这一切也许会颠覆你的认知，鱼其实是可以在空气中呼吸的，人也可以在水中呼吸。下雨天鱼儿会浮头甚至跳出水面，就是因为水中氧气不足，跑空气中来呼吸。

呼吸的原理是什么？

    不管是鱼还是人，呼吸的器官虽然不同，但原理其实是一样的，就是氧气和二氧化碳的扩散现象，这是一个基于分子热运动的输运现象，是分子通过布朗运动从高浓度区域(或高化势)向低浓度区域(或低化势)的运输的过程。
    上面这段话也许太过于学术，我可以举一个简单的例子来帮助大家理解。
    看下面这两杯子，首先我们在左边杯子里面倒入矿泉水，然后再倒入蓝色墨水，这个时候墨水跟矿泉水还是泾渭分明，下面墨水浓度高，上面浓度低。
    但是静止一段时间以后，蓝色墨水最终会变成右边模样，和矿泉水完全融合在一起，这个原理就是就是分子的扩散原理，分子总是会从浓度高的地方像浓度低的地方扩散。
    明白了扩散原理接下来我们再来看鱼的呼吸，大家都知道，鱼主要的呼吸器官是鳃。
    鳃位于鱼的口咽腔两侧，由鳃弓、鳃耙和鳃丝组成。鱼一般有5对鳃弓，内缘是鳃耙、外侧2个对列的鳃片，鳃片由无数的鳃丝排列构成。
    鳃丝呈红色，因为表面有许多的毛细血管，这些血管里的血流方向与水流方向相反。这导致血液里面的氧气浓度总是低于在其旁边流动的水中的氧气浓度，而二氧化碳的浓度则高于水中的浓度。
    那根据我们前面讲的扩散原理，水中的高浓度氧气就会透过血管薄壁扩散到血液中，而二氧化碳则会从血液往水中扩散，这就是鱼的呼吸。
    为了增大与水的接触面，提高气体交换效率，每条鳃丝又生出许多突起的鳃小片。
    人类的原理也一样，只不过氧气扩散的场所（呼吸器官）从鳃丝变成了肺泡而已。
    所以从原理上来讲，只要某种流体在经过呼吸器官的时候，流体中富含的氧浓度比血液中的高，二氧化碳浓度比血液中的低，那就可以正常呼吸，不管这种流体到底是液体还是气体。

下雨天鱼为什么会浮头？

    还在儿童时期，家里的长辈就会教授给我们一些可以预测天要下雨的自然现象，例如蚂蚁搬家、燕子低飞，而鱼儿浮头，也是其中非常典型的一个现象。
    那么下雨天鱼儿为什么要浮头呢？这是因为氧气在水中的溶解度受到大气压的影响的，大气压越高，氧气溶解度也就越高，反之气压越低则溶解度也越低。
    下雨天大气压降低，导致水中的溶氧量变小，鱼在水中呼吸得不到足够的氧气，所以只能浮到水面从空气中来获得充足的氧气。
    当然鱼儿浮头也不一定都是要下雨，一些水域中水藻大量滋生，抢走了鱼呼吸所需要的氧气，水质变差，也会出现鱼儿浮头甚至大量死亡的现象，所以养殖厂对于鱼浮头现场非常重视，着很有可能是一个危险的信号。

既然鱼可以从空气中呼吸，那为什么上了陆地会死亡？

    鱼确实可以在空气中呼吸，但是鱼上了陆地，也确实会窒息而死。这句话好像是自我矛盾，但实际上并没有问题。
    前面讲过，鳃丝的结构使得它展开以后的表面积非常大，可以提高从水中获取氧气的效率。
    但是离开水以后，大多数鱼的鳃丝会黏连在一块，接触空气的面积就变得非常小，尽管接触到空气的鳃丝仍然可以呼吸空气，但是因为接触面积小，导致摄入的氧气量不足。另外鱼在水中可以不停地吞咽水从鳃排出去，而在空气中做不到，导致空气流动也少。
    在民间有一种神奇的“弓鱼术”，可以让鱼儿离开水以后依然存活好几个小时甚至是一两天，因为弓鱼的腮盖是打开的，鳃丝也是炸开的，接触空气的面积很大，鱼就可以顺畅地完成呼吸。

同样，人也可以在水中呼吸。

    人类有很多梦想，梦想自己能像鸟儿一样在天空中翱翔，也梦想能像鱼儿一样在水里畅游。
    在天空中飞翔，如今很多人通过飞机也许已经实现了，但是在水里畅游并自由呼吸，好像并没有多少人听说过，但科学家们实际上也一直在做这方面的研究。
    早在二战之前，关于液体呼吸的研究就已经被提了出来，不过真正开始相关研究还是在20世纪50年代。最早使用的呼吸液体是含氧盐溶液，在约翰尼斯·克莱斯特拉博士的首次试验之中，实验动物在溶液中最长呼吸了一个小时，虽然最终还是死亡了，但死亡的原因并非窒息，因为呼吸过程所产生的二氧化碳无法顺利排出，最终在体内堆积引起酸中毒。
    后来研究者克拉克和戈兰将呼吸液体改良换成了全氟化碳，这种液体的氧气和二氧化碳存储量可以达到水的20倍，他们在小白鼠和小狗身上进行了实验，在长达20小时的实验过程中没有一只动物出现不适。受到了克拉克和戈兰的启发，1969年到1975年之间，克莱斯特拉博士又对呼吸液进行了改良，并开始了人类实验。
    最先接受液体呼吸实验的是一位名为法尔克的美国海军潜水员，实验过程非常顺利，且没有出现任何不适，只可惜在实验过后清除肺部液体时出了问题，导致他患上了肺炎。
    此后，关于液体呼吸的研究一直在不断推进，也进行过很多相关实验，不过在水中呼吸首先要克服窒息感，这是人的一种本能，没有经过专业训练很难实现。而且长时间在液体中呼吸也非常费力，甚至有人在实验中因为呼吸用力过猛而出现了扭伤和骨折。所以理论上，液体呼吸是可行的，但是距离正式应用还有一定的距离。
    研究液体呼吸的意义，不仅在于潜水，还可以应用于医疗领域，因为对于很多肺部疾病而言，口服和注射给药远不如直接呼吸含药液体更加直接有效。

结语

    其实生活中有很多司空见惯的常识和经验，如果你保持充分的好奇心，经过研究以后也许就会发现背后的真相竟然会颠覆你的固有认知，一草一木，一山一石，皆是如此。
    这，也许就是这个世界的魅力所在吧。
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关键词
氧气
就是
鳃丝
水里
空气中