脊椎動物的呼吸換氣是怎麼做的？ - 阿簡生物筆記

而吐氣也是如此，口腔擴張後，把肺裡的氣進入口部，再擠到外界。

這個動作稱為Buccal_pumping。

下兩圖來自在wikipedia的Buccal_pumping 。

不同的兩生類用 ... 2021年1月23日 脊椎動物的呼吸換氣是怎麼做的？ 前幾天讀這本有趣的書《超獵奇！人體動物圖鑑①烏龜的殼其實是肋骨》。

作者的畫風想像了一個情景-「如果人類的身體像某某動物，那會長什麼樣？」各位可以自己用書名google一下這本書裡的圖片，應該不少人會很愛才是。

我翻著翻著突然想到要來整理一些知識，那就是關於動物怎麼呼吸換氣這件事。

人的呼吸換氣很簡單，就是胸腔的擴大縮小而已。

肋骨的向外向上移動，加上橫膈的向下移動，造成胸腔的擴大，而吐氣就是肋骨的向內向下，加上橫膈的向上移動。

所謂「胸式呼吸」就是以肋骨移動為主導的換氣方式，換氣時可以看到胸腔起伏。

而「腹式呼吸」則是以橫膈移動為主導，當橫膈下降時，則會讓腹部向外擴張。

這種人類稀鬆平常的事情，在其他動物上可就沒那麼簡單了。

就先從青蛙來看吧，青蛙沒有像人類一樣包覆整個胸腔的肋骨，也沒有橫膈，所以他們的換氣方式就和我們不同。

我們這種叫做被動呼吸，因為空氣是「被動」地被吸進口腔。

牠們的方式則是口部擴張，主動地吸了一口氣，然後再把這口氣擠進肺裡頭。

而吐氣也是如此，口腔擴張後，把肺裡的氣進入口部，再擠到外界。

這個動作稱為Buccal_pumping。

下兩圖來自在wikipedia的Buccal_pumping 。

不同的兩生類用了不同的流程，下面這種二行程的出現在大多數的兩生類，外界的空氣和來自肺部的空氣會被混合。

source:https://www.wikipedia.org/而這種四行程的動作，則是像爪蟾或是鰻螈的換氣過程source:https://www.wikipedia.org/這類型呼吸方式在某些種類的鯊魚也可以見到。

先說說一個傳說，有人說「鯊魚只要停止游泳，就不能呼吸」，這對嗎？答案是對的，但也不是全部鯊魚都這樣。

像大白鯊就是得一直游泳才能換氣，這種就叫做obligateramventilation。

而像護士鯊，則是可以停下來休息，因為牠們就靠主動把水吞進口腔和鰓，使他們即使在靜止狀態也能換氣。

這個叫做 Gularpumping。

這段影片44秒開始，可以看到一些鯊魚就是進行這個過程。

我以為這種主動把氣灌進呼吸器官的動作，對人類來說，大概只有被CPR的時候才會進行。

就是你倒下來之後，別人主動灌氣到你胸腔裡那樣。

不過我看WIRED的這部影片時，才知道原來我們也可以這麼做。

AlmostImpossible這系列影集介紹了許多運動項目中，傑出運動員可以達到高水準成就的原因。

而這集《WhyHoldingYourBreathFor24MinutesIsAlmostImpossible》介紹了自由潛水者如何讓自己憋氣憋更久的技巧-lungpacking，其實也就是和兩生類做的換氣方式一樣，憋氣之後，閉住喉嚨後再口含住一口氣，把氣擠進肺中，強迫肺裡進入了更多空氣，可想而知這有一定的風險在。

要用請一定小心。

在影片的1:47秒，可以看見在x光影像中，自由潛水員進行lungpacking時的喉頭動作。

看著看著，就覺得很熟悉，啊，就火雲邪神的蛤蟆功啊。

source:功夫再來說到其他動物的換氣方式，平常在野外看到蜥蜴時，牠瞬間跑步速度很快，但過沒多久就停下來，過幾秒之後，又再衝出去，然後又停下來。

幹嘛這樣跑跑停停的呢？其實牠也不得已。

這部影片0:57秒時，這隻雙脊冠蜥在水面上奔跑著，因為實在像聖經裡耶穌在水面上行走，所以又叫耶穌基督蜥(JesusChristLizard)看牠們跑步時軀幹的動作，其實他們的身體是左右來回扭動的，看這部影片地上跑的也是一樣。

這種左右彎曲身體的動作使得這些蜥蜴根本沒辦法邊跑邊呼吸！因為蜥蜴呼吸時要靠同步移動雙邊肋骨換氣，走路的時候小小彎曲身體倒還行，但在跑步時，大幅度地彎曲身體，這就使得牠們沒有辦法換氣。

