Вода содержит гораздо меньше кислорода, чем воздух

Вот почему жабры — такие хрупкие деликатные вещи. Количество поглощенного кислорода масштабируется примерно линейно с двумя переменными. Во-первых, концентрация кислорода в среде, из которой он хочет поглощаться. И, во-вторых, площадь обменной поверхности (поскольку скорость примерно постоянна на единицу площади). Таким образом, жабрам требуется гораздо большая площадь поверхности для переноса эквивалентного количества кислорода, чтобы компенсировать гораздо более бедную кислородом среду, из которой они пытаются извлечь газ.

В свою очередь это означает, что жабры имеют гораздо более сложную внутреннюю структуру. Эта структура также предназначена для работы при погружении в воду. При извлечении из воды тонкие складки будут иметь тенденцию прилипать друг к другу, и структура будет разрушаться. Вот почему рыбы задыхаются на воздухе , хотя воздух намного богаче кислородом.

Воздух содержит около 21% кислорода по объему. Он содержит около 210 миллиграммов на литр , тогда как вода может содержать около 8. Если она богата кислородом. Воздух более чем в 25 раз богаче:

Насыщенная кислородом поверхностная вода может содержать только около 8 мг O2/л, в то время как воздух содержит 210 мг O2/л.

Таким образом, у вас не может быть одного органа, который был бы и легким, и жаброй. Что делают настоящие земноводные? Обычно они используют всю свою кожу , чтобы «дышать» (и умирают, если высыхают).

Это будет сильно зависеть от атмосферы вашего мира.

Но если предположить, что уровень моря на Земле нормальный: простой влажной кожи, хорошо снабжаемой кровообращением, достаточно, чтобы выжить, и она будет работать на воздухе или под водой. Однако это будет поддерживать только очень минимальное усилие.

Это именно то, что представляет собой нормальное легкое, только с очень запутанной геометрией, чтобы вмещать большую площадь поверхности в тот же объем и сохранять его влажным.

Это также то, чем являются жабры, за исключением того, что жабры, как правило, оптимизированы для использования в воде.

И легкие, и жабры представляют собой просто влажную тонкую кожу, подверженную воздействию окружающей среды, со структурами, обеспечивающими максимально возможную площадь поверхности.

Если вашему существу нужен постоянно активный образ жизни, ему понадобятся легкие или жабры. Если для этого требуется только всплеск активности, чередующийся с длительными периодами бездействия, подумайте о хранении кислорода во внутренних органах хранения.

Дикая идея: у существа есть легкие/жабры/что-то на уровне выживания. Он также имеет способность запасать кислород. Гнездо — это сидячая конструкция или симбиот, собирающий запас насыщенного кислородом сока. По сути, вы могли бы иметь мобильное существо, не обремененное сложными легкими, но способное к высокому метаболизму за счет поглощения топлива и кислорода из внешних источников.

PS Существо с таким встроенным запасом кислорода было бы очень страшным в огне. Содержащий как горючее, так и окислитель, он был бы где-то между легковоспламеняющимся и совершенно взрывоопасным!

Есть некоторые довольно крупные крабоподобные членистоногие (кокосовые крабы, которые в основном живут на деревьях — не настоящие крабы, это разновидность рака-отшельника), которые на суше полагаются на жабры, — но у них есть способ сохранить свою жабры мокрые, а также метод повторного насыщения кислородом воды, которую они несут для этой цели.

Некоторые другие виды раков-отшельников также могут довольно долго выживать на суше — при содержании в качестве домашних животных они обычно находятся в террариуме (у них должен быть запас воды, но они в ней не живут). хотя есть также виды крабов-отшельников, которые постоянно живут в воде (мой партнер, который держит рифовый аквариум, называет их «улитками-убийцами» из-за их страсти к все более крупным украденным раковинам).

Однако, насколько я знаю, кокосовый краб является самым крупным из них, его масса тела составляет около 1 кг для крупного примера.