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腸道呼吸

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腸道呼吸英語enteral respirationintestinal respiration)是許多動物通過消化道上皮組織黏膜進行氣體交換獲取氧氣呼吸方式[1],因為通常在腸道尾端的泄殖腔進行,因此也稱泄殖腔呼吸cloacal respiration)。自然界完全依賴腸道呼吸的動物並不多,通常是水生動物在面對水體缺氧時用來獲取額外氧氣交換的一種備用的輔助呼吸模式。

陸生脊椎動物四足類)賴以呼吸空氣源自其硬骨魚祖先在食道咽部交界處發展出的一個可以蓄氣的憩室,在肉鰭魚輻鰭魚中分別演化成了肺[註 1]和與之同源,因此肺呼吸在某種程度上也可以被抽象化看作是一種特化的腸道呼吸。

龜類

一些龜類(特別是善於深潛的物種)在長期潛水時非常依賴泄殖腔的腸道呼吸[2]。因為剛性龜殼限制了其單獨用肺吸氣的能力,許多龜類演化出了用皮膚咽腔(buccopharynx)和擁有特殊黏膜囊的泄殖腔在水中直接進行氧氣交換的多源呼吸能力[3][4],其中淡水生蛇頸龜可以用頰咽腔和泄殖腔(兩者都是消化道的一部分)分別滿足一半和三分之一的水生呼吸需求[5],甚至可以依此連續潛水72小時[6]

海參

海參可以通過泄殖腔中的一對樹狀腺體結構進行呼吸,並通過肛門收縮將海水吸入,在攝取氧氣後將其排出[7][8]。這種呼吸結構由一系列從一個主管分岔的狹長小管組成,氣體交換在這些小管內發生,氧氣穿過小管壁進入胚腔內的體液中,然後通過棘皮動物特有的水管系統英語water vascular system循環到身體各處。

許多魚類以及多毛綱環節動物甚至一些蟹類會利用海參泄殖腔呼吸的進出水流來「偷懶」呼吸,甚至就棲息在海參的泄殖腔內躲避天敵,在晚間再出來覓食[9]

其它動物

泥鰍可以利用其腸道尾端的黏膜進行氣體交換,以此在旱季缺水的環境中通過在淤泥內穴居存活[10][11]

研究發現一些哺乳動物實驗室條件下也可以進行一定程度的腸道呼吸[1]。在被置於缺氧環境下但通過腸道供氧的老鼠中,實驗組平均存活18分鐘,而對照組則是11分鐘。2024年,一個證明也可以用腸道呼吸的研究被授予了搞笑諾貝爾獎[12]。這項研究還發現如果預先把腸道黏膜磨除,大部分實驗對象都能在腸道供氧的情況下存活至少50分鐘。目前學界有計劃研究此類供氧策略的有效性、輔助使用全氟碳氟化合物的安全性和是否能應用在人體上[13],因為這種生物醫學工程技術或許有著針對肺損傷和呼吸系統疾病臨床治療的潛在價值。

註解

另見

參考

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