所以啊，蜥蜴是短跑高手，但可沒有辦法跑馬拉松啊。

在這篇研究的新聞中，有個三秒的影片。

你也可以看到蜥蜴在移動時，脊椎骨和肋骨的相對運動是怎麼進行的。

像上述這種蜥蜴衝刺就不能換氣的問題，在某些爬蟲類上似乎又不成什麼問題。

在這篇研究中，科學家讓草原巨蜥在1km/hr的跑步機上行走，然後拍下x光影像，結果發現，他們也會用喉部先吸氣，再灌進胸腔的方式來換氣，就是先前提到的GularPumpingsource:https://science.sciencemag.org/content/284/5420/1661而在美國短吻鱷上，換氣的動作，我覺得又更加厲害了。

這篇研究了牠們換氣時，腹部和骨盆肌肉的肌電活動，結果發現骨盆的兩個肌肉(ischiopubisandischiotruncus)居然跟換氣的運動有關係。

source:https://www.researchgate.net/publication/12513963_Pelvic_aspiration_in_the_American_alligator_Alligator_mississippiensis怎樣的關係呢？用人來想好了。

我們的骨盆其實是坐骨、恥骨、髂骨三種骨頭癒合在一起變成的。

想像一下我們的骨盆是分離的幾塊骨頭，然後吸氣的時候，骨盆底肌群的肌肉會收縮，把恥骨(雞雞上方的骨頭)往下拉，恥骨又會透過腹肌往下拉。

其實還真有一點人類腹式呼吸的感覺。

此外，他們還有另一個動作能幫助肺擴張，稱為肝活塞運動( hepaticpiston )。

鱷魚的這個肌肉diaphragmaticmuscle，會把肝臟往骨盆方向拉動，然後肺就能擴張了。

這裡有個插畫顯示這個過程 https://www.sciencephoto.com/media/379015/view/alligator-breathing-action然後這篇研究文章裡有個影片(https://jeb.biologists.org/content/220/17/3181)，可以看到X光下這個過程怎麼進行的。

再來說到龜，牠更是特別的生物。

說特別是因為牠的肋骨根本就是固定的殼，完全不可能用肋骨運動來呼吸，而且他的肋骨甚至是把肩胛骨和骨盆都包進去了，更是神奇的樣子。

這部影片演示了龜的肩帶(肩胛、胸骨..)是如何演化的然後，這個是龜殼的演化過程這個可愛的影片則是介紹了整個過程，我實在太喜歡那個烏龜胚胎的圖片了https://www.ted.com/talks/judy_cebra_thomas_how_turtle_shells_evolved_twice上面三個影片其實跟換氣沒什麼關係，只是我剛好查到，覺得很可愛而已。

那烏龜怎麼呼吸呢？基本上就是靠橫肌呼吸的傢伙啊。

看下圖，此研究中的圖。

腹橫肌(TA)和腹斜肌(OA)的收縮，使得肺部得以擴張或收縮，然後就可以換氣了。

source:https://jeb.biologists.org/content/206/19/3391#F1另外，這篇研究 也提到龜也有前面提過的先含一口氣到嘴巴在鼓進肺部的動作source: https://www.semanticscholar.org/paper/Buccal-oscillation-and-lung-ventilation-in-a-Druzisky-Brainerd/c470ba19ebc4f8ffe5875bef64c8d4f9d6a9cb84在看幾個論文時才知道原來對於龜的肢體運動也會影響換氣動作，像母綠蠵龜在陸上移動時會憋氣，靜止的時候才會換氣呼吸。

