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屏气潜水80分钟

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  不久前德国潜水员席耶塔斯创造了一项吉尼斯世界纪录:在水下屏气17分钟19秒。这个惊人的纪录是靠“作弊”取得的:潜水前吸了30分钟的纯氧。如果不事先吸氧,他的纪录是10分12秒。这仍然很惊人,一般人在水下屏气很难超过5分钟。

  但是这个世界纪录和海豹、鲸、海豚这些海洋哺乳动物相比,又不值一提了。在这方面,海豹的表现尤其出色,例如,生活在南极洲的威德尔海豹能一口气潜水大约80分钟。它们是怎么做到这一点的呢?

  海洋哺乳动物无法像鱼那样利用溶解在水中的氧,同样靠肺呼吸空气,在潜水时也必须憋气。你也许马上会想到,是不是因为海豹的肺比较大,能够憋住更多的空气?那位德国潜水员能创造世界纪录,据说就是因为他的肺要比同样体格的人大了约20%。但是海豹的肺与身体的比例并不比其他哺乳动物大。海豹不是靠肺活量大取胜的,那么靠什么呢?

  肺部吸入的氧气进入血液后,和红细胞中的血红蛋白结合,然后随着血液循环输送给全身的细胞利用。血液中血红蛋白越多,能够结合的氧气也就越多,就越能忍受缺氧的环境。海豹血液中是不是有更多的血红蛋白呢?是的。海豹的血容量相对来说比较大,有更多的红细胞,也就意味着更多的血红蛋白。而且,更关键的是,在开始潜水时,海豹的脾脏会往血液中注入更多的红细胞。人的脾脏的主要功能是过滤血液和产生淋巴细胞,对人的生存其实不是很重要,有的人因伤因病切除脾脏后还可以好好地活下去。但是某些哺乳动物(包括海豹、马、狗)的脾脏还有储存红细胞的功能。海豹有一个大得出奇的脾脏,里面储存了占全身三分之二的红细胞。在海豹潜水的瞬间,肾上腺素会刺激脾脏收缩,释放储存的红细胞到血液中,让血液中血红蛋白的量增加了60%。血液中红细胞过多也有副作用,会造成淤血,所以海豹潜水完毕浮到水面后,血液中肾上腺素的量减少,脾脏舒张,又把多余的红细胞收回去了。

  大量的血红蛋白携带的氧气能让海豹在水下待上大约15分钟。剩下的65分钟怎么办呢?在海豹的肌肉中含有大量的肌红蛋白,它们的构造和血红蛋白类似,能和血液中的氧结合,把氧储存起来。一旦血液中的氧浓度很低时,肌红蛋白中的氧就被释放出去供肌肉细胞使用。肌红蛋白储存的氧,能让海豹在水下多待大约10分钟。

  但是还有55分钟需要对付。在这么长的时间内海豹的肌肉没有氧气可以利用,它所需的能量从哪里来呢?所有的动物都能在无氧的条件下产生能量,这个过程被称为“无氧呼吸”。我们人类也有这个能力,比如在激烈运动时,肌肉的氧气供应不足,也要靠无氧呼吸来提供能量。但是无氧呼吸产生能量的效率比有氧呼吸低,而且会产生一种有害的副产物——乳酸(这就是为什么激烈运动后肌肉会酸痛)。乳酸会降低血液的酸碱度,让它变酸性。体内大多数的酶对酸碱度的改变非常敏感,到一定程度就失去活性,会是致命的。

  海豹为何能忍耐如此长时间的100%无氧呼吸却又不得酸血症呢?它们是通过巧妙地改变血液在身体的分布来达到的。在海豹潜水时,血液主要流向大脑、心脏、脾脏、眼睛、肾上腺、胎盘(如果怀孕的话)这些此时至关重要的器官,而流向肌肉的血液大为减少,这样,肌肉产生的乳酸就留在肌肉内,而不会随着血液流到全身危害其他器官。海豹浮出水面后,再逐渐增加流向肌肉的血液,乳酸将被氧气转化成有益无害的丙酮酸。

  海豹潜水可不是在游泳池里玩憋气游戏,而是要潜到海底觅食,潜水深度有时能达到700米。潜水员穿上潜水服能潜到600米。当潜水员下潜水底时,身体所受的压力随之增加,呼吸到体内溶解于体液中的空气的量也随之增加了。其中的氮气是没法被人体利用的。当潜水员返回水面时,气压一下子下降,就像打开一瓶汽水、被压在水中的二氧化碳往外冒泡一样,体液中的氮气也会冒泡,干扰血液循环,对身体造成损伤,使人罹患减压症。要避免出现这种情况,潜水员需要进入高压舱增压迫使氮气回到血液中,然后再经历长时间的减压,让氮气缓慢地离开身体。

  海豹为何不会得减压症呢?仔细观察一下海豹在潜水之前的准备动作。你也许以为它会像我们潜水前一样深吸一口气。恰恰相反,它是大呼一口气,把肺内的气体排掉,就能减少潜水时溶解到体液中的氮气的量。此外,海豹在潜水时肺会由于加在胸部的压力而塌扁,肺里剩余的空气被挤到支气管和气管,从那里是进不了血液的。海豹就这样用一个简单的办法巧妙地解决了一个复杂的问题,避免了减压症。潜水前少吸一口气会少摄入一些氧气,不过,一次深吸气的氧气不过能供身体使用2分钟,这对潜水80分钟来说微不足道,完全值得为了避免减压症而牺牲掉。

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