会游泳的小伙伴可能都有这样的经验,当憋足了气往水下潜时,会感觉耳朵里面很疼,而从3米多的水下迅速上浮到水面,又会感觉肺部明显发胀,尤其从7米多的水下猛地浮到水面时,会感觉肺部如撕裂般疼痛。
这些感觉,都是由水的压力变化引起的。在海洋里,水深每增加10米,水压就会增加一个大气压,因此,深海生物承受的水压是巨大的。那么,深海动物是如何抵抗巨大的压力的?它们到了浅海或者海面上,身体会不会爆裂呢?
一个物体是否会因为外部压力变化而爆破或者瘪陷,取决于该物体是否同时具备囊状构造且内外没有通道可以传递压力,并且囊状构造的材质是否坚韧到足以抵抗压力的变化。
深海动物的身体构造都是内外通透的。例如蠕虫类的动物海参,其身体是一个囊状,但有口和肛门两个通道使其皮囊内外相通,这样深海水压虽然很大,但海参身体内外的压力是相同的,因此即使到了浅海或者海面,其身体内外的压力同时变小,内外压仍然相同,故不会爆裂。
再如,冷泉生物群落的优势种深海贻贝,其两片外壳在铰合处的旁边有一个很大的缝隙,允许海水通过,可传递压力使壳内外的水压平衡,因此无论它们在深海还是浅海,都不会胀碎外壳。甲壳动物的虾类和蟹类,其甲壳与身体的结合处本来就有很多软组织作为通道,平衡身体内外的水压。而海绵动物、腔肠动物等,其身体上有大量的小孔作为通道,也不会因此而受到损伤。至于动物体最小的组织单元细胞,虽然是一个微型的囊状体,但其细胞膜上也有无数的小孔作为物质交换的通道,可以传递水压使细胞内外的压力平衡。
即使是海洋中的庞然大物抹香鲸,为了追踪猎物,可以在几十分钟内一口气从海面潜到2000多米的深海,是绝对的潜水冠军,然而外部水压变化巨大但抹香鲸却毫发无损。虽然抹香鲸与人类一样,也是用肺呼吸,但抹香鲸已经适应了海洋的捕猎生活,在上浮时有特殊的释放肺部空气压力的机制,因此不会因为水压变化而损伤肺部。
抹香鲸上浮的同时喷水以平衡身体内外的压力
潜水提示
我们都知道,水的压力随着水深的加大而增大,因此当你往下潜时,耳部会由于水压变大压迫内耳而感觉不舒服;而当你往上浮时,由于深水时的肺部受压较大,体积变小,随着上浮,水压变小,肺部空气受到的压力突然变小而膨胀,因此会使你的肺部有胀饱感。如果从海面10米以下的水深处突然上浮到水面,人的肺部很容易受伤,因此潜水上浮时,应尽量缓慢,使肺部空气慢慢失压,就不会造成太大损伤了。
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