關鍵點
- 人類無法在水下呼吸，因為水中的氧（H₂O）與氫結合，無法以我們的肺能吸收的形式存在。
- 魚類利用鰓呼吸水中溶解的氧氣（O₂），因為鰓擁有較大的表面積（魚類的氧需求較低，因為它們是冷血動物）。
- 儘管人類已經嘗試呼吸能溶解足夠氧氣的液體，如氟碳化合物，我們的肺設計是為了處理空氣，且沒有足夠的表面積來有效地從水中吸收氧氣。
關於化學物質的一點是，一旦它們以某種方式反應，它們會形成與原始元素完全不同的化合物。例如，若將碳、氫和氧以某種方式反應，你會得到葡萄糖（C₆H₁₂O₆）。如果以另一種方式反應，你會得到醋（C₂H₄O₂）。如果以另一種方式反應，你會得到脂肪。如果以另一種方式反應，你會得到乙醇（C₂H₅OH）。葡萄糖、脂肪、乙醇和醋彼此完全不同，但它們都是由相同的元素組成的。
在氫和氧氣的情況下，如果以某種方式反應，你會得到液態水（H₂O）。我們不能呼吸液態水，因為製造水的氧與兩個氫原子結合，我們無法呼吸形成的液體。這種形式的氧對我們的肺來說是無用的。
魚類呼吸的氧氣不是H₂O中的氧，而是溶解在水中的O₂（氧氣）。許多不同的氣體可以溶解在液體中，我們經常在碳酸飲料中看到例子。在這些飲料中，有如此多的二氧化碳氣體溶解在水中，以至於它們以氣泡形式噴出。
魚類通過鰓從水中「呼吸」溶解的氧氣。事實上，提取氧氣並不容易——空氣中含有的氧氣量大約是相同體積水的20倍。此外，水比空氣要重得多且厚得多，因此移動水需要更多的工作。鰓對魚類有效的主要原因是魚類是冷血動物，這降低了它們的氧需求。像鯨魚這樣的溫血動物像人類一樣呼吸空氣，因為用鰓提取足夠的氧氣會非常困難。
人類無法在水下呼吸，因為我們的肺沒有足夠的表面積從水中吸收足夠的氧氣，而且我們的肺內襯適應於處理空氣而非水。然而，人類已經進行了呼吸其它液體的實驗，如氟碳化合物。氟碳化合物可以溶解足夠的氧氣，我們的肺可以吸取這些氧氣——請參閱下面的最後一個連結了解一些精彩的細節！