• 首页>
  • 世界之最>
  • 地球大气中氮气占比最大,为何动物没有进化出氮气呼吸?

地球大气中氮气占比最大,为何动物没有进化出氮气呼吸?

2025-04-10 14:04:15阅读量:6 字体:

2020年2月,以色列特拉维夫大学动物学家Dayana Yahalomi的研究小组首次发现了不需要氧气生存的动物-鲑居尾孢虫,这是一种寄生在鲑鱼肌肉组织中的寄生虫,它可以在完全无氧的环境下正常生存。该研究报告发表在了美国《国家科学院院刊》上。(别再说生吃三文鱼没有寄生虫了)

地球大气中氮气占比最大,为何动物没有进化出氮气呼吸?

除了鲑居尾孢虫外,地球上的其他动物都是氧气呼吸的,但是在地球的大气层中,氮气是占比最多的气体,高达78%以上,而反观氧气,只有21%左右,如此看来,动物如果用氮气呼吸的话更加合理一些。

但是,对于任何的动物来说并不是“多”就有利,比如地球上土最多,动物却没有真正吃土的。那么,是什么导致了动物没有演化出氮气呼吸呢?我们一起来聊一下这个有意思的问题。

动物的呼吸

除了极个别的动物,其他动物都是需要进行有氧呼吸的。但是你有没有想过一个问题:空气中氮气最多,还有其他微量的气体,这些气体是在动物呼吸氧气时一同被吸入的,虽然这些气体表面上看没有什么作用,但是如果剔除掉这些气体,变成纯氧呼吸,会危害到动物的健康。

因为呼吸是将气体送入肺泡中(以哺乳动物为例),之后气体的互换会在肺部中进行,首先吸入的空气中氧气含量较高,而肺泡中原本的氧气已经被消耗的差不多了,所以空气中的氧气就会从肺毛细血管中进入到血管中,此时空气中二氧化碳的含量要低于肺泡中的含量,所以二氧化碳就会从肺毛细血管中进入肺泡,至此,动物的一次呼吸完成。

如果是呼吸的纯氧的话,二氧化碳就很难进入肺泡再呼出来,这样气体的交换就很难进行,而且氧本身是一种自由基,过多的氧在体内会损害人的器官和组织。

所以说,氧气虽好,但符合自己的需求才是最好的。在整个呼吸的过程中,可能小伙伴们也发现,在我们吸入的空气中有大量的氮气,它们去了哪里

答案很简单:被呼出来了。而且在整个呼吸过程中,氮气完全没有参与,从本质上说它只是起到了淡化氧气浓度的作用而已。


 

既然氮气在空气中占主要,为何动物不用氮气呼吸?

在自然界中,生物的呼吸可以分为有氧和无氧呼吸两大类,其中无氧呼吸的生物虽然大都是厌氧生物,不需要氧气,但是它们同样也不需要氮气,而是通过发酵来生存的,由此可见,即便是不适用氧气生存的动物,也没有演化出用氮气生存。这到底是为什么呢?

首先我们来看一下呼吸的本质,动物呼吸的本质是通过一系列的化学反应来分解有机物从而获取能量,因为能量不仅仅是动物,还是所有生物生命的驱动力,没有了能量也就意味着生命的终止。

从上图中我们可以看出,我们吸入的氧气在线粒体内与有机物发生化学反应,从而产生了对于大多数动物最主要的水和能量。那么,为何不能用氮气呢?这就要从两个方面来说了:

01 效率。任何一种生命活动都是长期的演化得来的,而能够在自然选择中被保留下来的,都是对于大多数生物来说更有利的。呼吸也是一样的,作为一种释放能量的存在,氧本身是一种自由基,它容易与其他的物质发生反应。

相比较而言,氮的稳定性更强,虽说它也能与其他物种发生一定的反应,但是效率非常低,并且在发生反应时还需要吸收热量(常温下稳定,发生反应就需要能量),不像氧气那样释放热量。

因此,从效率上说,氧的活动更强更容易发生反应产生能量,所以除了厌氧生物外,其他生物都选择了氧气呼吸,就连生活在海底的生物也是如此,只不过长期的环境适应,让它们需要的氧气浓度较低而已。

第二:终端产物。我们常说水是生命之源,动物都离不开水,虽然像沙漠猫这种动物可以长期不喝水,但是这只是它们长期演化的结果,而且在捕食时它会进食大量的动物体液,这也是它们体内水来源之一。

除此之外,任何的动物除了从外界补充水外,身体产生的水也是非常重要的,因为这保证了动物在一段时间不喝水不至于死,而身体产生的水其中有三分之一以上就是氧(H2O),而水也是有氧呼吸的最终产物之一,这使得动物在遇到干旱等自然灾害时的生存能力大大的提高了。

如果动物是用氮气呼吸,那么最终的产物就可能是氮化氢,氮化氢就是我们常说的氨气,对于动物的组织来说氨气具有腐蚀性和刺激性,这就会发生动物边呼吸,机体变损伤的现象。除此之外,用氮气呼吸,最终还可能出现一种产物氮化碳,氮化碳是一种硬度可以跟金刚石媲美的化合物,即便是在体内少量的形成,日积月累,动物的身体也是无法承受的。

 


