鳄鱼的心脏
20 11 2008年去体检的时候，通常都要测量血压。它实际上是血液流动时作用在动脉管壁上的压力。心脏收缩时，心室把血液压进动脉，产生一股压力，让血压达到最高。然后心脏舒张，来自心脏的压力没了，动脉血管由于弹性回缩，血液仍然会继续慢慢地流动，还会对血管产生一定的压力。医生在测量血压后会记下两个数据，例如“110/70”，就是分别代表在心脏收缩和舒张时血压让汞柱升高的高度（毫米）。
如果没有血压，就不能推动血液流遍全身各处，特别是血液往上流的时候，还需要克服重力，需要的血压就更大了，最低也得保证能把血液输送到头部去。对于鳄鱼这样的爬行动物，头部和心脏基本上在同一高度，需要的血压不高，通常只要40毫米汞柱的血压能把血液压到体表的毛细血管就行了。人的身体就像是鳄鱼转了个90度立起来，通常至少需要100毫米汞柱的血压才能让血液流到头顶，否则就会因为大脑缺血而晕倒——身体变成像鳄鱼一样的姿势，头和心脏处于了同一位置，血液又能流到大脑。再想想头高高在上的长颈鹿吧，它需要有一个橄榄球那么大的心脏来产生极高的血压，高达300毫米汞柱。
心脏不仅要把血液输送到头、脚，还要送到肺，在那里吸收氧气、排出二氧化碳。为此肺的表面充满了薄薄细细的毛细血管，以便进行气体交换。但这也使得肺的结构非常脆弱，如果以100乃至300毫米汞柱的血压把血液压到肺，肺表面的血管将会破裂。鸟类和哺乳动物采取一个巧妙的方法解决了这个问题：把心脏分割成互不相干的左右两个部分，右边管肺循环，左边管体循环。体循环的静脉血进入右心房，右心室以较低的压力（人的肺动脉收缩压只有大约22毫米汞柱）把血液送到肺部，完成气体交换后，送到左心房。左心室的肌肉比右心室发达得多，产生的压力也大得多，由它把血液压到主动脉，输送到除了肺部以外的全身各处。然后血液又回到右心房，如此周而复始。人的心脏的左右两边实际上可以看成两个独立的心脏。
爬行动物则不同，它们的血压本来就低，不必担心会把肺压坏，所以没有必要分隔两个心室，左右心室可以相通，实际上是一个心室。但是奇怪的是，鳄鱼的心脏却有两个分隔的心室，看上去更像鸟、哺乳类的心脏。仔细看却又与鸟、哺乳类的心脏不同。鸟、哺乳类的右心室连着肺动脉，左心室连着主动脉，肺循环、体循环分得清清楚楚，但是鳄鱼多出了一条主动脉：它的右心室除了连着肺动脉，还连着一条主动脉，也就是说，鳄鱼的右心室既可以把血送到肺部，也可以送到身体其他部位。在鳄鱼右心室与肺动脉交界的地方，有一片齿状的瓣膜控制血液的流向，它开着的时候，血才送到肺部，合上时，右心室则把血液压到主动脉送到其他地方。
为什么会有这种奇特的构造呢？鳄鱼的大部分时间沉没在水里等待猎物，与空气隔绝，这时候把血送到肺部也不能交换气体，是一种浪费。这时右心室的齿状瓣膜是关闭着的，从身体各部位收集来的静脉血本来要送去肺部进行气体交换，这时却又重新被送到身体各部位去了。静脉血虽然含氧量较少，但是还可被重新利用，通过多次体循环充分利用血中的氧，可能是鳄鱼能在水底一呆几个小时不用浮到水面换气的一个因素。当鳄鱼浮到水面上时，分泌肾上腺素刺激齿状瓣膜打开，静脉血才被送到肺部换气。这样的设计是不是比鸟、哺乳类的心脏更先进？
有意思的是，鳄鱼在胚胎发育过程中，它的心脏是把肺、体循环完全分离的，到发育的后期才出现了特殊的构造。这就意味着鳄鱼祖先的心脏很可能和鸟、哺乳类一样，难道鳄鱼祖先也有血压高的问题吗？是的，从化石来看，鳄鱼祖先生活在陆地，有很长的腿，有些种类还用两条腿奔跑，头的位置比较高，所以和鸟、哺乳类一样要有较高的血压和分隔的左右心脏。
鸟、哺乳类血压高的一个好处是血流量比较大，可以满足较高的新陈代谢率，以维持恒定的体温。因此我们可以推测，鳄鱼祖先很可能是恒温动物。以后鳄鱼改变了生活方式，对长久静止呆在水中的生活来说，体温恒定并无好处，于是鳄鱼又进化成了冷血动物了。我们总以为恒温动物是从冷血动物进化来的，其实有时也可以反过来。
最古老的鳄鱼属于初龙。初龙的后裔除了进化成鳄鱼，还有一支进化成了恐龙。有的恐龙的脖子非常长，甚至比长颈鹿还长，它们必定需要很高的血压才能给大脑供血，因此它们的心脏也应该和鸟、哺乳类一样有四个腔和分离的肺、体循环。1993年在美国南达科他州首次发现恐龙心脏化石，其构造的确和预料的一样。这也表明恐龙可能是恒温动物。
2008.11.18.
