马的肺：7公斤重量支撑超强运动能力，但也带来健康隐患

马的肺：7公斤重量支撑超强运动能力，但也带来健康隐患

在动物的肺部，氧气和二氧化碳通过浓度梯度扩散进行气体交换，这个过程排出了代谢废物二氧化碳，并恢复血液中耗尽的氧气水平。这一机制在寒武纪时期被动物发现，随后引发了陆生动物的“大爆发”。通过肺部的有氧过程，动物能够更高效地获取氧气并产生高能量，这对复杂细胞、组织和肌肉等生命基础设施的发育、维持和修复至关重要。可以说，生命的复杂化在很大程度上得益于肺的出现。

图：马的肺占据了相当大的空间

当我们谈论肺时，不得不提马，它们拥有独特的肺部结构。马科动物大约从5500万年前进化而来，最初只有现代中小型宠物狗大小，且有三个蹄子。如今，这个科仅存7个物种，它们都是单蹄，体型较大，且具有极强的运动能力，这主要得益于它们的肺。

下图展示了马的肺，在完全充满气体时，体积相当惊人，几乎达到兽医身高的二分之一！

在所有用肺呼吸的动物中，马的肺重量相对于体重的比例非常大，平均重量达到7公斤，约占其体重的1.5%，是同等体型牛肺的1.5倍。这种巨大的肺使得马每次呼吸能够吸入60升空气，赋予了它们超强的运动能力和较大的体型。在陆地大型哺乳动物中，只有人类的肺在功能和比例上能与马相媲美，因此人类也具有较强的运动能力。

马的肺泡数量比人类多50倍以上，肺泡是氧气和二氧化碳的交换场所，更多的肺泡意味着更强的呼吸能力。然而，马的这种超强呼吸能力在休息时并不明显，正常呼吸时，马肺空气的利用率只有40%左右，而人类每次呼吸的空气利用率可达70%。

马的肺活量主要为奔跑做准备。为了确保奔跑时的氧气供应，马具有一个独特的适应性特征：脾收缩。通过释放肾上腺素收缩脾脏，马可以将所有红细胞释放到血液中，从而捕获更多氧气并将其输送到肌肉。这种方式使得马的血细胞比容（输送氧气的红细胞占总血量的百分比）从30-40%飙升到60-70%，从而提升氧气利用率。这种能力类似于人类运动员通过注射红细胞生成素合成药物来提高成绩，但马是天生具备这种能力的。

尽管马拥有强大的肺和独特的适应性特征，但也存在明显的缺点。马只能用鼻子呼吸，因为它们的软腭较长，封闭了鼻子和消化道之间的连接。这种呼吸方式降低了空气进入肺的速率。为了能够快速奔跑，马在奔跑时会切换成被动呼吸，呼吸频率完全由四肢的运动协调。当后腿向前拉动时吸气，后腿向后移动时呼气。这种方式在剧烈运动时会给肺部带来巨大压力，普通奔跑时马的呼吸会对肺部产生比平时高五倍的压力。

如果人类饲养员试图让马跑得更快，这个压力也会变得更大，从而给气管甚至整个肺部造成损伤——通常是肺部出血。圈养的马，肺部出血是很常见的疾病，它就是由于奔跑速度过快，呼吸过于急促导致的——极大的压力会导致靠近肺泡的毛细血管破裂。马的呼吸系统让马成为运动能力最强的陆地大型哺乳动物之一，但也让它们成为所有哺乳动物中最容易患上严重呼吸系统疾病的一个物种。