为了保全肺所做的努力
心脏起着泵的作用,持续向动物体内输送血液,直到本体死亡的那一刻,心脏才停止工作。心脏十分重要,动物需要依靠心脏向体内输送血液。虽说如此,与我们人类相比,青蛙和蜥蜴心脏的负担就少得多,因为青蛙和蜥蜴是四肢着地爬行,头部与尾部大约维持同一个高度,所以心脏只需要横向输出血液就行了。
可是哺乳类和鸟类与爬行类不同,身体的正下方是腿,腿是笔直向下舒展的,因此身体距离地面相对较远。
而且,我们的头部比身体更高一些,其结果就是从头顶到脚尖,形成了较大的高低差。运输血液必须从最高处运到最低处,这就给心脏造成了很大的负担。横向运输血液和上下运输血液所需要的力量也是不同的,因此相对于其他动物,长脖子的长颈鹿和大脑袋的人,心脏所承受的负担可能更多一些。
此外,哺乳类和鸟类是十分活泼好动的动物,这就导致体内的细胞,特别是肌细胞,需要大量的氧气和养分。它们的心脏也就必须运用高压,向全身输送越来越多的血液。
如此一来,似乎让心脏变得更强,用更高的压力把血液输送到全身,就能解决问题。然而,有时情况却并非如此。
血液将氧气和养分运送给体内的细胞们。氧气靠肺部进入血液,养分则主要依靠小肠吸收然后再进入血液。这里就出现问题了。最初我们的祖先是鱼,那时候是依靠鱼鳃从周围的水中吸取氧气的,因此根本不会因为心脏的压力问题而烦恼。
鱼类通过鳃将身体外部水中的氧气吸收至体内的血液中,换句话说,就是在液体与液体之间搬运氧气。水和血液同为液体,其间的压力差并不大,所以吸收氧气并不是什么难办的事。
可我们人类居住在陆地上,所以要从空气里吸收氧气并送入血液内,也就是说,要从气体中吸收氧气并输送到液体中,这时候就出现了两难。但是这与人类吸收氧气这一行为本身没有直接关联。导致两难出现的原因是,为了吸收氧气,气体和液体必须接触。
氧气是从压力高的地方流向压力低的地方。正确地说,氧气是从“氧气压力高的地方”流向“氧气压力低的地方”,并不是从“整体压力高的地方”流向“整体压力低的地方”。
虽然空气中的压力比较低(大约760毫米汞柱),但含氧量可达21%(大约159毫米汞柱)。氧气经由肺部吸收后,含氧量会降低,但也有105毫米汞柱左右。另一方面,在依靠肺部吸收氧气的静脉血里,氧气含量仅为40毫米汞柱(顺便一提,在含氧多的动脉血中,含氧量大约为100毫米汞柱)。因此,氧气是从肺流向血液的,也就是说,肺中空气的“氧气压力”要高于血液。
但是与此相反,在“整体压力”方面,血管内的血压则高于肺中的气压。因此,血液本身受到一股力,将其从血管挤压至肺部而进行循环。这时出现了两个不利条件:一是肺的毛细血管非常薄,薄到仅能让氧气或二氧化碳出入;二是我们在试图吸入空气时,肺会膨胀,于是肺内的气压会进一步降低。这样一来,驱使血液向肺流动的力量会更大,毛细血管处于一种血液几乎要渗出的极限状态。
此时,若是我们用更高的压力驱使血液流动,会怎么样呢?体内到处是使血液流动的高压,肺部薄薄的毛细血管里血如泉涌,若是这样的话,承受到极限的毛细血管便会喷射血液,一点点地积存于肺部。一旦肺部存满了液体,人就会呈现“溺水”状态。