0170106生物體的恆定01呼吸與氣體的恆定－數位閱讀與測驗

0170106生物體的恆定

01呼吸與氣體的恆定

哺乳類及鳥類都以肺進行氣體交換，若要到水下活動就需要閉氣，試試看你能閉氣多久。

探究提問

想一想，為何多數人即使盡力閉氣也很難超過一分鐘，而同為哺乳類的鯨魚卻可以閉氣1到2個小時？根據紀錄，人類最高的閉氣紀錄可高達22分鐘，你認為他是怎麼做到的？

經過特殊的訓練，人類最高可以閉氣22分鐘。

用肺呼吸的動物中，鯨魚是閉氣王，一般1～2小時才需要換氣一次。其他很多在水中潛泳的動物，平均閉氣時間都比人類長得多。

以鰓呼吸的魚類不需要刻意上浮換氣。

當你經過一場激烈的運動後，是否會出現呼吸急促、汗流浹背、口乾舌燥甚至飢餓的感覺呢？而平常坐在教室內認真聽課時，這些反應卻不會如此明顯。你有想過這些差別背後的意義嗎？

1恆定性的意義

生物體內的氣體含量、體溫高低、水分多寡及血糖濃度等，都必須維持在一定的狀態範圍，才不會對身體造成危害，這種特性稱為恆定性。

劇烈運動後，體內各種受器偵測到生理狀況有所改變，會透過相關器官系統的調節以維持體內環境的穩定，讓各種生理作用能正常進行。例如：運動時心跳會加快，這是因為中樞神經系統察覺體內的變化，控制心血管的活動，使心跳加快、血壓升高，以應付運動所需；當運動完休息之後，體內生理條件改變，中樞神經系統又會使心跳及血壓恢復為平時的狀態。

2呼吸作用

生物維持生命所需的能量，主要由細胞進行呼吸作用產生。呼吸作用是細胞利用氧氣分解葡萄糖等養分，產生能量、水及二氧化碳的過程，主要在粒線體中進行（圖6-2）。

例題6-1

有關呼吸作用的敘述，下列何者正確？

(A) 人類生活在陸地上、魚類生活在水中，兩者行呼吸作用所產生的氣體不同

(B) 動物、植物行呼吸作用，所產生的氣體皆相同

(D) 蝌蚪用鰓呼吸，但變成青蛙後改用肺呼吸，兩者呼吸所需的氣體不同

3氣體交換的構造

生物需要獲得氧氣讓細胞進行呼吸作用，同時也要排出呼吸作用所產生的二氧化碳。草履蟲和水螅等生活在水中且構造簡單的小生物，可藉由擴散作用直接進行氣體交換，獲得溶解在水中的氧氣，並排出二氧化碳（圖6-3）。

構造較為複雜的生物，體內多數的細胞無法直接與外界接觸，必須藉由特定的構造與外界進行氣體交換（圖6-4），再提供給所有細胞。

植物主要透過氣孔進行氣體交換，而木本植物的莖有皮孔的構造，也能夠進行氣體交換。植物根部的表皮細胞，是由土壤的縫隙中獲得氧氣，所以多數陸生植物如果根部浸水過久，會因細胞缺氧無法進行呼吸作用而死亡。

動物一般以特定的呼吸器官進行氣體交換，呼吸器官通常具有溼潤的表面，和廣大的表面積，以利於氣體的溶解與擴散，另外，也常有充分的血液流通，才有助於氣體的運送，例如：蚯蚓的皮膚、魚類的鰓、青蛙的皮膚與肺、鳥類與哺乳類的肺。