（《中国青年报》2008.11.19）
印象中好像哺乳动物胚胎有一个像鱼一样一房一室的时期。。。后来才隔开的。。。有点困惑
我说的没错，你的印象也对（我以前有一篇《我们曾经都是鱼》谈到过）。是这样的：心脏是由两个并列心管融合而成的，融合后还有隔膜，但是分隔并不完全，是一个腔，然后房室完全分隔（一房一室），之后左右心房完全分隔（二房一室），最后是左右心室完全分隔。“中间是厚厚的隔膜将它们分隔开”一语容易引起误解，改成“中间留下厚厚的隔膜在后来将它们再完全分隔开”。
找到一个有很详细的胚胎心脏发生示意图的网页可以参看
http://des.cmu.edu.cn/jiaoxue/kecheng/zupei/ptx/gl/xinxueguan/xzfs1.htm
谢谢。
这么看来鱼和两栖爬行动物的心脏也是从两个心管来的了（不知道猜对了没有）。只不过它们融合后心房（或心房和心室）没有再分开。
很可能，脊椎动物胚胎早期发育应该都差不多。两栖类是两心房一心室。
从下面这篇论文的图1看，左右心房对应左右心管，但左右心室不是，所以我那么说是不准确的，干脆把那句话删了，反正对全文无关紧要。
http://www4.utsouthwestern.edu/olsonlab/Publications/6.pdf
这篇科普很不错，但还有一层窗户纸没捅开。
设想一个很大的竖放的环形管道，最高点和最低点高差100米，里面充满水。环上安装一个水泵，让水以一定速度V循环起来所需泵功率为W。如果把环平放使高差为零，让水以速度V循环，所需功率其实是一样的。
这里泵功率主要由流动的阻力决定。阻力由管道性质、流体性质和流量大小等因素决定，而与高度无关。
肺毛细血管能受的压强有一最大限度——这一点原文已经提到，后面的逻辑就是那层窗户纸——因此在头很高时，不能让从头到肺的高差产生的流体静压强自由地作用于肺血管，必须靠心脏不断地将肺血泵走，使肺血压小于应有的静压强，而处于安全范围内。当然，头高则血管长，阻力也会相应增加，需要更大的动力。
因此，高昂的头胪，需要一颗强劲的心脏。
鳄鱼的右心室连到主动脉的那条动脉，有瓣膜吗？方先生文章里没有说。如果没有的话，似乎也挺浪费的，把流经组织，回到心脏的氧气含量较低的血液再一次泵入体循环，不太经济。不过，爬行类动物几乎都如此，如何理解？莫非只能理解为它们处于进化的较低阶段？
７楼似乎没有明白压强和功率是两回事。如果把原来平躺着的100米的水管竖起来，下端的压强会达到10个大气压。管子如果不结实就压漏了。
而人体的循环系统比之水管又复杂得多。读者网上学医的不少，如果你感兴趣，可以去问问他们静脉血是怎么流回去的。好好捅捅窗户纸。
我在４楼的留言本来想省字，结果打错了。我本来想说鱼的心房和心室没有分开，两栖类的心室没有分开，爬行类的心室没有完全分开。。。这下更费字了:-(
9楼才没明白。
我说100米，也可以是1米，只是用较极端数字来说明高度不是决定性条件。我说的竖放平放功率相同，当然隐含管子不会在竖放时爆裂。如果因为高度而爆裂，又如何推出因为高度而要更高的压强？
静脉血不管怎么流回去（你如果能几句话说明这事，就不用装得深不可测）流体静压都要起作用。脚在低处，血管静压更高，但会被组织液的压强平衡。只有肺，由于必须与空气亲密接触，所以不能靠组织液平衡。所以是薄弱的肺，导致头高必心壮。
