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海水是咸的,但是生活在海里的“魚(yú)”卻不是咸的?

2023-08-22 15:18
來(lái)源:澎湃新聞·澎湃號(hào)·湃客
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我們都知道,海水是咸的,如果你不小心喝了一口,可能會(huì)覺(jué)得很難受。但是,你有沒(méi)有想過(guò),生活在海里的“魚(yú)”是怎么樣的呢?它們?yōu)槭裁床粫?huì)被海水中的鹽分影響呢?它們的身體是怎么調(diào)節(jié)水鹽平衡的呢?今天,我們就來(lái)探討一下這個(gè)有趣的話題,看看海水魚(yú)和淡水魚(yú)之間的差異和奧秘。

一、海水中有多少鹽分?

首先,我們要了解一下海水中有多少鹽分。海水中的鹽分主要是由各種金屬離子和非金屬離子組成的,其中最多的是鈉離子和氯離子,也就是我們常說(shuō)的食鹽。海水中還有其他的鈣、鎂、硫、碳等離子,這些都會(huì)影響海水的味道和性質(zhì)。一般來(lái)說(shuō),海水中的鹽分濃度大約是3.5%,也就是說(shuō),每升海水中含有35克的鹽分。這個(gè)濃度比人體血液中的鹽分濃度要高出很多,人體血液中的鹽分濃度大約是0.9%。

那么,海水中的鹽分是從哪里來(lái)的呢?其實(shí),海水中的鹽分主要有兩個(gè)來(lái)源:一是陸地上的河流。河流在流經(jīng)土壤、巖石等地表物質(zhì)時(shí),會(huì)溶解其中的一些鹽類,并帶入海洋。二是海底本身的地質(zhì)活動(dòng)。海底有很多火山、熱液等現(xiàn)象,它們也會(huì)釋放出一些鹽類到海水中。這些鹽類在海洋中不斷循環(huán)和交換,形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。

二、為什么生活在海里的“魚(yú)”不是咸的?

既然海水中有那么多鹽分,那么生活在海里的“魚(yú)”為什么不會(huì)變成咸魚(yú)呢?這就涉及到一個(gè)生物學(xué)上的重要概念:滲透壓。滲透壓是指溶液中溶質(zhì)(如鹽)對(duì)溶劑(如水)產(chǎn)生的吸引力。當(dāng)兩種不同濃度的溶液被半透膜(如細(xì)胞膜)隔開(kāi)時(shí),溶劑會(huì)從低濃度溶液向高濃度溶液移動(dòng),直到兩邊達(dá)到平衡。這個(gè)過(guò)程叫做滲透作用。

那么,對(duì)于生活在海里的“魚(yú)”來(lái)說(shuō),它們體內(nèi)細(xì)胞液和外界海水之間就存在著一個(gè)滲透壓差。如果不加以調(diào)節(jié),那么細(xì)胞液中的水分就會(huì)不斷流失到海水中去,導(dǎo)致細(xì)胞脫水和死亡。所以,“魚(yú)”必須要有一套有效的機(jī)制來(lái)保持自己體內(nèi)和外界環(huán)境間的水鹽平衡。這個(gè)機(jī)制主要包括以下幾個(gè)方面:

喝水?!棒~(yú)”通過(guò)主動(dòng)喝水來(lái)補(bǔ)充體內(nèi)失去的水分。但是,喝下的海水中也含有很多鹽分,所以,“魚(yú)”還要通過(guò)其他方式來(lái)排出多余的鹽分。

排鹽?!棒~(yú)”通過(guò)腮和腎臟來(lái)排出多余的鹽分。腮是“魚(yú)”呼吸的器官,它們有很多血管和毛細(xì)血管,可以讓血液和海水進(jìn)行氣體交換。同時(shí),腮上也有一些特殊的細(xì)胞,叫做氯細(xì)胞,它們可以把血液中的鈉離子和氯離子轉(zhuǎn)移到海水中去,從而降低血液中的鹽分濃度。腎臟是“魚(yú)”排泄的器官,它們可以把血液中的多余水分和廢物排出體外,形成尿液。海水魚(yú)的腎臟非常節(jié)約水分,所以它們產(chǎn)生的尿液非常濃縮,含有很高的鹽分。

