心臟不僅要把血液輸送到頭、腳,還要送到肺,在那里吸收氧氣,排出二氧化碳。為此,肺的表面充滿了薄薄細細的毛細血管,以便進行氣體交換。但這也使得肺的結(jié)構(gòu)非常脆弱,如果以100乃至300毫米汞柱的血壓把血液壓到肺,肺表面的血管將會破裂。鳥類和哺乳動物采取一個巧妙的方法解決了這個問題:把心臟分割成互不相干的左右兩個部分,右邊管肺循環(huán),左邊管體循環(huán)。體循環(huán)的靜脈血進入右心房,右心室以較低的壓力(人的肺動脈收縮壓只有大約22毫米汞柱)把血液送到肺部,完成氣體交換后,送到左心房。左心室的肌肉比右心室發(fā)達得多,產(chǎn)生的壓力也大得多,由它把血液壓到主動脈,輸送到除了肺部以外的全身各處。然后血液又回到右心房,如此周而復(fù)始。人的心臟的左右兩邊實際上可以看成是兩個獨立的心臟。
爬行動物則不同,它們的血壓本來就低,不必擔(dān)心會把肺壓壞,所以沒有必要分隔兩個心室,左右心室可以相通,實際上是一個心室。但奇怪的是,鱷魚的心臟卻有兩個分隔的心室,看上去更像鳥、哺乳類的心臟,仔細看卻又與鳥、哺乳類的心臟不同。鳥、哺乳類的右心室連著肺動脈,左心室連著主動脈,肺循環(huán)、體循環(huán)分得清清楚楚,但是鱷魚多出了一條主動脈:它的右心室除了連著肺動脈,還連著一條主動脈。也就是說,鱷魚的右心室既可以把血送到肺部,也可以送到身體其他部位。在鱷魚右心室與肺動脈交界的地方,有一片齒狀的瓣膜控制血液的流向,它開著的時候,血才被送到肺部,合上時,右心室則把血液壓到主動脈,送到其他地方。
為什么會有這種奇特的構(gòu)造呢?鱷魚的大部分時間沉沒在水里等待獵物,與空氣隔絕,這時候把血送到肺部也不能交換氣體,是一種浪費。這時右心室的齒狀瓣膜是關(guān)閉著的,從身體各部位收集來的靜脈血本來要送去肺部進行氣體交換,這時卻重新被送到身體各部位去了。靜脈血雖然含氧量較少,但是還可被重新利用。通過多次體循環(huán)充分利用血中的氧,可能是鱷魚能在水底一待幾個小時不用浮到水面換氣的一個因素。當(dāng)鱷魚浮到水面上時,它會分泌腎上腺素刺激齒狀瓣膜打開,這樣靜脈血才被送到肺部換氣。這樣的設(shè)計是不是比鳥、哺乳類的心臟更先進?
有意思的是,鱷魚在胚胎發(fā)育過程中,它的心臟是把肺、體循環(huán)完全分離的,到發(fā)育的后期才出現(xiàn)特殊的構(gòu)造。這就意味著鱷魚祖先的心臟很可能和鳥、哺乳類一樣,難道鱷魚祖先也有血壓高的問題嗎?是的,從化石來看,鱷魚祖先生活在陸地,有很長的腿,有些種類還用兩條腿奔跑,頭的位置比較高,所以和鳥、哺乳類一樣要有較高的血壓和分隔的左右心臟。