您現在的位置是:首頁 > 藝術
海水很鹹不能喝!那海洋中的生物,究竟是如何喝到淡水的?
如何看生物幾倍體
地球上的水資源總儲量大約為1。36×1018立方米,雖然看起來很多,但是其中的淡水資源卻只佔了
2.53%
左右。所以早在上世紀,世界氣象組織就指出,
人類在未來會面臨淡水危機
。
而相比人類而言,海洋生物就不會因為缺水感到困擾,因為在我們看來很鹹且無法飲用的海水,似乎本身就是它們的“日常飲用水”。
那麼,為什麼海洋動物能喝海水呢?它們是否有喝淡水的需求?如果有,它們又是如何喝到淡水的呢?
海洋生物是如何喝到淡水的?
地球上的淡水雖然相對稀少,但生活在陸地上的生物想要攝取,還是比較容易的。而對於海洋中的生物來說,如果需要淡水,那可能就比較麻煩了。
事實上,
海洋生物雖然生活在海洋中,周遭環境皆為高鹽的海水,但其實它們大部分本身也是需要淡水的
,就連大家覺得齁鹹的海魚也不例外。
所以,我們看到的能“噸噸噸”喝海水的大多數海洋生物,
並非是真的能喝海水,而是它們通過了某種方法,將需要的水資源,進行淡化處理了。
首先咱們先來看
依靠鰓來呼吸的脊椎動物,也就是各種“魚”
。魚鰓上面有一種特殊的細胞,叫作“
泌氯細胞
”,它們一般位於魚鰓的鰓絲表面。
在顯微鏡下,我們可以看到上面有圓形或者橢圓形的開口,直徑大約為12到23微米,而這些開口之內就有大量排列不規則的泌氯細胞。
這些泌氯細胞就是魚類的“海水淡化器”,它們能夠幫助魚將海水中的鹽儘量地過濾,從而維持其體內的滲透壓穩定。
據測定,海水硬骨魚類每天吞飲的海水量可達到體重的7%到35%,吞飲的海水大部分透過腸道吸收並滲入血液中,隨海水一同吸入的多餘鹽分(主要為Na+、K+)則由鰓上的泌鹽細胞(氯細胞)排出。
值得一提的是,透過泌氯細胞獲得淡水的,基本都是海洋中的
硬骨魚類
。其他的軟骨魚類則會使用其他的方法,
既利用體內的尿素來排出海水中的多餘鹽分
。這就意味著,它們獲取淡水的方法是“先攝入再過濾排出”。
以軟骨魚當中典型的
鯊魚
為例,這傢伙的腎臟非常發達,可以對滲入體內的水分進行合理的排出,至於鹽分,
鯊魚會透過直腸腺排洩排出
。在這種情況下,鯊魚排出物質的頻率其實要比攝入還高。
其次再來看看海洋中的兩棲類動物和爬行動物,主要代表就是
海龜和海蛇
。
先來說說海龜,它們對淡水的需求還是很大的。不同於魚類的泌氯細胞,海龜的過濾器在自己的眼睛兩邊,這是它的“
鹽腺
”。當攝入海水之後,它就會利用鹽腺排出多餘的鹽分,從而實現淡化。
當然,如果可以更方便地飲用淡水,海龜也是很樂意的。比如當其上岸產卵的時候,就會適當飲用雨水之類的淡水。
再者看海蛇,相較於海龜,它們鮮少會上岸,因為陸地的環境對其來說是相當危險的。但是它們又需要喝淡水,這樣該怎麼辦呢?
從前人們一直以為,海蛇是依靠舌頭下面的鹽腺進行排鹽的,可是佛羅里達大學的生物學家
哈維·利耶懷特
在研究黑背海蛇的時候,卻發現
這些傢伙竟然會衝上海灘尋找下雨之後留下的淡水。
研究結果顯示,黑背海蛇補充淡水的方式,並不單依靠直接喝海水,因為
它們的鹽腺太小了,排出鹽分的速度相對來說很慢
。所以,為了獲得更多的淡水,黑背海蛇就會在下雨之後到海灘上收集雨水飲用。
最後就是生活在海洋中的
哺乳動物
了,這些動物對淡水也是有需求的,並且它們其實和陸地上的哺乳動物差不多,都很難適應海水的鹽度。
由於沒有硬骨魚那樣特殊的泌氯細胞,腎臟又不像軟骨魚那麼強大,所以這類動物基本都會選擇“
不喝海水
”。
問題是海洋中只有海水啊,如果不喝海水會不會被活活渴死呢?
