鱼类也“热血”？( 二 ) _小知识

当然，高效的产热机制只是月鱼能够维持恒温的能力之一。对于月鱼而言，它还要面临的一大挑战是如何对抗鳃部的热量散失。这是因为，作为鱼类月鱼需要通过鳃和海水进行气体交换，而在鳃进行气体交换的鳃丝部位，血管和海水间只隔有薄薄的几层细胞，加上鳃丝极大的表面积，如果不采取措施，会使鳃成为一个巨大的“散热器”，让热量白白丧失在冰冷的海水中。为此，月鱼演化出了一套名为“逆流热交换”的血液循环系统。简单来说，就是流入鳃的血管和流出鳃的血管彼此平行交错排列，而二者内部血液的方向是相反的。这样，温暖但少氧的入鳃血，将热量传递给了低温但多氧的出鳃血，使得入鳃血温度下降、出鳃血温度上升。因此，鳃的温度下降，减少了和海水的温差，减少了热量丧失，而出鳃血带着交换而来的热量进入身体内部，将氧气和热量提供给了鱼体，从而维持了体温。

在这“开源”和“节流”的双重功能之下，使得月鱼能够维持比海水温度高4~5℃的体温，这使得月鱼能够长时间的潜入百余米深的海水跃温层下部，去追逐丰富的饵料，甚至进入更深但更冷的海水中游弋。这比起那些虽然局部具有较高温度，但仍需不断进入表层暖水补充热量的鱼类而言，无疑具有更大的生存优势。
逆流交换和仿生学
逆流热交换，从本质上来说，就是利用输入端和输出端具有较大的温差而具有较高热交换率，来充分进行热交换的过程。对于人类来说，“逆流热交换”是工程和生活中应用广泛的热交换系统。几乎所有的热交换器，都会多少使用到“逆流热交换”的原理。然而，演化的神奇力量，让“逆流热交换”这一装置不仅出现在月鱼体内，还在多次在其他生物体中出现。例如在极地生活的鸟类如企鹅等的脚中，就有由静脉网包裹动脉形成的逆流热交换系统，同样能够减少热量从脚部的散失，同时还能减小寒冷对动脉的损伤。

除了热量可以逆流交换，物质也可以逆流交换，因为和热量一样，在物质浓度差较大的部位，物质扩散的速率更快。例如在鱼鳃中，水流方向就和鳃小叶中的血流方向相反，这样可以极大提高氧气从水中向鳃中的扩散，使得鱼类能从水中摄取高达85%的溶氧，是不经过逆流交换的5倍以上。而在包括人类在内的哺乳动物肾脏中，肾小管也是通过逆流交换机制，从原尿中重吸收各种离子。目前，这种物质的逆流交换装置，已经成为了仿生学重要的模仿对象，在物质分离纯化、污染物回收等方面有着重要的应用价值。

因此，对于恒温的月鱼，我们不仅要感叹这是演化上的一大奇迹，更要探索它背后所蕴藏的科学原理。而这些知识，也必将更加丰富人类的智慧和生活。

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鱼类也“热血”？( 二 )

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