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深海压力那么大,金属潜艇都能压扁,为什么鱼却没事?

2020-09-08  怪罗科普

    作为生物体,我们依赖于一个充满气体的空间(肺)生存,在陆地上,我们的身体内部压力只有一个大气压,这让我们感觉很舒服。

    当我们潜入游泳池底部时,我们的耳朵和鼻子可能会感到疼痛或不舒服。这是因为它们内部含有空气,这种不舒服来自于体内的气囊被水的压力压扁。

    因此,考虑到海洋深处的时候,我们最关注的往往是它的压力水平。海洋深处每增加10米水深就会增加1个大气压。

    例如,在100米水深的地方,压力大约是10个大气压,比海平面的压力大10倍。

    鲸鱼的为什么能在深水中活动?

    到了2000米的深处,在这里将承受相当于地面200倍的压力,大多数靠肺呼吸的生物(像人类)会被压力压碎,一些金属结构的密闭空间也很难在这里保存完好。

    不过,这个深度正好是一些鲸鱼的觅食深度,它们和我们一样用肺呼吸空气,而它们却生活得很好。

    这是因为鲸鱼有一个可折叠的肺,这让它们一次潜入深海近两个小时也不会被压碎。

    潜水时,这些鲸鱼将空气中的氧气储存在血液和肌肉中,而把肺折叠起来不留任何空气。

    它们之所以可以做到这一点,是因为它们的血红蛋白和肌红蛋白分子的含量比其它哺乳动物要高得多,而血红蛋白和肌红蛋白分子可以用来储存氧气。

    另外,这些鲸鱼还能降低它们的心率,暂时阻止血液流向身体的某些部位,这有助于延长氧气的持续时间。

    海洋深处的鱼类如何生存?

    再往深处走,这些只是来觅食的生物就不行了,为了适应更深处的气压,需要进化出一些“更专业的设备”,只有长期在这里的“用户”才能做到这一点。

    在海洋深处,压力是难以想象的,只要足够深,密闭的金属空间(如潜艇)肯定会被压扁。

    但有些生物还是可以在这里生存,这是因为生活在深海的生物体的大部分都是水,而水是很难被压缩的;它们也已经不用像肺或鱼鳔(帮助鱼类上浮下沉的器官)这样充满气体的空间来生存了。

    世界上海洋最深的地方是马里亚纳海沟,在这里最深的地方超过11000米,平均深度也超过了8000米,如果把珠穆朗玛峰放在里面的话,估计连头的露不出来。

    图为:发现海底最深处的鱼

    但是在这里也发现了高级生物——马里亚纳狮子鱼(Pseudoliparis swirei),这种鱼最深可以到达8200的深度。

    这是一个没有空气腔的有机体的极限了(生物极限是-8370米),因为高压也会破坏分子的结构,比如组成生物体的蛋白质等。

    马里亚纳狮子鱼为了适应这种环境进化出一些特殊的结构,比如它的骨头上有缝隙,这可能有助于它平衡内部和外部压力。

    最重要的是所有深海生物都有一种被称作三甲胺N-oxide (TMAO)的有机小分子,这些小分子阻止了生物体内的其他分子被高压力分解(比如膜和蛋白质),而马里亚纳狮子鱼的这种小分子含量非常高。

    有意思的是,这种分子会给鱼带来“鱼腥味”,浅水物种也含有这种物质,但深海物种更多,这是深海物种鱼腥味更重的原因。

    最后

    马里亚纳狮子鱼已经完全是一个“瞎子”了,它的眼睛只是摆设的,这是因为它所处的海洋深度是完全黑暗的,它们适应了这种无光环境。

    其实,深海的环境比我们想象的要糟糕得多,不仅仅只是压力变得巨大而已,那里没有光,很冷,没有多少氧气和很少的食物。

    可以说深海是一个非常难以生存的地方,如果在深海发现一些生物,总是能刷新我们对生物生存能力的认知。

    不过对深海生物的研究很难,因为压力影响化学反应速率(变快),适应了这些压力的生物体在被带到地表进行研究时可能会遇到代谢问题。

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