海洋生物怎么喝淡水(大海上怎么喝到淡水)
导语:海水很咸不能喝!那海洋中的生物,究竟是如何喝到淡水的?
地球上的水资源总储量大约为1.36×1018立方米,虽然看起来很多,但是其中的淡水资源却只占了2.53%左右。所以早在上世纪,世界气象组织就指出,人类在未来会面临淡水危机。
地球上的水资源分布,淡水非常稀缺
而相比人类而言,海洋生物就不会因为缺水感到困扰,因为在我们看来很咸且无法饮用的海水,似乎本身就是它们的“日常饮用水”。
那么,为什么海洋动物能喝海水呢?它们是否有喝淡水的需求?如果有,它们又是如何喝到淡水的呢?
海洋生物是如何喝到淡水的?地球上的淡水虽然相对稀少,但生活在陆地上的生物想要摄取,还是比较容易的。而对于海洋中的生物来说,如果需要淡水,那可能就比较麻烦了。
海洋生物获取淡水是比较困难的
事实上,海洋生物虽然生活在海洋中,周遭环境皆为高盐的海水,但其实它们大部分本身也是需要淡水的,就连大家觉得齁咸的海鱼也不例外。
所以,我们看到的能“吨吨吨”喝海水的大多数海洋生物,并非是真的能喝海水,而是它们通过了某种方法,将需要的水资源,进行淡化处理了。
首先咱们先来看依靠鳃来呼吸的脊椎动物,也就是各种“鱼”。鱼鳃上面有一种特殊的细胞,叫做“泌氯细胞”,它们一般位于鱼鳃的鳃丝表面。
鱼类的鳃丝上有特殊的泌氯细胞
在显微镜下,我们可以看到上面有圆形或者椭圆形的开口,直径大约为12到23微米,而这些开口之内就有大量排列不规则的泌氯细胞。
这些泌氯细胞就是鱼类的“海水淡化器”,它们能够帮助鱼将海水中的盐尽量地过滤,从而维持其体内的渗透压稳定。
据测定,海水硬骨鱼类每天吞饮的海水量可达到体重的7%到35%,吞饮的海水大部分通过肠道吸收并渗入血液中,随海水一同吸入的多余盐分(主要为Na+、K+)则由鳃上的泌盐细胞(氯细胞)排出。
泌氯细胞可以帮硬骨鱼将海水中多余的盐分排出
值得一提的是,通过泌氯细胞获得淡水的,基本都是海洋中的硬骨鱼类。其他的软骨鱼类则会使用其他的方法,既利用体内的尿素来排出海水中的多余盐分。这就意味着,它们获取淡水的方法是“先摄入再过滤排出”。
以软骨鱼当中典型的鲨鱼为例,这家伙的肾脏非常发达,可以对渗入体内的水分进行合理的排出,至于盐分,鲨鱼会通过直肠腺排泄排出。在这种情况下,鲨鱼排出物质的频率其实要比摄入还高。
鲨鱼有着独特的排盐技巧
其次再来看看海洋中的两栖类动物和爬行动物,主要代表就是海龟和海蛇。
先来说说海龟,它们对淡水的需求还是很大的。不同于鱼类的泌氯细胞,海龟的过滤器在自己的眼睛两边,这是它的“盐腺”。当摄入海水之后,它就会利用盐腺排出多余的盐分,从而实现淡化。
海龟眼睛的两边有着排盐的盐腺
当然,如果可以更方便地饮用淡水,海龟也是很乐意的。比如当其上岸产卵的时候,就会适当饮用雨水之类的淡水。
再者看海蛇,相较于海龟,它们鲜少会上岸,因为陆地的环境对其来说是相当危险的。但是它们又需要喝淡水,这样该怎么办呢?
