深海的鱼为什么没被水的压强压死?

我曾经是一个休闲潜水爱好者,你知道人可以下潜多深麽?

压缩空气,标准潜水深度30米,超过30米人会有被氮气麻醉的风险。

纯氧气,可下8米深度,超过8米,纯氧气会有毒性。

特殊混合气体,配合潜水钟,下潜800多米应该没问题,工程潜水我懂的不多。

潜水压力,海平面为1个大气压,每下潜十米增加一个大气压。下潜在装备靠谱的情况下,相对容易,缓慢下潜的时候你的身体内的压力与水压平衡,人即使到达几百米深度也不会有问题。因为我们的身体组织绝大多数是水组成的。

同理鱼也没问题,鱼本来就生活在水里。

问题是,上浮,当人从深水上浮的时候,每上升十米左右,就必须在这个位置停留一段时间,适放血液中溶解的气体,上升太快人的血液会像烧开的水一样沸腾形成血栓致人伤残死亡,下潜的越深上浮就越慢,也就是压力平衡。

鱼也是一样,鱼在深水区没事,压力与身体是平衡的,但是深水鱼不能升到浅水区,鱼没有减压病,但大多数鱼体有,鱼鳔,从深海到浅滩,鱼鳔由于压力不平衡会爆炸,鱼会死亡。咱们常吃的鲅鱼就属于深水鱼,渔船捞上来马上就死,渔民根本不需要上岸来杀死他们。

鲨鱼浅水深水都没事,鲨鱼没有鱼鳔,它一生都需要不停的游动来保持深度,他不游动就会下沉。有的种类的鲨鱼,不会主动呼吸,他需要张着嘴不停的游动让海水流过他的腮获取氧气,或者趴在有洋流的还床上。

只要有氧气有食物,鱼下潜深一些,身体会与水的压力平衡,不会死亡,地球上的生物的身体百分之70是水组成的入水后自然会与水的压力平衡。下潜到深水只是部分器官会变得很小,例如人的肺下潜越深体积越小。

从上面可以看出,鱼不会被水的压力压死。但是反过来,上浮太快绝大多数的鱼会爆炸,被鱼鳔炸死。减压会引起死亡




中学阶段,我们就接触了压强,说的是作用在物体单位面积上的压力叫做压强,或者可以说是压力的作用效果。

那么我们先从最基本的来看,深海鱼所受的压强属于液体压强,液体压强P=ρgh,密度不变,离液面的深度h越大,所受的压强就越大。

再来看什么是深海鱼。一般来讲,水深超过200米的中下层鱼类,常称为深海鱼。按照上述公式,深海鱼会受到至少两百万Pa的压强。

那问题来了,这么大的压强为什么还没压死深海鱼?原因其实很简单,那就是深海鱼体内和体外海水压强处处相等,达成了一个平衡。这和我们人类处在大气压下,却感觉不到大气压在压我们是同样的道理。

实际上,如果把深海鱼拿到人类所处的大气压下,它才会真的受不了,马上会破肚“爆炸”。因为长期以来,深海鱼本身已经适应或者说它体内已经有了那么大的压强,上升到地面之后会形成很大的内外压强差。

同样的道理,人类去深海潜水也不能无限制地去到很深的海里,也因此,深度潜水对人类来说是一个很难的挑战,因为人体内的抗压能力是有限的。

在无装备的情况下,据生理学家计算,人深度潜水的极限在100米左右。而现实中,无装备的情况下人潜水最深记录是113米,有装备记录是332米。

这个问题还可以举个好理解的栗子,一个人长期处于高压力状态下很久,突然没压力了,据说会疯?哈哈,范进中举就是类似例子吧。

再比如,你把一个吹胀的气球压入水中,随着深度的增加,气球就会爆炸。此外,气球充气过度爆炸,也是因为气球内的压力大于大气压,过大气压超过了气球的承受能力,它就爆了呗。

所以,再回到问题本身,只要鱼体内外的压力相等,水的深度并不会限制它的自由,它也不会原地“爆炸”。

当然了,深海鱼之所以体内能有这么大的压强,与它的身体结构也有关系。为了适应环境,深海鱼的身体的生理机能也慢慢发生了很大变化,它们的骨骼非常薄,肌肉组织也特别柔韧,纤维组织则是出奇的细密。更有趣的是,鱼皮组织变得仅仅是一层非常薄的层膜,因为它能使鱼体内的生理组织充满水分,保持体内外压力的平衡 。




为什么深海的鱼类没有被压强压死?相信很多人都想到了上学时学过的内外气压平衡,人类也生活在大气压之下,内外压强平衡,所以感受不到大气的压力,那么生活在深海的鱼类也是一样的吗?这两者看似有相同的道理,但内在原因并不完全一样

深海压强的计算公式是液体的密度乘以9.8N/KG 再乘以深度,这样算下来,深度每增加10米,相当于增加了一个大气压,深海1万米就是1000倍的大气压,这样的深度就连潜水艇都会被压扁,鱼类在这样的压强下能够生存,并不完全是因为内外压强平衡,科学家做过一个实验,把一个敞开的塑料杯沉入深海1500米的深度,这个杯子在深海内上下左右全部都是贯通的,内外压强完全一样,但是将杯子拿上水面以后,杯子已经被压得完全变形了,所以强是对固体形态的物质进行了挤压,相当于在微观层面上进行了挤压,而人类在陆地上的压强相比之下非常小,所以人体可以忽略这种挤压。

来自日本的科学家团队,今年在马里亚纳海沟的8178米深度发现了一种狮子鱼,这是人类见到的最深海洋鱼类。这种鱼类能够对抗超高的压强,是因为深海鱼类在细胞结构上与浅海鱼类完全不同。深海鱼类细胞膜的流动性非常好,这种软性的结构更有利于对高压的环境,如果细胞膜上亲水的磷脂的流动性很差,那么将会和压强形成对抗,细胞膜上的生物通道将会阻塞,影响正常的生理功能。并且深海的鱼类在肌肉和骨骼上都发生了变化,深海鱼的骨骼较少并且柔软容易弯曲,肌肉组织十分紧致柔软,都是被自然选择的结果。

除此以外,深海鱼类的细胞和蛋白质的结构都比较小,更小的体积会受到更小的压迫,因此深海鱼类在对抗高压的环境能力更强,但是如果将深海鱼类捕捞上岸,那么会因为减压而导致内部器官膨胀爆炸而死。




这个问题类似于:站在月球上看,人类在几千公里深的大气层底部,为什么没被这层厚重气垫压死?真空玻璃瓶很容易被这层气垫给压碎,例如钨丝灯泡和老式热水瓶胆。为什么软绵绵的人类更坚强?人和普通玻璃瓶之所以能够幸存,是因为它们内部有空气和液体存在,这些空气和液体的压力抵消了外部压力。反过来想:假如几千公里厚重的大气突然消失,外部气压为零,人、鸡蛋、鱼都会立刻膨胀炸裂。要想不炸裂,大家都必须穿上宇航员走岀飞船在太空行走时穿的用空气或氧气加压的宇航服才行。




谢邀!经过自然进化,深海鱼

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页面更新:2024-04-27

标签:压强   深海   鱼鳔   大气压   深海鱼   深水   鱼类   体内   深度   人类   身体   压力   生物   组织   环境   科学

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