总结

在地球的大气中,氮气确实是占比最多的,但是这些氮气对于动物的呼吸来说只能起到一个辅助作用(使氧气浓度维持在一个相对稳定的状态下),它是不参与动物的呼吸系统的

这是因为氮气本身要比氧气要稳定,所以很难参与化学作用从而产生足够的能量,而且氮的化合物对于动物来说基本上都是有害的,所以,氮气呼吸无疑是在“慢性自杀”。

而氧气就不同了,作为大气中占比第二大的气体,它的自由性容易在动物体内参与反应从而高效地产出能量,而且它的最终产物之一水还是动物的生命之源。


推荐阅读

  • 中国有威力最大的火山是什么(长白山火山)

    中国有威力最大的火山是什么(长白山火山)

    世界上有很多著名的火山,比如美国的黄石火山,日本的富士山火山,它们一旦爆发,将会给全球带来灭绝性的灾难。然而,在中国境内也有一座威力堪比它们的巨型火山,近年来,它开始变得越来越活跃,它就是长白山火山。...

    阅读: 1681

  • 嫦娥五号返回舱返回地球经历什么过程(半弹道跳跃方式再入返回)

    嫦娥五号返回舱返回地球经历什么过程(半弹道跳跃方式再入返回)

    嫦娥五号返回舱的返回过程颇具挑战性,采用的是半弹道跳跃方式再入返回。这一技术是基于牛顿第三定律,即每个作用力都有一个相等且反向的反作用力。在月球表面,嫦娥五号舱体推进器反向喷射颜料,给其一个速度和方向...

    阅读: 1690

  • 晚年最享福的4大生肖是什么(龙)

    晚年最享福的4大生肖是什么(龙)

    生肖龙、生肖鸡、生肖猪、生肖蛇。在人生的晚年阶段,健康与幸福是每个人追求的目标。这些生肖在晚年更容易享受到幸福的生活,他们拥有良好的健康状况和积极的心态。1、生肖龙龙是中国传统文化中的神秘象征,也被认...

    阅读: 1363

  • 地震砂涌是怎么回事(地下深处含水砂土出现液化)

    地震砂涌是怎么回事(地下深处含水砂土出现液化)

    2023年12月18日,甘肃省临夏州积石山县发生了一场规模为6.2级的地震,这场地震给当地带来了严重的灾难,而在灾难发生后,人们纷纷涌入灾区进行救援。在灾难救援中,出现了一种被称为砂涌”的...

    阅读: 1479

  • 哪几个生肖与属鸡之人做夫妻争吵不断(鼠)

    哪几个生肖与属鸡之人做夫妻争吵不断(鼠)

    属鼠、属虎、属狗、属猴、属兔。在婚姻中,相互理解和包容是维系关系的关键。然而,这些生肖与属鸡之人组成的夫妻关系,却经常因为个性差异而导致争吵不断。1. 属鼠属鼠的人聪明敏锐,善于洞察他人。然而,他们对...

    阅读: 787

  • 白云鄂博发现的新矿物是什么(铌)

    白云鄂博发现的新矿物是什么(铌)

    2023年10月4日,我国媒体发布了一个令人振奋的消息:又发现了一种新矿物!”在内蒙古自治区包头市的白云鄂博矿区,人们发现了一种名为铌的金属物质。这一消息引起了广泛关注。因为铌的特殊性以及...

    阅读: 2523

  • 火星究竟能否成为未来人类的第二个地球?(具备潜力充满可能)

    火星究竟能否成为未来人类的第二个地球?(具备潜力充满可能)

    火星被科学家认为是极具潜力的可以成为第2个地球的星球,通过人为干预火星很有可能会逐渐的地球化,成为星际移民的目的地。火星作为地球的邻居,一直以来都备受关注,与火星探测的热度始终高涨。进行火星探测的目的...

    阅读: 1659

  • 男子徒步被狗追咬全身缝300多针 狗主人需承担责任么

    男子徒步被狗追咬全身缝300多针 狗主人需承担责任么

    已经62岁的郭先生在3月22日上午徒步锻炼的时候,被多条大型犬追咬导致全身被缝合三百多针,这些年随着社会需求的变化,养狗的家庭也越来越多,当自家狗将他人咬伤时,狗主人必须承担相应的刑事和法律责任,该事...

    阅读: 2710

  • 成都一辆迈巴赫连撞多人致2死2伤 开车撞人会被判刑么

    成都一辆迈巴赫连撞多人致2死2伤 开车撞人会被判刑么

    2024年3月31日晚上,四川省成都市发生了一汽迈巴赫撞人事件,该车祸导致两人受伤两人死亡,根据我国交通法规定,开车撞人已经违反交通运输管理法规,根据事故具体情况决定刑罚,目前警方已经将肇事司机控制,...

    阅读: 2944

  • 女子辅导儿子作业情绪崩溃踹断脚趾 如何辅导孩子写作业

    女子辅导儿子作业情绪崩溃踹断脚趾 如何辅导孩子写作业

    近日,江苏省南京市的母亲在辅导儿子写作业时,因儿子写作业实在墨迹情绪逐渐崩溃,本想踢儿子的课桌警示儿子却不想碰在了墙上,导致脚趾发生骨折,在辅导孩子写作业的时候,家长一定要保持平和的心态,对孩子做出适...

    阅读: 2082

热门文章