为什么人不能在水中呼吸，而鱼却可以？
咱们先说说人，为什么我们在水里会“呛水”然后窒息。我们是用肺来呼吸的，肺是一个非常精巧的器官，里面布满了无数细小的肺泡，它们构成了巨大的表面积，用来和空气进行气体交换。空气里的氧气被吸进肺里，进入肺泡，然后通过肺泡壁上的毛细血管，溶解到血液里，运送到全身。二氧化碳呢，就反过来，从血液里进入肺泡，然后随着呼气被排出体外。
问题就出在这儿：肺泡这东西，虽然表面积大，但它非常非常娇嫩，而且是设计来和干燥的空气打交道的。当你把脸埋进水里，水就不可避免地会进入你的呼吸道和肺部。水和空气的密度、粘稠度都不同，水流进肺部，会把那些本来就靠着表面张力维持着微小空间的肺泡黏在一起，把它们的表面积大大减小，甚至让它们塌陷。这样一来，氧气根本没法顺利地被吸收到血液里。而且，水里虽然也有氧气，但溶解在水里的氧气浓度比空气里要低得多，就算肺泡没塌陷，以我们人类的肺活量和效率，也远不足以从水中提取足够的氧气来维持生命。最要命的是，肺里的水会阻碍气体交换，就像堵住了管道，二氧化碳也排不出去，身体就会因为缺氧和二氧化碳堆积而逐渐失去功能。
好，现在我们来看看鱼，它们是怎么做到在水里呼吸的。鱼的呼吸器官是鳃，这玩意儿可比我们的肺牛多了。鳃通常位于头部两侧，由一系列弧形的软骨支撑，上面布满了无数细密的鳃丝。每一根鳃丝上又有很多更小的薄片，叫做鳃小片。整个鳃的结构，就像一个极其庞大、非常精细的“滤网”，它的表面积之大，简直让人难以置信，比它们身体的总表面积还要大出好几倍！
鱼呼吸的过程是这样的：它们会张开嘴巴，把水吸进去，然后关闭嘴巴，同时把覆盖在鳃上的鳃盖（就是我们看到的鱼头两侧可以活动的盖子）打开，水就沿着鳃丝、鳃小片流过。在这个过程中，水里的氧气就通过鳃小片非常薄的壁，进入到鱼身体里的血液循环。这个过程有个特别了不起的机制，叫做“逆流交换”。你们可以想象一下，水流是往一个方向流的，而血液在鳃小片里的流向却是和水流相反的。这种设计就像是给氧气和血液的“对话”创造了一个绝佳的条件：当血液流到鳃丝的末端，它遇到的水里氧气浓度还很高；而当水流到末端，它遇到的血液里氧气浓度已经很高了，但此时血液里氧气浓度还不够饱和。这种“背道而驰”的流动，最大限度地保证了氧气能够从水里持续不断地“挤”进血液，直到血液里的氧气浓度非常高为止。简单来说，就是让鱼能够最大限度地利用水中有限的氧气。
而且，鱼的鳃是专门设计来和水打交道的。鳃丝表面的细胞壁非常薄，而且湿润，能够有效地从水中提取溶解的氧气，同时把血液中的二氧化碳排出到水中。它们不用担心水会把“滤网”压塌，因为鳃的结构是柔软而富有弹性的，可以在水流的冲刷下保持其高效的交换能力。
所以你看，问题的关键就在于我们人类的肺是为空气设计的，而鱼的鳃是为水设计的。我们没法在水里呼吸，不是因为我们不想，而是因为我们的身体装备不对，就像拿着一把斧头去拧螺丝，虽然都是工具，但用错了地方，根本就解决不了问题，反而会弄得一团糟。而鱼，它们天生就配备了最适合在水里生活的“呼吸机”——那一对对精巧无比的鳃。
网友意见
人可以在水下向外呼出气体。对需要吸入氧气的动物来说，“在水中呼吸”一般表示汲取水中溶解的氧气，人的呼吸系统不适合这样做。
