2016年05月27日 星期五
■第二看台
海兽长时间潜入深海的秘密
文·魏德勇

    不借助任何装置的潜水员,一般只能潜到水下五六十米的深度。海兽的潜水本领比人类高得多。所谓海兽,是指海洋中的胎生哺乳类动物、它们用肺呼吸、体温恒定、身体呈流线型,且前肢特化为鳍状,如鲸类、海狮、海豹等。全世界共有130多种海兽。

    由于摄取食物不同,海兽潜水的深度也各不相同。海豚以各种鱼类为食,可下潜到100—300米,时间可达4—5分钟。抹香鲸捕食深海大王乌贼,最深可下潜至千米深。从潜水深度、时间来看,海兽都堪称动物界的“潜水冠军”。

    那么海兽是如何做到长时间潜入深海的呢?

    生命离不开氧,海兽也一样。海兽和鱼类不同,海兽没有鳃,不能直接从海水中摄取氧。因此,为了潜水的需要,海兽下潜时体内必须储备所需的氧,由此可见,海兽体内的储氧能力比陆生兽类要强得多。科学家研究证明,海兽的储氧途径主要有两种。一种是把氧存在血液中。比如,斑海豹潜水时,有时是呼气后潜水,有时是吸气后潜水,这说明它们在潜水过程中,肺中的储氧量并不是主要的,而是通过血液来进行的。海兽的血量为体重的15%左右,陆生兽类则约8%。因此,海兽的血液是天生的“氧气仓库”。另外,海兽的肌肉也具有储氧作用。海兽肌肉中所含呼吸色素要比陆生兽类高出许多倍,储氧量可占全身储氧量的50%。

    常识告诉我们,潜水越深,潜水者所受的压力就越大。如果海兽下潜到千米下的海水深处,它所承受的压力将达数百个大气压。海兽为什么有如此高的耐压性呢?原来,为适应环境,海兽的身体生理机能已经发生了很大变化。这些变化具体表现在骨骼和肌肉上。比如,由于深海环境的巨大水压作用,海兽的骨骼变得容易弯曲,肌肉组织变得特别柔韧,纤维组织变得出奇细密。此外,海兽身体内外压力是一样的, 各种组织如细胞膜之类的内外压力在一定范围内可以传递,就像一个不盖盖子的瓶子,无论放到多深的水中,都不会变形。

    此外,海兽的胸部等处还有许多特殊的血管网,静脉管里有许多活瓣,在短时间内可积蓄大量血液。当需要潜水时,海兽全身血管收缩,产生大量过剩血液。通过这种储存方式,减轻了心脏负担,填补了因肺气被压缩而形成的胸腔空间,提高了潜水适应性。

    人潜水时,需要不断补充空气,由于肺泡不收缩,氧气会溶解到血液中。而当人从深海回到岸上,周围的压力突然下降,体内的氮气形成气泡,气泡进一步积累到关节处,从而会引起膝部、肘部、髋部或肩部痛疼,这就是潜水病。那么海兽在深海里上上下下为什么没有潜水病呢?主要是因为它们的胸部会随外界压力的增加而收缩,肺也会随着缩小,肺泡自然变厚,气体交换停止。这样氧气不会溶解于血液中,海兽便不会患潜水病。(转自蝌蚪五线谱)  

京ICP备06005116