或是龜的四肢縮進殼中也是會影響呼吸的，因為殼是固定的密閉空間，已經有內臟在裡頭，四肢和頭部再縮進去，就會影響肺部擴張的體積了。

- 1月23,2021 以電子郵件傳送這篇文章BlogThis！分享至Twitter分享至Facebook分享到Pinterest Labels: 呼吸, 恆定 較新的文章 較舊的文章 首頁 熱門文章 2011寒假作業紀錄-探究取向的營養器官繁殖實驗 用顯微測微尺搭配imagej應用來計算顯微影像的長度 ImageJ進行吸光值、透光率、透光度與OD值計算的公式與應用 5分鐘內在廚房萃取自己的DNA 生物影像處理分析軟體ImageJ 印表機正在出賣你 專題海報的製作 動物體溫的調控，外溫內溫恆溫變溫都不同 科學寫作-細胞的觀察 用Arduino透過繼電器控制家電 為我讚賞 搜尋此網誌 重要 不要與我聯絡 存檔 ►  2022 (15) ►  08 (2) ►  07 (1) ►  06 (3) ►  05 (1) ►  04 (2) ►  03 (4) ►  01 (2) ▼  2021 (36) ►  12 (1) ►  11 (7) ►  10 (2) ►  09 (2) ►  08 (1) ►  07 (5) ►  06 (7) ►  05 (1) ►  04 (1) ►  03 (2) ►  02 (2) ▼  01 (5) 用scratch演示擴散作用 脊椎動物的呼吸換氣是怎麼做的？ scratch的數字瞬間記憶遊戲 用imagej高斯模糊萃取輪廓 苜蓿芽的向光性實驗 ►  2020 (42) ►  09 (3) ►  08 (1) ►  07 (5) ►  06 (19) ►  05 (7) ►  04 (2) ►  03 (3) ►  01 (2) ►  2019 (60) ►  12 (5) ►  11 (9) ►  10 (3) ►  09 (1) ►  08 (7) ►  07 (3) ►  06 (6) ►  05 (3) ►  04 (2) ►  03 (4) ►  02 (12) ►  01 (5) ►  2018 (54) ►  12 (3) ►  11 (4) ►  10 (5) ►  09 (6) ►  08 (1) ►  07 (4) ►  06 (2) ►  05 (9) ►  04 (7) ►  03 (4) ►  02 (1) ►  01 (8) ►  2017 (139) ►  12 (10) ►  11 (21) ►  10 (7) ►  09 (4) ►  08 (8) ►  07 (8) ►  06 (8) ►  05 (22) ►  04 (20) ►  03 (21) ►  02 (5) ►  01 (5) ►  2016 (270) ►  12 (17) ►  11 (18) ►  10 (24) ►  09 (26) ►  08 (23) ►  07 (18) ►  06 (27) ►  05 (41) ►  04 (26) ►  03 (32) ►  02 (8) ►  01 (10) ►  2015 (154) ►  12 (17) ►  11 (24) ►  10 (13) ►  09 (19) ►  08 (10) ►  07 (6) ►  06 (5) ►  05 (16) ►  04 (15) ►  03 (8) ►  02 (7) ►  01 (14) ►  2014 (171) ►  12 (13) ►  11 (12) ►  10 (14) ►  09 (14) ►  08 (26) ►  07 (14) ►  06 (10) ►  05 (20) ►  04 (14) ►  03 (16) ►  02 (7) ►  01 (11) ►  2013 (147) ►  12 (18) ►  11 (16) ►  10 (6) ►  09 (9) ►  08 (16) ►  07 (12) ►  06 (3) ►  05 (23) ►  04 (16) ►  03 (5) ►  02 (5) ►  01 (18) ►  2012 (368) ►  12 (16) ►  11 (32) ►  10 (44) ►  09 (30) ►  08 (10) ►  07 (20) ►  06 (24) ►  05 (39) ►  04 (40) ►  03 (31) ►  02 (52) ►  01 (30) ►  2011 (301) ►  12 (82) ►  11 (37) ►  10 (70) ►  09 (26) ►  08 (3) ►  07 (5) ►  06 (12) ►  05 (11) ►  04 (9) ►  03 (14) ►  02 (22) ►  01 (10) ►  2010 (147) ►  12 (17) ►  11 (27) ►  10 (14) ►  09 (27) ►  08 (10) ►  07 (4) ►  06 (6) ►  05 (6) ►  04 (7) ►  03 (11) ►  02 (7) ►  01 (11) ►  2009 (199) ►  12 (13) ►  11 (15) ►  10 (13) ►  09 (9) ►  08 (15) ►  07 (16) ►  06 (24) ►  05 (18) ►  04 (28) ►  03 (8) ►  02 (18) ►  01 (22) ►  2008 (252) ►  12 (39) ►  11 (23) ►  10 (21) ►  09 (29) ►  08 (31) ►  07 (18) ►  06 (23) ►  05 (17) ►  04 (11) ►  03 (19) ►  02 (2) ►  01 (19) ►  2007 (241) ►  12 (36) ►  11 (38) ►  10 (24) ►  09 (27) ►  08 (4) ►  07 (7) ►  06 (11) ►  05 (20) ►  04 (22) ►  03 (22) ►  02 (16) ►  01 (14) ►  2006 (92) ►  12 (22) ►  11 (9) ►  10 (11) ►  09 (6) ►  08 (2) ►  07 (11) ►  06 (5) ►  04 (4) ►  03 (5) ►  02 (13) ►  01 (4) ►  2005 (139) ►  12 (50) ►  11 (37) ►  10 (13) ►  09 (6) ►  07 (12) ►  04 (1) ►  03 (11) ►  02 (3) ►  01 (6) ►  2004 (25) ►  11 (1) ►  10 (16) ►  07 (1) ►  04 (2) ►  03 (3) ►  02 (2) CC授權 本著作係採用創用CC姓名標示-非商業性-相同方式分享4.0國際授權條款授權.