儲(chǔ)存尿素。尿素是一種含有氮的有機(jī)物,是人和動(dòng)物代謝蛋白質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的廢物。一般來(lái)說(shuō),尿素是有毒的,需要及時(shí)排出體外。但是,對(duì)于一些海水魚(yú)來(lái)說(shuō),尿素卻是一種有用的物質(zhì)。這是因?yàn)槟蛩乜梢栽黾蛹?xì)胞液中的滲透壓,從而減少水分流失到海水中去。所以,一些海水魚(yú)會(huì)在體內(nèi)儲(chǔ)存一定量的尿素,比如鯊魚(yú)和鰩魚(yú)。這些魚(yú)還會(huì)在體內(nèi)合成一種叫做甘露醇的物質(zhì),它可以保護(hù)細(xì)胞免受尿素的損傷。

三、淡水魚(yú)和海水魚(yú)有什么不同?

我們已經(jīng)知道了海水魚(yú)是怎么適應(yīng)海水環(huán)境的,那么淡水魚(yú)呢?淡水魚(yú)生活在淡水中,淡水中的鹽分濃度比海水低得多,甚至比細(xì)胞液還低。這樣一來(lái),淡水魚(yú)就面臨著一個(gè)相反的問(wèn)題:如果不加以調(diào)節(jié),那么外界淡水就會(huì)不斷流入細(xì)胞液中去,導(dǎo)致細(xì)胞過(guò)度充水和破裂。所以,淡水魚(yú)也必須要有一套有效的機(jī)制來(lái)保持自己體內(nèi)和外界環(huán)境間的水鹽平衡。這個(gè)機(jī)制主要包括以下幾個(gè)方面:

不喝水。淡水魚(yú)不需要主動(dòng)喝水來(lái)補(bǔ)充體內(nèi)失去的水分,因?yàn)橥饨绲呀?jīng)足夠了。相反,淡水魚(yú)會(huì)通過(guò)嘴巴和腮把吞進(jìn)去的多余水分吐掉。

吸收鹽分。淡水魚(yú)通過(guò)腮和腎臟來(lái)吸收外界淡水中的少量鹽分。腮上也有氯細(xì)胞,但它們的作用是相反的:它們可以把外界淡水中的鈉離子和氯離子轉(zhuǎn)移到血液中去,從而增加血液中的鹽分濃度。腎臟也有類似的功能,它們可以把血液中的多余水分和廢物排出體外,形成尿液。淡水魚(yú)的腎臟非常浪費(fèi)水分,所以它們產(chǎn)生的尿液非常稀釋,含有很低的鹽分。

不儲(chǔ)存尿素。淡水魚(yú)不需要像海水魚(yú)那樣在體內(nèi)儲(chǔ)存尿素來(lái)增加細(xì)胞液中的滲透壓,因?yàn)橥饨绲呀?jīng)低于細(xì)胞液了。相反,淡水魚(yú)會(huì)把尿素盡快排出體外,以免對(duì)細(xì)胞造成毒害。

通過(guò)以上的分析,我們可以看出,淡水魚(yú)和海水魚(yú)在保持水鹽平衡方面有著截然不同的策略和適應(yīng)性。這些策略和適應(yīng)性是“魚(yú)”在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成的,是“魚(yú)”對(duì)環(huán)境的響應(yīng)和調(diào)節(jié)。當(dāng)然,并不是所有的“魚(yú)”都只能生活在一種水域中,有些“魚(yú)”可以在不同的水域中轉(zhuǎn)換,比如三文魚(yú)和鰻魚(yú)。這些“魚(yú)”有著更復(fù)雜和靈活的機(jī)制來(lái)適應(yīng)不同的水鹽濃度,這就是為什么它們可以在淡水和海水之間遷徙。

 

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