- 文／陳敦理
為了適應不同的環境，各種動物發展出五花八門的呼吸構造。你能想像嗎？竟然會有生物利用身體的「皮膚」來呼吸，有的還會用屁股呼吸！
讓我們來一探究竟吧！
「水之呼吸」的動物界傳人：海參用屁股呼吸？
海參生活在海水中，雖然水底可以保持動物呼吸構造潮溼，但是溶解在水中的氧本來就比較少，一旦溫度、鹽分升高時，水中的溶氧又會更少，因此，水中動物的呼吸構造需要具備又強大、又有效的獲氧能力。
海參的呼吸構造是一對呼吸樹，只是不巧這呼吸樹的開口在肛門附近，一個作為腸道、尿道及生殖道的出口。
每當海參身體規律收縮、舒張的時候，海水就會由肛門流入呼吸樹，沿著主幹流到分支，最後在細分支末端的小囊中，體液與海水中的氧、二氧化碳進行交換 。
最佳保養品代言人 4 ni？蚯蚓的「皮膚」會呼吸
在傾盆大雨過後，公園、草地時常會出現積水，我們可以看到不少蚯蚓為了呼吸，從地表鑽出來，這些細長又濕黏的蚯蚓們，並沒有特化的呼吸器官，牠們運用全身的表皮來獲得氧氣。
- 延伸閱讀：蚯蚓為什麼要在大雨過後爬出地表？
雖然空氣中有 21% 是氧，蚯蚓卻沒有辦法直接使用，需要讓空氣中的氧溶解在水中，才能讓蚯蚓從中獲得氧分子。
因此，蚯蚓總是想盡辦法把自己的身體弄得溼答答，除了表皮的黏液腺會產生黏液、背上的小孔會滲出體液，腎孔也會分泌排泄物，不浪費自己身上的一丁點液體，費盡功夫讓自己的表皮保持潮溼。
當空氣中的氧溶解在潮溼表皮後，接著就會滲透到皮下的微血管，透過血紅素運送到身體細胞，再加上蚯蚓血紅素與氧的結合能力非常高，彷彿就像是讓氧分子搭上血紅素的便車，然後被運送到蚯蚓體內的各個組織。
而蚯蚓體內的二氧化碳，則是相反方向的流程，最後由表皮排出，完成氣體交換。
那為什麼用皮膚呼吸的動物並不多呢？因為多數動物透過身體表面積所能獲得的氧實在不夠全身細胞使用，於是發展出透過特別的器官像鰓、肺等，專門負責氣體交換。
練就「蟲之呼吸」的奧義：你必須要夠小隻！
你是否曾經納悶過，為什麼昆蟲總是小小的嗎？目前已知的昆蟲中，如南美洲的泰坦大天牛 (Titanus giganteus) 是目前最大的幾種甲蟲之一，體長大約十七公分左右，就幾乎到達了昆蟲體積的極限。
雖然昆蟲擁有心臟，但血液幾乎都是流動在身體各處，讓組織細胞直接浸泡在血液裡，倘若昆蟲體積過大，由於沒有血管，就無法運送強而有力的血液到整個身體。
此外，呼吸構造也是限制昆蟲體型大小的原因。
許多昆蟲像是蚱蜢、螽斯，都是用氣管系統來呼吸，當牠們在呼吸時，空氣會從身體表面的小孔進入，然後沿著體內長條、隨著分支愈來愈細的氣管，漸漸延伸到身體細胞。
在靠近細胞的小氣管內部充滿了液體，可以讓氧氣、二氧化碳進行氣體交換。對氧需求量大的器官附近，還會有氣囊，讓氧的補充更加迅速。
科學家用放射線仔細觀察昆蟲體內構造後發現，比起只有 0.25 公分的甲蟲，體型大小 3.5 公分甲蟲體內氣管系統所佔的身體比例多出 20% 。
也就是說，當昆蟲的尺寸愈大，對於氧的需求也大幅增加，氣管也需要變得更粗、更長。只不過昆蟲體型太大會讓氣管無法裝進腳與身體的連接口，而且氣管系統的氣體運輸效率較低，所以才會限制了昆蟲的體積大小。
好多好多的氣囊，「鳥之呼吸」帶你飛
鳥類的呼吸構造除了肺之外，還有另一個祕密武器——氣囊。
鳥類擁有不只一個氣囊，氣囊彼此合作無間，讓鳥類不管在吸氣還是呼氣的時候，空氣都是朝著同一個方向通過肺，是提升鳥類呼吸效率的一大功臣。
不僅如此，它也可以降低鳥類的身體密度，有利於飛行，甚至能夠讓鳥類肺部氧的最大濃度比哺乳動物還高，更能夠適應在高空飛行。
氣囊的位置分佈從頸部、腹部到翅膀都有，數目很多有，有八到九個。
當鳥類吸氣時，前方後方氣囊會同時擴張，原本在肺的汙濁空氣擠進前方氣囊，而吸進來的新鮮空氣則進到後方氣囊。等到呼氣時，兩邊的氣囊同時排氣，把後方氣囊新鮮的空氣擠進肺，而前方氣囊的汙濁空氣擠進氣管接著排出體外。
總結
在這個豐富多樣的大自然中，為了適應各式各樣的生存條件，地球生物所發展出的各種身體構造，絕對讓你目不暇給。
比較簡單的生物，像是海綿，身體每個細胞都可以透過擴散的方式進行氣體交換，而其他更複雜的生物，可能就需要特殊的呼吸構造以及循環系統的全力支援，才有辦法完成這艱鉅的任務。
對人類而言，可能難以想像自己專門用屁股來呼吸，然而，說不定當海參能夠懂得人類是用鼻子來吸入空氣時，也會覺得：「矮哦！人類怎麼那麼噁心！」。
透過這 4 種神奇的呼吸方式，似乎就能讓我們一窺地球生態的迷人與驚奇，讓我們一起在驚呼連連之中，持續探索這個精采又豐富的世界，並且嘗試反思和尋找人類存在的意義與價值吧！
參考資料
- Neil A. Campbell, Jane B. Reece. Campbell Biology. Benjamin Cummings.
- 蚯蚓的呼吸系統。國立台灣大學動物學研究所無脊椎動物研究室。
- 國立自然科學博物館：海參如何呼吸？
- 國家地理雜誌：限制昆蟲體形大小的秘密：氧氣。
- 地龍：中藥材名稱，也就是我們熟知的蚯蚓。
