因为它们很幸运地拥有一套和人类完余不同的呼吸系统。鲸鱼用这套系统处理下潜之前吸入的空气和分配潜水过程中身体所需的氧气。如果血液中溶解的气体分压降低过快就 会引发潜水员病。鲸的呼吸方式是在水面上吸入潜水时所需的空气,然后带着这些空气潜入水底供呼吸之用,而不是呼吸水下的压力化的空气。而且,鲸鱼也不会带着大量的空气潜水,因为它们根本用不着这么多。潜 水员病又叫减压病、沉箱病。潜水员呼吸用的空气来自存储于氧气罐或是潜水设备中的加压空气。当潜水员快速上浮,气压迅速降低时,就可能引发潜水员病,其症状包括皮肤发痒、关节疼痛和神经系统损伤。如果不及时治疗的话,可能导致身体局部瘫痪或者骨骼和关节坏死等更为严重的症状。
在潜水员迅速上浮的过程中,组织中的气体会形成气泡,气泡会阻塞血管,接着诱发一系列的问题,造成该病症。受过良好训练的潜水员懂得要缓慢地上浮,让溶解在体内的气体逐渐释放出来,以避免患潜水员病。鲸则有一些特殊的呼吸机制以适应潜水生活。首先,在深潜之前和之中,鲸将大部分的空气从肺部排出,以血液中的血红蛋白以及肌肉中的肌血球素和氧气结合作为替代,为长时间的潜水过程提供大部分的氧气。与此同时,鲸的动脉网络像一个分流器一样,维持脑部正常的血液供应,同时减少对肌肉的血液供应。此外,为进一步减少氧气的消耗量,心率也随之降低。所有被鲸带入水下的 游离气体都在压力下被吸收入坚硬且有厚壁的呼吸系统中。
主要因素在于它们体内一些特殊的内部构造和生理机能,从而使鲸在水中活动时,对氧的需求得到保证。鲸在深层潜水时,心率下降,而且血管仍能将血液输入一定的肌肉组织,从而保证脑和心脏对血液的需求。以上几点就足以说明鲸类擅长潜水为了抵挡水压,大多数深潜动物的呼吸道都有软骨加固。不过深水中压力毕竟很大,潜水时肺部受挤压,空气几乎全部进入气管,由肺部向血液供氧的功能几乎停止。但是这样一来,血液中也不会溶入氧气,而氧气会使海豹上浮时患潜水病。鲸类体内却有一系列与深潜相适应的结构与功能。鲸的气管由肌肉膜隔成一个个腔室,并有软骨锁住的阀门系统,可使胸腹腔、肺气管及其他内脏的内部压力与海水压力维持平衡。
鲸深潜水吋肺泡中停止气体交换的学说是一个假说。简单地说,由于鲸的肋骨与胸骨、脊椎骨的连接很松弛,胸廓不完全,胸部较柔软,潜水中随外界压力的增大而收缩,肺也随之收缩,水深约到100米以下肺泡就完全收缩起来,不再进行气体交换。气管、支气管中因有骨骼支持,比较坚固,不收缩。肺中的空气就被压回气管、支气管中。这样,氮气也不可能溶解到血液中去,所以鲸不会患潜水病。相反,人在潜水作业吋,需不停的呼吸,肺泡不收缩,一直不断地进行气体交换,结果氧被消耗,氮气就逐渐饱和,若突然浮出水面,血液中的氮气就形成气泡放出来,引起潜水病。