为啥深海鱼能承受得住几千米的水压但人类却不行?
为啥深海鱼能承受得住几千米的水压但人类却不行?首先我们先了解水压与海水深度的关系分布。我们站在地球表面的气压等于1atm(标准大气压单位),如今进入海水每下降10米就会增加1个大气压。如果到达海洋最深处大约11000米,这是在水上承受气压的1100倍。用一个比方相当于一吨重的小汽车全压在指尖上。这么大的压力不用说是坦克了,就是比坦克更坚硬的东西也会被压扁的。
再谈谈人类的对水压的耐受度:水压对于人类来说感受很明显,在潜水的时候会感到耳膜隐隐作痛。通常人们潜水深度不超过40米,但也有一些极限潜水者通过水肺潜水可以潜入三百米的深水。虽然只有几百米但这对于人类来说是十分了不起的挑战记录了。因为我们一直生活在陆地上身体结构并不适合在深水中活动,难以承受巨大的水压。
那千米深海又生存著哪些鱼类呢?在千米之深的海洋深处竟然也生活着生物,那里的生物不但不贫瘠甚至可以称得上是富裕。科研人员在千米深的海水中见到过人们熟知的虾大王鱿鱼(Giant Squid)和深海大章鱼枪乌贼,还有抹香鲸等。而深海大章鱼被发现在更深的水域深度可超过2000米。在2000~3000米的水深处发现成群的大嘴琵琶鱼,在8000米以下的水层发现仅18厘米大小的新鱼种。

假如人们不是亲眼见到这许多的深海生命体,只听其传言会以为这是天方夜谭。因为这些看起来十分柔弱的生命,首先要经受起数百个大气压力的考验。就拿人们在7000多米的水下看到的小鱼来说,实际上它要承受700多个大气压力。这就是说这条小鱼在我们人手指甲那么大小的面积上,时时刻刻都在承受着700千克的压力。这个压力可以把钢制的坦克压扁。
而令人不可思议的是深海小鱼竟能照样游动自如。在万米深的海渊里人们见到了几厘米的小鱼和虾,这些小鱼虾承受的压力接近一吨重。但是深海鱼类为什么能承受海底如此巨大的压力居然比潜水艇还厉害?

除核潜艇下潜能达千米外,世界一般潜艇下潜300-500米是极限深度。潜艇是由结构和材料及压力舱构成,尽管潜艇的结构非常强固,但是在更深的深度下由于巨大的压力结构材料难以承受并可能发生损坏。
而深海鱼类的环境适应能力则是通过漫长的生理特征进化过程而逐渐形成的,能够在水下高压环境中生存,在更极端的深海环境中生存。而潜艇它有结构和材料,高压的限制性是无法与鲸鱼相媲美的。
原来深海鱼类为适应环境,它的身体的生理机能已经发生了很大变化,这些变化反映在深海鱼的肌肉和骨骼上。由于深海环境的巨大水压作用,鱼的骨骼变得非常薄,而且容易弯曲,肌肉组织变得特别柔韧,纤维组织变得出奇的细密。更有趣的是鱼皮组织变得仅仅是一层非常薄的层膜,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。这就是深海鱼类为什么在如此巨大的压力条件下也不会被压扁的原因。

详如鲸鱼:牠具有一系列适应深海生活的独特生理特征,这些特征包括:
·1.身体形态和生理机能:鲸鱼的身体体型庞大,能够在水中产生足够的浮力,它们的骨骼相对较轻,其中含有大量脂肪组织,这使得它们的体密度较水小,有利于下潜。
·2.肌肉结构和心血管系统:鲸鱼的肌肉结构和心血管系统经过了长期的自然演化,能够适应在潜水过程中产生的高压和低氧环境。
·3.骨骼结构和身体组织的弹性:鲸鱼的骨骼结构和身体组织具有一定的弹性,能够承受外界环境的挤压。
·4.血液中含有大量的血红蛋白和肌红蛋白:这些物质能够帮助鲸鱼在低氧环境下存储和运输氧气,从而延长潜水时间达1小时。

·5.鲸还能在不断增加的压力下对身体中氮气进行处理:这种深水适应性使鲸能够避免氮醉,也可叫作深海晕眩,这是人类根本不具备的深海适应能力。因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。而鲸的鲸脂可以溶解氮气,因而也就能避免氮气侵袭。鲸鱼中的抹香鲸、蓝鲸等物种以其惊人的潜水能力而闻名,其中抹香鲸被记录潜至超过2000米的深度,蓝鲸甚至可以达到超过3000米的深度。这些水下巨兽的身体构造和适应性使它们能够在如此巨大的压力下潜水。
但需注意的是:鲸鱼浮到海表面的过程是非常缓慢的,需逐渐适应的过程才能防止减压带来的巨大痛苦,所以大多数深海海洋鱼类是无法突然被打捞上来的。

相反的人类却不行深潜?人类通常能潜水的极限取决于潜水员的培训和装备,但常规潜水的极限深度约为40至60米。人类在潜深海中时,我们所感受的压力来自于身体内的空气被压缩,我们的耳朵、血管、肺部等器官组织内都有空气存在,都将被巨大的水压破坏。
故人无法深潜,那潜水员快速上浮有何危险?潜水中使用的氧气瓶中的混合气体通常被称为潜水混气,潜水混气的氮氧比例可以因潜水员的需要而有所不同,但比例为32%-36%的氧气和剩余的氮气。这种混气的目的是减缓氮气在组织中的溶解,帮助潜水员延长潜水时间。
若潜水员快速上浮可能涉及一系列危险,其中一些主要包括:
·1.气压伤:在深水中水压随深度增加,快速上浮可能导致水压突然减小,引发气压伤,尤其是如果潜水员没有适时释放体内的氮气。

·2.气泡病:快速上浮可能使潜水员体内的气体不足以适应气压变化从而导致气泡病,这是由于体内溶解的氮气在上浮时迅速膨胀而产生的。根据Henry定律描述了气体在液体中的溶解行为,指出气体溶解在液体中的量与压力成正比,因此随着上浮过程中水压的减小,液体中的氮气分子逐渐解离为气体形式。
当氮气从液态变为气态时微小气泡开始在液体中形成,这些气泡在潜水员上浮的同时会逐渐聚集形成更大的气泡。
·3.缺氧:随着深度减小氧气的浓度也减小,快速上浮可能使潜水员暴露在较低氧气浓度的环境中增加缺氧的风险。
·4.浮力失控:如果潜水员在上浮过程中失去对浮力的控制,可能导致浮力失控影响姿势和平衡。
·5.表面过快:快速达到水面可能导致过快上升,增加溺水和其他水面事故的风险。

总之气压伤或气泡病是由于氮气在体内形成气泡而引起的。当潜水员迅速上浮时,水压减小体内溶解的氮气会从液态转变为气态,形成微小气泡。这些气泡可以在血液组织和关节中形成,导致气压伤或气泡病统称为潜水病。这种病症的严重程度取决于气泡的数量、大小和分布以及它们是否引发了生理学上的问题。
为减少气压伤或气泡病的风险潜水员通常采取缓慢上浮的方式,以使体内的氮气有足够的时间逐渐释放,而不会形成危险的气泡。此外潜水员还可通过使用潜水表,遵循潜水计划和合理控制潜水深度等方式,最小化潜水后期的氮气吸收。为减少这些危险潜水员通常接受专业培训,使用合适的潜水装备并遵循潜水表规划逐渐上浮,以允许体内气体适应水压的变化。