為什麼鳥類能在萬米高空自如呼吸,飛行員卻必須帶氧氣面罩?

2020-12-04 百家號

我們都見過飛行員在座艙裡帶著飛行頭盔和氧氣面罩,想必不用說大家也能想到帶氧氣面罩是避免在高空缺氧。的確,從二戰開始許多國家就開始給飛行員配備氧氣面罩,戰鬥機、轟炸機都是如此。B-17那種大型轟炸機最高能飛到1萬米高空,人要是不戴面罩呼吸就會缺氧窒息而死。但是你有沒有想過,為什麼能飛上數千米甚至萬米高空的鳥類不怕缺氧呢?

飛行員必須要戴氧氣面罩

給大家舉個例子,世界上飛行高度最高的鳥叫做黑頸鶴,說出來你可能都不會相信,它不僅能飛越喜馬拉雅山,甚至可以飛到1萬米的高空中!如果換了人在完全露天的環境下,1萬米早就因為缺氧掛了。但是這種鳥偏偏就不怕,南遷時還會成群結隊的以人字型在數千米的高空飛翔。

黑頸鶴

能夠飛上數千米高空的鳥還不止黑頸鶴,生活在北極的信天翁飛行高度也非常高。那麼這些鳥類為何在空氣稀薄的高空中飛行還不會窒息呢?這要歸功於鳥類肺部十分特殊的氣囊結構,這種氣囊通過十分密集的毛細血管和膜狀物質與肺部連接,可以說是鳥的第二個肺。

鳥對於飛機來說很危險

這些複雜的氣囊組織包含著大小、粗細各不相同的毛細血管網絡,大大增加了血液與空氣進行交換的效率,提高了鳥類肺部的呼吸效率。這種專門為了在空中呼吸而進化出的驚人能力是爬行和哺乳動物所不具備的。不僅如此,氣囊會在肺部擴張的時候額外儲存一部分空氣,收縮時又會將這些富氧的空氣壓入肺部,所以在生物學領域這種器官的工作原理又被稱為「雙重呼吸」。

簡單明了

總就一下就是:鳥類是靠氣囊和雙重呼吸適應高空環境的。說完了鳥,我們再說說人。如果人完全暴露在空氣中,高度到達3000米就必須要上氧氣罩了,因為人的肺進行氣體交換、獲取氧氣的效率遠沒有鳥類那麼強。因個人體質而異,有些人上到1000米就開始出現呼吸困難。

怕不怕?

說到這裡肯定有網友會問:「我坐飛機的時候也是在幾千米的高空飛行,也沒感覺到呼吸困難啊?」這就要感謝美國的工程師了,他們在二戰時設計的B-29轟炸機是世界上第一種使用加壓艙的飛機,飛機內部的空氣與外界是隔絕開的,所以空氣中的含氧量、溫度、大氣壓都和地面上一樣,並且可以調節,你自然不會感覺到呼吸困難。

B-29是第一種使用加壓艙的飛機

B-29轟炸機不僅開創性的使用了加壓艙,由於航程遠,機組人員需要在飛機上進食、睡眠,所以連今天民航客機的航空餐和可以半躺下睡覺的頭等艙也是從B-29(飛機上有吊床你敢信?)開始發端的。

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