气体就被呼出。吸入的气体到达支气管末端形成的肺泡，肺泡外面包绕着丰富的毛细血管，当吸气时，许许多多的肺泡就都像小气球鼓了起来，肺泡中的氧气透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液；同时血液中的二氧化碳也通过毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡，然后随着呼气的过程排出体外，进入血液中的氧，通过血液循环输送到身体各处的组织细胞里，所以人通过呼吸系统进行气体交换的效率很高。

不同生物由于进化程度和呼吸器官组成和形态结构的不同，其气体交换能力大小也不同，越是高等的动物类群，呼吸器官的结构越复杂，气体交换能力也就越强，给动物提供的氧就越多，动物体的代谢水平也就越高，适应环境变化的能力也就越强。动物气体交换大致经历了这样的进化过程： 表膜扩散、皮肤扩散呼吸、咽式呼吸、鳃呼吸、鳃肺兼备、肺呼吸和完善的呼吸系统进行呼吸。