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海水那么咸鱼儿们咋“喝水”

齐鲁晚报     2022年12月02日
  记者 于梅君
  水是地球的生命之源,但这个“水”主要是“淡水”,毕竟太咸的海水并不能直接用来解渴。不过,生活在海洋中的生物就没法像人类这么挑剔了,哪怕知道海水很咸,也只能硬着头皮喝。那么,在“喝海水”这方面,海洋生物都有哪些“独门绝技”?
为啥喝海水长大的鱼 并非都是“咸鱼”
  人为啥不能直接喝海水?众所周知,海水中含有很多化学元素及矿物质,含量最多的是氯化钠,即食盐。通常,1000克海水中含有盐分35克,每1立方公里海水中,就含有3000多万吨食盐,所以海水又苦又咸。
  人类肾脏排泄功能有限,一般排泄盐的浓度不超过2%,而海水含盐量高达3.5%,如果喝了100克海水,那么,人体为了排出100克海水中含有的盐类,就要排出150克左右水分。所以,饮用海水的人,不仅补充不到水分,反而脱水加快,最终造成死亡。据统计,海上遇难人员中,饮海水的人,比不饮海水的死亡率高12倍。  实际上,哪怕是海洋鱼类,天天饮用盐分极高的海水也是顶不住的,因此它们学会了通过自己的身体来“淡化海水”。
  对于海洋硬骨鱼类而言,鱼鳃中都有一种名为“泌氯细胞”的东西,它是鱼类装在鳃部的“海水淡化器”。当海水流经鳃部时,“泌氯细胞”就开始发挥作用,通过分泌氯化物的形式,将经由血液运输而来的过多盐分排出体外。当然,这种净化也不是百分之百,所以不少鱼类还会积极使用肾脏进行代谢,将多余的盐分排出去。
  不仅如此,海鱼还能通过“电渗膜法”淡化海水。海鱼的表皮黏膜、口腔黏膜和内腔黏膜,都是一种半渗透膜,当鱼喝进海水时,海水被口腔黏膜和内腔黏膜隔离在腔内,通过呼吸时的压差,使水分子渗透过黏膜进入体内,而盐分无法通过,则被排出体外。
  如果有少量盐分进入体内时,鱼类还可通过自身生物电作用,将水分子中的氯化钠电离,形成正负离子后渗出黏膜外。现在人类使用的海水淡化器,就是科学家根据海洋鱼类的“电渗膜法”原理研究出来的。通过各种“排盐大法”,海鱼虽然天天喝海水,被捕获端上餐桌后,吃起来却不像海水那样咸。

鲸鱼等海洋哺乳动物 渴了如何喝水
  海洋里除了鱼类,还生存着以食鱼为生的海洋哺乳动物,它们也需要饮用淡水吗?答案是肯定的。海洋哺乳动物的体液含盐量与陆地上的“亲戚”没有不同,只有海水的1/4,饮用海水会给肾脏带来沉重负担,所以它们一般不喝海水。
  不过,它们可以通过食物获取水分,并且可以通过食物的代谢分解,在体内产生水。以鱼类为食的海洋哺乳动物,其食物含盐量与其自身血液相似,从而避免了排盐问题。
  以鲸鱼为例,作为海洋哺乳生物,它们并不需要喝海水,这当然不是说它们不需要水,而是它们生活在海洋中,成天泡在海水中,并不像生活在陆地上的动物一样,需要通过汗水来散热,对于水的需求量相对很小。
  其次,鲸鱼有其他渠道获取足够多的淡水,一方面是通过吞食其他动物,获得动物体内的水分;另一方面就是通过分解食物获得水分。当食物进入鲸鱼体内时,新陈代谢系统能将食物(脂肪、蛋白质和碳水化合物)分解成营养物质,然后再将这些营养物质分解成能量和水。
  以脂肪为例,每代谢100克脂肪,可以获取107—110克水。这种通过新陈代谢食物来获取的水叫代谢水,实际上,很多动物都是通过这种方式来获取水分的,比如一些候鸟能够一直飞行不落地,在空中它们就是凭代谢水生存。还有一些生活在沙漠中的动物,也是一辈子不喝水,单单依赖代谢水生活。
  不过,鲸鱼虽然不会主动喝海水,但它们生活在海洋中,不可避免会喝进一些,少量海水不会对鲸鱼造成伤害,它的肾脏早就进化得能应对海水,可过滤掉海水中的盐分,鲸鱼尿液中盐分含量至少是海水的2倍以上。

海龟靠流泪排盐,海蛇靠雨水生活
  人们经常看到海龟在岸边孵卵,而且会不时流下眼泪,这是为什么?
  科学家表示,海龟之所以流泪,是因为泪腺会分泌一种叫“角蛋白”(即胶原蛋白)的物质。角蛋白能将水变成凝胶状。测试海龟眼泪的组成,可以看到眼泪中含有大量盐分。
  海龟确实会饮用海水,但在其眼窝后有一个排盐腺(盐腺),这种腺体位于眼球后1/3处、角膜前和晶状体上。它的功能就是把身体里的水分排出体外,以维持体温。当海水变冷时,它便开始进行排水运动。通过盐腺,能把多余盐分快速分泌排出体外。盐腺分泌出的盐液沿着眼睛边缘流动,看起来像海龟在哭泣。
  这也是为什么许多人看到海龟爬上陆地时总是“眼含泪水”,这倒真不是它们对这土地爱得深沉,只是在单纯排盐罢了。
  生活在海洋深处的海蛇,是如何喝到淡水的呢?科学家认为,它们主要依赖雨水。降雨时,海洋表面往往会聚集一层尚未与海水混合的雨水,海蛇便通过饮用海洋表面的雨水,一次性将水分补足,这样它们能忍受长达六个月的干渴。
  实验也证实了这种观点。科学家在不同时期捕获了很多条海蛇,并在实验室中为它们提供淡水。结果发现,雨季来临前捕获的海蛇,80%会喝科学家提供的淡水,而雨季之后捕获的海蛇,却只有13%会喝提供的淡水。这说明降雨会解决海蛇的脱水问题,经历了雨季的海蛇,已通过雨水补足了水分,便不再饮用实验室提供的淡水。
  科学家表示,这项新研究解释了为什么海蛇在降雨量充沛的地区较为常见。

海鸟嘴漏了?为啥一边喝水一边吐
  自然界中有些生物虽然不是生活在海中,但不可避免地需要饮用海水,比如各种海鸟。那么,它们如何除去海水中的盐分?
  不少人发现,海鸥和信天翁等海鸟在海边喝水时,往往一边喝一边向外渗漏。事实上,漏下来的水并不是从海鸟嘴里漏下来的,而是从鼻子流下来的。 
  海鸟鼻部结构不同于其他鸟类,它的鼻孔像管道一样,在鼻子四周有“盐腺”,喝进嘴里的海水经过盐腺过滤后,再把淡化后的水吞下去,剩下的浓盐液经鼻管流出,因此海鸟在饮水时,会漏出多余的盐分黏液,当水滴变大之后,摇摇头便可摆脱盐水。
  美国科学家发现,海鸥在饮用海水时,还会使用其自身进化出的反渗透生物膜器官,利用口腔中的压力,把水分子通过嗉囊位置的一层薄膜挤压进身体,从而过滤转为淡水,再把含有盐分杂质的水排出,以此喝海水解渴。而海鸥喉管中的这层黏膜组织,就是反渗透膜的原型,如今被广泛应用于海水淡化等领域。


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