實際上,不喝海水並不代表就不攝入水分了。因為這些生物可以透過“乾飯”來獲取淡水,當食物進入它們體內之後,就能夠被充分地代謝分解,最終變成它們身體所需的淡水。
需要注意的是,哺乳動物中也存在某些“過濾海水”的佼佼者,比如大家都熟悉的
鯨魚
。這傢伙不但體型大,腎臟功能也強悍,所以可以在吞入海水之後進行過濾。在自身過濾及飲食攝入的作用下,鯨魚並不會為淡水不足的問題而困擾。
值得一提的是,除了以上介紹的這些海洋生物,還有一種生物比較特殊,那就是被科學家稱之為“
廣鹽性物種
”。因為這些傢伙,既能在淡水當中生活,也能進入半鹹水水域,適應能力非常強。
神奇的“廣鹽性物種”
廣鹽性物種當中大多數都是魚類,它們對於水域中鹽度的變化,有著很強的適應能力。
比如大家都熟悉的長江特有物種
中華鱘,
這傢伙就屬於廣鹽性物種。
你以為它是淡水魚,卻想不到它在長成幼鱘之後,就會朝著大海奔去,因為淡水當中的營養物質沒辦法使其跨入另一個生長階段。
並且這種生物從淡水進入海水和從海水進入淡水,會使用不同的方法進行調節。以從淡水進入海水來說,它們的身體狀態會
從排水保鹽轉向排鹽保水。
在這種情況下,會開啟適用於海洋的滲透壓調節機制。
此過程中主要有三個調節途徑,第一就是
吞嚥海水
,讓體內水代謝達到平衡。第二就是
減少尿量
,因為此時它們腎小管的通透性會增強。第三就是
讓自己鰓絲上的泌氯細胞發生細胞學變化
,簡言之就是使用皮質醇讓其增生,從而更好地排出鹽分。
由此可見,動物們的適應能力是非常強悍的,尤其是廣鹽性物種,它們體內的這種神奇調節機制,可能是多年演化積累才得到的成果。
不難看出,自然界中許多生物都有“過濾海水然後攝入淡水的好方法”。那難道人類就沒有進化出什麼優勢嗎?我們真的一點兒海水都不能喝?
人真的不能喝海水嗎?
可能大多數人都聽過一句話,叫作“喝海水還不如渴死”,這主要是因為
海水中的鹽度大約是人血液鹽度的3到4倍左右
,而我們的腎臟又沒有這麼強悍,在這種情況下,海水攝入產生的鹽分,會改變細胞和血液所需的水分,甚至影響人的大腦功能。
不過此前有一個叫作阿蘭·邦巴爾的生物學家,進行了橫渡大西洋的經驗,並且驗證瞭如果在海上漂流,可以嘗試節制地飲用海水。
簡單來說,就是
在困境之下,科學地進行水資源分配。
將稀缺的淡水和海水混搭起來飲用,這樣的話也能夠延長生命,提高生存機率!
可見,人體對海水還是有一定適應性的。不知道在未來淡水真的一滴都不剩的時候,人是否也會進化出海洋生物那種特別的“淡化裝置”。
推薦文章
- 穗莞深城際列車在廣州東站始發,新塘南站在運營初期未有始發列車
“施說高鐵”筆者認為,這意味著穗莞深城際鐵路在運營初期,新塘南站不會開行始發終至深圳機場站的城際動車組列車...
- 賣了自己的車又偷回!這“小聰明”把他們送進了……
1月初趙某回到奉賢后,想到自己最近沒了交通工具出行極不方便,又偶然看到賣電瓶車時留下的備用鑰匙,瞬時貪念大起,有了盜竊的心思,遂於案發當晚來到車輛停放位置用備用鑰匙將電瓶車騎回了家...
- 中年夫妻開米線店,一碗賣一元錢,人氣雖然高,但如何盈利?
案例背景這家米線店的老闆是一對中年夫妻,都說中年人的壓力使最大的,上有老下有小,中間還揹著車貸房貸,這是一個生活壓力最大的年齡層,我剛認識這對夫妻倆還是在一個寒風泠泠的晚上,那時候將近10點左右的樣子,冬天天氣冷,路上行人比較少,大家都關店...