从前人们一直以为,海蛇是依靠舌头下面的盐腺进行排盐的,可是佛罗里达大学的生物学家哈维·利耶怀特在研究黑背海蛇的时候,却发现这些家伙竟然会冲上海滩寻找下雨之后留下的淡水。
黑背海蛇冒险登上海滩是为了获取淡水
研究结果显示,黑背海蛇补充淡水的方式,并不单依靠直接喝海水,因为它们的盐腺太小了,排出盐分的速度相对来说很慢。所以,为了获得更多的淡水,黑背海蛇就会在下雨之后到海滩上收集雨水饮用。
最后就是生活在海洋中的哺乳动物了,这些动物对淡水也是有需求的,并且它们其实和陆地上的哺乳动物差不多,都很难适应海水的盐度。
由于没有硬骨鱼那样特殊的泌氯细胞,肾脏又不像软骨鱼那么强大,所以这类动物基本都会选择“不喝海水”。
海洋中的哺乳动物一般会选择不喝海水
问题是海洋中只有海水啊,如果不喝海水会不会被活活渴死呢?
实际上,不喝海水并不代表就不摄入水分了。因为这些生物可以通过“干饭”来获取淡水,当食物进入它们体内之后,就能够被充分地代谢分解,最终变成它们身体所需的淡水。
需要注意的是,哺乳动物中也存在某些“过滤海水”的佼佼者,比如大家都熟悉的鲸鱼。这家伙不但体型大,肾脏功能也强悍,所以可以在吞入海水之后进行过滤。在自身过滤及饮食摄入的作用下,鲸鱼并不会为淡水不足的问题而困扰。
鲸鱼的肾脏功能使其能够顺利排盐
值得一提的是,除了以上介绍的这些海洋生物,还有一种生物比较特殊,那就是被科学家称之为“广盐性物种”。因为这些家伙,既能在淡水当中生活,也能进入半咸水水域,适应能力非常强。
神奇的“广盐性物种”广盐性物种当中大多数都是鱼类,它们对于水域中盐度的变化,有着很强的适应能力。比如大家都熟悉的长江特有物种中华鲟,这家伙就属于广盐性物种。
中华鲟是广盐性物种
你以为它是淡水鱼,却想不到它在长成幼鲟之后,就会朝着大海奔去,因为淡水当中的营养物质没办法使其跨入另一个生长阶段。
并且这种生物从淡水进入海水和从海水进入淡水,会使用不同的方法进行调节。以从淡水进入海水来说,它们的身体状态会从排水保盐转向排盐保水。在这种情况下,会开启适用于海洋的渗透压调节机制。
此过程中主要有三个调节途径,第一就是吞咽海水,让体内水代谢达到平衡。第二就是减少尿量,因为此时它们肾小管的通透性会增强。第三就是让自己鳃丝上的泌氯细胞发生细胞学变化,简言之就是使用皮质醇让其增生,从而更好地排出盐分。
广盐性物种为了适应淡水和海水,会启用两套调节机制
由此可见,动物们的适应能力是非常强悍的,尤其是广盐性物种,它们体内的这种神奇调节机制,可能是多年演化积累才得到的成果。
不难看出,自然界中许多生物都有“过滤海水然后摄入淡水的好方法”。那难道人类就没有进化出什么优势吗?我们真的一点儿海水都不能喝?
人真的不能喝海水吗?可能大多数人都听过一句话,叫做“喝海水还不如渴死”,这主要是因为海水中的盐度大约是人血液盐度的3到4倍左右,而我们的肾脏又没有这么强悍,在这种情况下,海水摄入产生的盐分,会改变细胞和血液所需的水分,甚至影响人的大脑功能。
人类不能喝海水是因为其中的盐分会改变细胞水分
不过此前有一个叫做阿兰·邦巴尔的生物学家,进行了横渡大西洋的经验,并且验证了如果在海上漂流,可以尝试节制地饮用海水。
简单来说,就是在困境之下,科学地进行水资源分配。将稀缺的淡水和海水混搭起来饮用,这样的话也能够延长生命,提高生存几率!
适当混合海水和淡水后可以饮用一些
可见,人体对海水还是有一定适应性的。不知道在未来淡水真的一滴都不剩的时候,人是否也会进化出海洋生物那种特别的“淡化装置”。
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