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第227期  總第6055期  2021年09月13日  星期一
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深海水壓那么大,深海魚類為何能夠存活
來源:本站原創 作者:admin 發布日期:2021-09-13 14:25:05

生活在海面下大約8000米處的馬里亞納獅子魚,是目前人們發現的“最深的深海魚”。作為對比,人類潛水的深度一般都在10~20米,最極限的深度也不過300多米。要知道,在水下8000米處,靜水壓大約是800個大氣壓強,相當于一頭成年公牛站在你的指甲蓋上。那么,深海魚是如何承受如此巨大的壓力的?難道是因為它們心態好嗎?

 

宏觀:舍棄魚鰾,改變身體結構


隨著水深的增加,靜水壓會遠遠大于大氣壓,周圍的水會向內擠壓充氣的物體。


大部分硬骨魚體內都有一個充氣的魚鰾,從某種意義上來看,它們就是充氣的物體。對生活在淺海的硬骨魚來說,魚鰾是它們非常重要的一個結構,可以幫助它們調整浮力,從而實現上浮或者下潛。但對深海魚來說,充滿氣的魚鰾無異于一個脆弱的氣球,外部巨大的水壓會毫無保留地擠壓、蹂躪這個“氣球”,直到它炸成碎片為止。


科學家發現,很多深海魚在進化的過程中索性舍棄了魚鰾這個危險的結構,轉而依靠某些脂類來提供浮力。


為了適應深海生活,除了舍棄魚鰾外,深海魚還做出了很多必要的妥協。它們的骨骼和肌肉含量都比較少,骨骼非常薄,容易彎曲,大多為具有韌性的軟骨,比硬骨頭更抗壓;肌肉組織特別柔韌,纖維組織也出奇的細密,脂質和膠質相對較多,能更好地幫助魚類對抗巨大的壓力。


這樣的身體結構還有一個好處,較低比例的骨骼和肌肉能降低深海魚的能量消耗,而高比例的脂質則能夠儲存更多的能量,這對身處營養貧瘠、氧氣稀薄環境中的深海魚來說至關重要。更有趣的是,深海魚魚皮組織變成了非常薄的層膜,這使魚體內的生理組織充滿水分,有助于保持體內外壓力平衡。


此外,深海魚的眼睛也變得非常奇特。一般魚的眼睛,多生長在頭的兩側,而有一種深海魚的眼睛卻長在頭的背部。從正面看,兩只大眼眶簡直就像是豎起來的兩只電燈泡。而從上往下看,兩只眼睛又像兩個大圓圈,占據著頭部的“要塞”部位。奇特的眼睛結構,幾乎是深海魚的一個共同生理特征。


微觀:抗壓能力深入細胞膜


靜水壓無孔不入,深海魚的微觀結構也會受到攻擊。


細胞膜是控制物質進出細胞的重要關口,高壓環境下,細胞膜的流動性會降低,細胞膜會變得很硬,導致物質進出細胞更加困難。一旦細胞外的營養物質無法進入細胞,細胞內產生的廢物難以運出細胞,生物將無法生存下去。


科學家發現,深海魚的細胞膜能在高壓環境下保持較高水平的流動性,即使身處高壓環境仍然擁有柔軟的細胞膜,提高物質運輸的效率。深海魚一旦被捕撈上岸,它的細胞結構就會隨之破壞。因為當它身處低壓環境中時,細胞膜的流動性就有些過強,細胞膜過軟,導致細胞很容易壞掉。


細胞膜并不是唯一受到高壓影響的物質,對生物的生存至關重要的蛋白質也難以逃脫這無處不在的壓力。一般來說,受高壓影響,蛋白質結構會發生改變,功能也會喪失。而深海魚為了對抗高壓,體內的蛋白質三級結構會發生改變,加強蛋白質結構的剛性,提高對高壓環境的適應性。


還有研究發現,深海魚體內一種非常重要的蛋白質穩定劑——氧化三甲胺的含量遠高于淺海魚,它能夠幫助細胞內的蛋白質維持原有的結構和功能,從而保證細胞的活性。


我們對深海仍知之甚少,期待越來越先進的潛水器為我們揭開深海的面紗。同時,同學們也要向深海魚學習,積極應對挑戰,提高抗壓能力!

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