蝌蚪與青蛙的呼吸

蝌蚪與青蛙的呼吸
在脊椎動物的演化史裡，魚類進化到兩棲類，再從兩棲進化到陸生的爬蟲類及哺乳類。這一系列的演化之路，是千、萬年慢慢地變化而成的，其中也經過了多種的環境壓迫，而致使生物必須慢慢的與「水」脫離。在這個過程當中，除了外型的改變以用來適應環境的不同之外，內部的器官也發生了許多的改變。對動物體來說呼吸與攝食是存活所必要的生存依據，而食物的攝取大多都由嘴巴食入，水生的魚類與陸生的脊椎動物，在此並無多大的差異。而呼吸器官則差異甚大，水生的鰓，陸生的肺，孑然不同，但皆為完全適應環境的完全型。那麼，兩棲類呢？這種處於水、陸生進化之間的過渡物種，又是如何獲取氧氣的呢？在此以兩棲的蛙類為主軸，探討其呼吸的方式。貳●正文一、青蛙的一生青蛙(蛙為兩棲綱 無尾目的生物)的生命是從「小蝌蚪」開始。蛙類受精卵發育成蝌蚪的時間會因種類及溫度而不同。一般三到十天，溫度越高發育越快。孵化後的小蝌蚪經過一段時間的成長後，身體會開始出現變化。最顯著的變化是先長出後腿，再長出前腿，而尾巴漸漸縮短，之後就是登陸活動(從孵化到上岸大概需時一至二個月，通常溫度愈高變化成蛙的時間愈短，反之愈長)。上岸後，體型會再增大，也就進入蛙的成年階段了。蛙的一生，大多是在成蛙期，在水底生活的幼年蝌蚪期型態並不算太久。不同種類的蛙類則有不同的壽命，從一、兩年至七、八年的都有。二、蝌蚪的呼吸剛孵化的蝌蚪具有外鰓(即在生於外面的鰓，狀似羽毛。)，不久外鰓會萎縮，而位於外塞前端的皮膚會向後生長，而將外鰓蓋住行成鰓蓋，此鰓蓋會再向後生長與鰓後端皮膚相連接形成一密閉的鰓蓋腔，僅留下幾個出水孔。而外鰓萎縮，取而代之的內鰓則接下了呼吸的重任。內鰓，功能與魚類的鰓一般，將水吸入濾出氧氣，再將剩餘的水從鰓孔排出。不同種類的蝌蚪，鰓孔樣子也有所不同。一般依據角齒之有無和出水孔之位置可分為：一、角齒副孔型 二、角齒左孔型(大部分蝌蚪屬於此型) 三、無角齒腹孔四、無角齒雙孔型 (角齒：蝌蚪沒有真正的牙齒，但大部分的種類有角質齒或細齒。)三、變態時期蝌蚪的後肢會在發育中期長出，而前肢則在發育末期才開始成型。前肢在伸出體外之前是曲於鰓腔附近發育，而至變態時才向外伸出。此時便會壓迫到鰓的出水口，而蝌蚪因此才需改變呼吸的方式。在蝌蚪四肢出現的同時，也是呼吸器官的改變時期。當蝌蚪尚用鰓呼吸時，即先長出兩個分離的盲囊，往腹部突出成為肺芽。肺芽逐漸擴大，成為較為完整的左、右肺，其兩片肺前端合併而再形成氣管，這是肺構造的初步形狀。蝌蚪因為前肢的伸展出體外，擋住鰓孔，影響水的進出，必須改變呼吸方式才能繼續獲得氧氣，而就此時期使其放棄鰓的功能而轉向發達肺與皮膚的呼吸功能。在變態時期，蝌蚪(小蛙)的鰓與肺、皮膚的呼吸功能都尚未齊全的發展完成與交替，致使不得待於水裡過久，需時而出水面，否則易因缺氧而死。四、成蛙的呼吸蛙的呼吸利用：肺、皮膚及口腔黏膜。肺，雖為一專為呼吸而存在的器官，但是蛙類的肺用處其實並不大，因構造簡單，僅是由兩個薄壁囊狀結構構成，氣體交換的效率並不高，因此需要其他器官的協助才能夠獲得足夠的氧氣。青蛙的鼻孔與口腔相通，當蛙在呼吸時鼻孔與口腔的配合是一重要的工作：吸氣時，嘴閉上，口腔底部下降，而增大腔室。當口腔充滿氣體時，再閉住鼻孔，口腔肌肉向上收縮，使空氣往肺部移動。(此時聲門關閉，再次透過鼻孔進入口腔的空氣就不再進入肺部，而是規律的在口腔中進行口呼吸)。進入肺裡的空氣便能與肺微血管交換氧氣與二氧化碳。膨脹後的肺部，因肺壁的彈性之故以及腹部肌肉的收縮，把剩餘的氣體壓送出肺部，再透過鼻孔送出體外。因此青蛙的口底部一鼓一鼓的收縮，就如同人類的呼吸會使胸部有起伏的樣子。但青蛙不同於人的是由正壓迫使空氣進入肺中，人是利用負壓使空氣進入肺中。前文所述，蛙的肺功能，並不發達需要其他的部位來輔助氧氣的獲得，另一重要的器官是皮膚。皮膚為了幫助呼吸，真皮層內有大量的黏液腺，並不斷的分泌黏液，讓皮膚經常保持濕潤狀態，與外界進行氧氣、二氧化碳的交換以補足肺部呼吸量的不足。 青蛙透過皮膚呼吸所得的氧，大約占吸氧總量的40%左右。青蛙也有冬眠、夏眠等現象，在此時期，身體內部的代謝減慢，呼吸則透過皮膚進行。皮膚直接與空氣接觸，較能有效的節省能量。青蛙的口腔黏膜，也是重要的交換氣體的地方。遍佈微血管的口腔黏膜，也是作為交換氣體的工具。而其呼吸過程中，口呼吸和肺呼吸交錯進行，但口呼吸的頻率大於肺呼吸的頻率。當蛙在休息時口腔底部在不停震動的同時，其實除了是進行肺呼吸的一個吸吐氣過程之外，也同時再進行口腔呼吸