在自然环境里，水中溶解的氧气的量取决于“温度”和“与水接触的空气的氧分压”。在标准状况下，室外空气每升体积内约有9到9.4毫摩尔氧气，与这样的空气接触的水则在每升体积内溶解有约0.38到0.44毫摩尔氧气。随着温度升高，水中溶解氧浓度的下降速度比空气中氧含量的下降速度要快——这意味着单位体积的水中溶解的氧气的量，达不到同样条件下同体积空气所含氧气的二十分之一。
- 更可笑的是，人的肺只能取得空气中所含氧气的约四分之一。当空气中的氧含量降至12%时，人就可能呼吸困难；降至8%以下就可能造成窒息死亡。
- 水的密度远大于空气，按质量计算，水中的溶解氧含量约十万分之一。
这导致人的肺在现有的表面积[1]和现有的换气能力[2]之限制下不足以从水中溶解的氧气里取得维持生命所需的份量。
- 人每天需要约600到900克氧气。将空气换成水，即使你每次呼吸可以取得水中约四分之一的溶解氧，每天也将需要呼吸240吨到360吨水，在当前身体结构下根本办不到。
- 此外，你的肺泡并不是直接接触空气，而是有一层黏液去溶解吸入肺部的空气里的氧气，肺泡毛细血管里的血液通过扩散作用跟这黏液进行气体交换。肺泡被未经专门处理的水灌满有可能破坏黏液层的完整性，在肺泡细胞与接触的水的渗透压不一致的情况下还会进一步对细胞造成损害。
鱼能靠鳃呼吸水中的溶解氧来维持生命，是因为鱼作为冷血动物的基础代谢远慢于温血动物、同样体重下需要的氧气比你少得多，鱼鳃中的鳃丝产生了非常大的气体交换面积，而且鱼让水从鳃上流过来替换跟鳃接触的水，而不像你要靠肌肉去推动充满肺部的物质。一些鱼类的鳃部毛细血管中的血液流向与水流相反，可以增加交换的效率。
- 但是，鱼鳃针对在水中呼吸进行的优化不适合空气。现代常规构造的鱼鳃在空气中无法像在水中一样随着液体流动而分散，鳃丝会互相粘连而降低气体交换面积，蒸发失水还会损害鱼鳃表面的细胞和毛细血管，因此普通的鱼不能在空气中有效呼吸。
- 肺鱼可以用鱼鳔呼吸空气。下口鲶可以用胃呼吸空气。鳗鲡、黄鳝、弹涂鱼等部分鱼类可以用潮湿的皮肤吸收周围的氧气。
- “鳃上呼吸器官”由鳃弓的咽腮骨、上腮骨及其周围的组织特化而来，在其保持湿润时既可以在水中又可以在空气中呼吸，见于斗鱼、胡子鲶、乌鳢、攀鲈等部分鱼类。
其实这不需要限制在人的范围内，就连海豹、海豚、鲸等海洋哺乳动物都不能靠肺去汲取水中溶解的氧气来维持生命，而需要到水面上去呼吸空气。
肺部吸入水对呼吸有害无益，哺乳动物在长期演化中筛选出拒绝水进入呼吸道的性状。水进入现代哺乳动物的呼吸道往往会引起剧烈的咳嗽，水进入肺泡则很可能引起一些肺泡细胞死亡、引发疾病，可以致死。
一些碳氟化合物可以比包括人在内的哺乳动物的血液溶解更多的氧气和二氧化碳，且不会导致肺泡细胞受损。哺乳动物可以在被这些液体充满肺部的部分或全体的状态下呼吸，但是小鼠、大鼠等体型很小的哺乳动物才能靠身体的呼吸能力有效地推动这些液体，人需要专门设计的呼吸机来推动这些液体循环流动。你还要让这些液体与外界进行气体交换，以便肺部能接触到氧气浓度高、二氧化碳浓度低的液体。这种技术目前表现出来的唯一功用是帮助早产儿稳定其肺部（早产儿的肺没有为呼吸空气做好准备，暴露在空气中可能发生严重呼吸窘迫而死亡）——有些人希望靠这种东西来改善深海潜水员的效能，但是还没有设计出实测有效的装置。
参考
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