Động vật trên cạn, bao gồm cả con người, sở hữu hệ hô hấp chuyên biệt để lấy oxy từ không khí và thải carbon dioxide. Hệ hô hấp này, với phổi là cơ quan chính, hoạt động hiệu quả trên cạn nhưng lại không phù hợp để hô hấp dưới nước. Vậy, điều gì khiến cho thú trên cạn không thể sống sót dưới nước nếu không có sự hỗ trợ đặc biệt?
Một trong những lý do chính là sự khác biệt về môi trường hô hấp. Không khí có hàm lượng oxy cao hơn và dễ dàng tiếp cận hơn so với oxy hòa tan trong nước. Phổi của động vật trên cạn được thiết kế để xử lý không khí, với các phế nang mỏng manh giúp tối đa hóa diện tích bề mặt trao đổi khí. Tuy nhiên, khi ở dưới nước, các phế nang này có thể bị xẹp do áp lực nước, làm giảm hiệu quả hô hấp.
Khi ngập nước, một vấn đề nghiêm trọng khác phát sinh: nước tràn vào đường dẫn khí. Điều này cản trở quá trình lưu thông khí, ngăn không cho oxy tiếp cận phế nang và khiến động vật bị ngạt thở. Mặc dù một số loài động vật có vú sống dưới nước như hải cẩu và cá voi đã tiến hóa các cơ chế để ngăn nước tràn vào đường thở, nhưng hầu hết các loài thú trên cạn không có khả năng này.
Alt text: Hải cẩu đang thở trên cạn, thể hiện khả năng thích nghi để sống cả trên cạn và dưới nước.
Ngoài ra, sự khác biệt về áp suất cũng gây ra nhiều khó khăn. Dưới nước, áp suất tăng lên đáng kể so với trên cạn. Điều này có thể gây tổn thương cho phổi và các cơ quan khác. Thêm vào đó, việc điều chỉnh sự cân bằng nước và muối trong cơ thể cũng trở nên khó khăn hơn dưới nước, đặc biệt là đối với các loài không có khả năng lọc muối từ nước biển.
Một số động vật trên cạn có thể nín thở trong một khoảng thời gian ngắn, nhưng điều này không đủ để chúng tồn tại lâu dài dưới nước. Nín thở chỉ là một giải pháp tạm thời, và khi lượng oxy trong máu giảm xuống mức nguy hiểm, cơ thể sẽ tự động kích hoạt phản xạ thở, dẫn đến việc hít phải nước và gây ngạt thở.
Tóm lại, sự kết hợp của nhiều yếu tố, bao gồm cấu trúc phổi không phù hợp, nguy cơ nước tràn vào đường thở, áp suất cao và khó khăn trong việc điều chỉnh cân bằng nước và muối, khiến cho hầu hết các loài thú trên cạn không thể hô hấp và tồn tại dưới nước. Sự khác biệt về môi trường sống đòi hỏi những cơ chế hô hấp chuyên biệt, và động vật trên cạn đơn giản là không được trang bị để đáp ứng những thách thức này.
