鲸鱼虽然叫鱼,却是海洋中为数不多的哺乳动物。胎生哺乳、以肺呼吸、体温恒定,也算得上和人类有不少的相同点。世界上的鲸鱼大约有种,一般生活在米以上的浅水区,但是也有能在米生活的抹香鲸。
学过物理的人都知道,水压和水深有很大的关系。如果按每增加10米,压强增加一个大气压计算,水下0米的位置,水压可以达到97个大气压。也就是说,在那里你每平方米需要承受吨的重量。这对于人类来说,完全是达不到的。
其实几千米的位置,常规的潜艇外壳也已经达到深潜极限,更别提人类弱小的身躯。可是为什么同样哺乳动物的鲸鱼,却能生活在深海而不被水压压扁呢?鲸鱼的深潜极限又是多少?这还得从鲸鱼的肺说起。
鲸鱼拥有一套和人类完全不同的呼吸系统,它们的肺部能够根据水压灵活变化,以平衡身体内外的压强。当进入深水区时,肺部就会缩小,身体内不会留存很大的空间,压强自然增大,从而也就能承受高水压。
据年的报道,柯氏喙鲸这种鲜为人知的鲸鱼潜水深度高达米,憋气时间超过2小时17分钟,是已知鲸鱼物种两项纪录的保持者。连人们熟知的抹香鲸,最深也能达到米,并且连续憋气一个多小时。
那么问题来了,既然是用肺呼吸,在下潜的一个多小时里,氧气是如何供应的呢?这还要再回到鲸鱼的呼吸方式。鲸鱼是在水面上吸入潜水时所需的空气,然后带着这些空气潜入水底供呼吸之用,而不是呼吸水下的压力化的空气,因此我们才会经常看到鲸鱼跃出水面换气。
而且,首先鲸鱼也不会带着大量的空气潜水,因为它们也用不了这么多。长期进化的特殊呼吸机制已经让它们适应了深水生活。在深潜时,大部分的空气会被从肺部排出,以血液中血红蛋白以及肌肉中的肌血球素和氧气结合作为替代品,为长时间的潜水过程作准备。
与此同时,鲸的动脉网络像一个分流器一样,维持脑部正常的血液供应,同时减少对肌肉血液供应。此外,为进一步减少氧气的消耗量,心率也会随之降低。所有被鲸鱼带入水下的游离气体都在压力下被吸收进坚硬且有厚壁的呼吸系统中。
鲸鱼还能在不断增加的压力下呼吸氮气,这种深水适应性使鲸鱼能够避免氮醉(也可深海晕眩)。这是人类根本不具备的深海适应能力。大量的氮气溶于血液中会对脑细胞产生侵害,导致精神极度陶醉或是极度兴奋,许多的潜水员就是因此命丧水底。
正是由于鲸鱼这种强大的屏气能力,让它们在深海长期潜行也不会发生意外。不过,有得必有失,这种机制让它们都丧失了非自主呼吸能力,所以鲸鱼必须清醒地控制呼吸过程。
不仅要有意识地控制自己的呼吸反射,还要靠自身的意志控制身体浮到水面换气。加上鲸鱼的喷气孔会自动关闭,因此它们还要有意识地自己张开喷气孔。如果它睡着了或被打昏,可能真的就被淹死了。
这或许就是大自然的美丽,它给你关上了一扇门,却给你开了另一扇窗。人类没有潜入深海的能力,却凭借着智慧的大脑到达了鲸鱼也未曾到达的海洋!
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