幼鳥是從鳥蛋中孵化而來的。作為一只鳥蛋,蛋殼內(nèi)的胚胎有生命。這些胚胎在蛋殼內(nèi)慢慢發(fā)育。但鳥蛋內(nèi)的胚胎是如何進(jìn)行呼吸的呢?
密集小孔——主通道
鳥類的蛋分為四部分:外殼、外殼膜、內(nèi)殼膜、蛋內(nèi)容物。其中在鳥蛋大頭部位的外殼膜與內(nèi)殼膜之間,就有一個(gè)專供胚胎呼吸的氣室,里面充滿了氧和二氧化碳等氣體。
在胚胎發(fā)育過程中,內(nèi)殼膜內(nèi)的胚胎有絨毛尿囊膜與內(nèi)殼膜相連,而絨毛尿囊是鳥胚的呼吸器官,其上分布著許多毛細(xì)血管。
蛋的外殼上布滿了許多小孔,小孔的數(shù)量、直徑及長度也就是蛋殼的厚度,在不同鳥種間是不同的,在蛋殼表面上的分布也是不均勻的。
一般來說在相同表面積的情況下,蛋的鈍端殼孔的數(shù)量比銳端要多。雞蛋的蛋殼表面大約有一萬個(gè)殼孔。
外殼膜、內(nèi)殼膜都由蛋白纖維組成,纖維之間也存在大量的間隙。外界的氣體就是通過這些孔與蛋內(nèi)的氣體進(jìn)行交換。
鳥蛋的氣體交換,經(jīng)研究證實(shí)是由擴(kuò)散來進(jìn)行的,由濃度高的一端流向濃度低的一端。
氣體交換量的大小由許多因素決定,如蛋殼孔的有效面積、殼孔的長度、胚胎的代謝強(qiáng)度、殼內(nèi)外的氣體分子濃度差等。
二氧化碳排出——關(guān)鍵點(diǎn)
由于胚胎的發(fā)育需氧化物質(zhì)建造身體及供應(yīng)能量,所以隨著胚胎的發(fā)育,蛋殼內(nèi)的氧氣會越來越少,氧分壓越來越低。
殼內(nèi)外的分壓差越來越大,這樣外界的氧氣就不斷地進(jìn)入蛋內(nèi)。
同時(shí)二氧化碳在蛋內(nèi)的濃度會越來越大,蛋殼內(nèi)外二氧化碳的濃度差就增大,蛋內(nèi)的二氧化碳不斷地溢出殼外。
在絨毛尿囊未形成以前(雞蛋孵化到5~6天,雞胚的絨毛尿囊開始延伸,到孵化的第12天已與蛋殼內(nèi)膜完全相連),外界的氧氣經(jīng)蛋殼孔道直接進(jìn)入胚胎細(xì)胞,二氧化碳也經(jīng)蛋殼孔直接排出蛋外。此時(shí)的胚胎所需的氧量也較少。
當(dāng)絨毛尿囊形成后,外界氧氣經(jīng)蛋殼進(jìn)入蛋內(nèi)后再擴(kuò)散進(jìn)入絨毛尿囊毛細(xì)血管中流向胚胎,代謝產(chǎn)生的二氧化碳也經(jīng)絨毛尿囊毛細(xì)血管流向殼外。
一般來說,蛋殼內(nèi)外的氧分壓差是45TORR(lTORR=1MMHG),殼外氧分壓高于殼內(nèi)氧分壓,故氧氣就從蛋外進(jìn)入蛋內(nèi)。
如果假設(shè)外界(大氣中)二氧化碳的分壓為0,那么蛋殼內(nèi)外的二氧化碳分壓差為44TORR,殼內(nèi)二氧化碳分壓高于殼外,二氧化碳從蛋內(nèi)溢出蛋外。
一個(gè)60克的雞蛋,在21天的孵化過程中將吸收6升氧氣,放出4.5升二氧化碳。
我們平時(shí)談到呼吸時(shí),往往強(qiáng)調(diào)氧氣的重要性,似乎二氧化碳無關(guān)緊要,其實(shí)二氧化碳的排出也是至關(guān)重要的,因?yàn)槎趸歼€是血液的緩沖劑。
在雞胚的發(fā)育過程中,它在胚胎血液中的濃度將影響胚胎呼吸從擴(kuò)散型傳輸?shù)竭M(jìn)行肺呼吸的轉(zhuǎn)化進(jìn)程。
所以鳥蛋孵化時(shí)要注意孵化室內(nèi)的空氣流通,以免二氧化碳濃度過高,影響蛋內(nèi)二氧化碳?xì)怏w的排出,影響孵化率。
水分流失不可少
呼吸過程還會伴隨著水分的流失。鳥蛋在孵化過程中除了通過蛋殼進(jìn)行氣體交換外,還不斷地失水。水是以水蒸汽的形式通過蛋殼及殼膜,也是以擴(kuò)散的形式溢出殼外。
在胚胎的發(fā)育過程中,胚胎的代謝要產(chǎn)生水,如果水不蒸發(fā)掉,蛋中的水會越來越多,把胚胎淹死。所以胚胎的失水是一個(gè)重要的因素。
失水的多少在很大程度上決定著鳥蛋的孵化成功率。在整個(gè)孵化過程中蛋的失水總量,不同大小蛋是不同的。
一個(gè)60克雞蛋在21天的孵化期間將失去11升水蒸汽。整個(gè)鳥蛋在孵化過程中失水重量大約是蛋最初重量的15%左右。
蛋的失水量也因殼孔面積、殼孔長度、殼內(nèi)外水汽壓不同而不同。在失水方面,親鳥的孵蛋行為參與調(diào)節(jié),所以親鳥孵蛋不僅有給溫的功能,還有調(diào)節(jié)水汽、濕度的功能。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2011年12期