我只是说方先生没有指明从头到心的流体静压，略为遗憾。并不是说方先生的文字本身有什么错误。
再致9楼。如果是海里的鱼，其血压就完全不会因为鳃到背顶（头朝下扎猛子时则是鳃到尾）的高度而对心脏有什么额外要求。这时所有的血管都可被血管内外的流体静压基本平衡。对心脏强壮程度的要求完全取决于血管本身的流动阻力特点和要求的流量而与高度无关。
这篇文章很好，只是少提了一点人类胎儿阶段也有类似结构叫“动脉导管”。毕竟“个体发育是系统发生的重演”啊！
功率呢？怎么不提了？同样长的脖子，同样的阻力，站着生活和匍匐着生活血压能一样吗？
泵有很多种，心脏的原理了解吗？知道瓣膜吗？心脏收缩的时候静脉那头的压强根本不起作用。因此，即使论功率也是高个动物的心脏需要更大的功率。
原文要是按你那样写，你一个人倒是不遗憾了。我们大家可都要遗憾了。
静脉血回流的问题，第一我没有说我清楚，我或许清楚或许不清楚是我自己的事。不要以己度人。第二，我如果不清楚就会向人请教（我说过，这里学医的很多），这也是我自己的事。
错了就承认，虚心学习才能进步。看到人家文章里的东西和自己的想法不同，要首先想想是不是自己错了，想不明白再去请教，不要自己不懂还说人家窗户纸没透。
正和说的有一定道理，但是那得有一个前提，那就是刚性管路。试想将一个塑性比较大的管路，平放时装满水，立起来之后顶部还会不会有水呢？？！！
比较当然是比较相关因素，在流量相同时，功率主要就和增压（而不是压强）相关了。其实我在这里说得不是很有条理（因为只是随便写一点）。这不重要，重要的是提醒流体静力学方面的考虑可能会让原文在某些方面更容易让人理解一些。而不是来个反批评，从其他方面以证明我没有资格批评从而抹杀我真正要批评的一点（何况我并不是要批评方先生）。
16楼说的完全正确，我写完前帖后就想到了，只是没时间发文字。
综合的因素有两个：
一是肺毛细管脆弱，所以肺毛细血管的血压不能比外部介质的压强高太多；
二是血管是软管，所以头部血压也要比外部介质高出一点才能保持血管被撑开的状态。如果血管是坚管，则可承受负压，则头部的高度并不会给心脏带来额外的能力要求。（这里提能力，而不提功率了，以免楼上君子左右言他）
对于陆上动物，外部介质是空气，其压强随高度变化很小，对动物从头到脚而言可认为是定值。这样，血液高度产生的静压，不能被外部介质高度产生的静压抵消；对水中的鱼而言，血液高度产生的静压，大部分被外部介质——水——产生的静压抵消。
心脏的一个重要作用，就是从血压只比大气压高一个有限值的肺部，把血泵到血压比大气压高的头部，克服血液因从肺到头的高度而产生的静压强（当然也要包括流动阻力）。
也可以看成，心脏不断把肺血泵到压强高得多的主动脉以维持肺部较低的安全血压。
如果长颈鹿（在站立时）心跳骤停，很可能发生的事情就是肺部毛细血管破裂。虽然血管中的瓣膜能在一定程度上防止倒流，但这种情况下撑破肺毛细血管的不必是从动脉倒灌的血液，而可以是从静脉回流的血液，同样按连通器原理传递着静压强。
我之所以认为静压问题有必要提一下，是因一个直接闪过的念头：为什么不提从脚到心脏的高度而单提头部到心脏的高度？