一些潜艇潜水不过才400多米,为何柯式喙鲸可以潜水近3000米?

于寒洛


许多人认为抹香鲸是下潜深度最深的鲸类,其实柯式喙鲸(Ziphius cavirostris)才是。

图注:成群生活的抹香鲸,图片来自网络


抹香鲸创造了最深下潜记录为海平面以下2250米,但是柯氏喙鲸的记录却达到了海平面以下2992米。2014年,生物学家在一头柯氏喙鲸的身上安装了追踪器,这头柯氏喙鲸带着追踪器在加利福尼亚湾潜入了2992米之下的海洋深处,整个潜水过程长达2小时17分钟,这创造了鲸类下潜的新纪录,同时也是哺乳动物之中的最深下潜记录。

图注:鲸类下潜深度比较,图片来自网络


柯氏喙鲸平时很少被我们观测到,其属于齿鲸亚目,体长在5至7米之间,体重可达2.5吨。观测的记录虽然只有2992米,但是柯氏喙鲸3000米甚至更深的深海之中也是完全可以的。柯氏喙鲸之所以能够潜入那么深的海洋深处,与其特殊的身体结构是分不开的。

图注:生物学家正在测量搁浅的柯氏喙鲸,图片来自网络

图注:跃出海面的柯氏喙鲸,图片来自网络


当柯氏喙鲸下潜的时候,其能够呼吸大量的氧气,就连呼吸道和肌肉都能够储存氧气;柯氏喙鲸能够降低新陈代谢的速率,以此减少对于氧气的消耗;当水中的压力不断增大的时候,柯氏喙鲸的身体外形也会出现改变,以适应强大的压力;我们不确定柯氏喙鲸是否能够像抹香鲸一样分泌流质物,将器官包裹起来以面对不断增加的水压。


正是由于身体能够在潜水的时候做出如下的改变和调节,柯氏喙鲸才能够潜入近3000米的深海之中觅食,这里生活着它喜欢的头足纲。

至于人类制造的军用潜艇,大部分下潜深度都在300至400米之间,这是因为潜艇体积巨大,为硬壳结构,内部需要大量的空间以安装各种设备。我们研制的深海潜艇和探测器就不同了,但是采用了加厚的外壳,所以能够下潜至10000米的超深度。

鲸类创造了哺乳动物中的下潜记录,而人类却创造了借助工具仪器所能达到的极限下潜深度,这是其他哺乳动物根本就比不了的。

图注:中国研制的蛟龙深海探测器下潜深度达到了7062米,图片来自网络


古生物探索


柯式喙鲸的潜水记录最高为2992米,可以抵抗深海强大的水压、闭气近2个小时,它们的潜水能力远远超过一般潜艇,在于它们特殊的肺部构造和功能。

鲸鱼是哺乳动物,靠肺呼吸,肺组织的特点是会因为外界的气压膨胀或者萎缩,具有在变化的气压环境中生存的能力,不过一般情况下肺部的代偿能力有限,而柯氏喙鲸的肺部在深海却可以自发性地萎缩,肺部萎缩一是可以避免防止因高压形成的压缩氧进入血液导致减压症,一般在它们潜入1000米以下的深海时才会触发;另一方面是可以抵抗深海的巨大水压,生物体内无论如何也无法将气体压缩至可以抵抗3000米深海压强的程度,肺部萎缩后,鲸鱼就可以靠着肉体构造抵抗压力,因为生物细胞本身就是高含水的结构,细胞对水也有一定的通透性,以此来平衡体内外的压力,也就更能抵抗水体压力。不过柯氏喙鲸肺部的这些功能也并不是无限的,其潜水深度还是有些限制滴。

一般的潜艇为了保护内部的人,内部的气压不能太大,外壳更是不透水的金属结构,只能靠着结构的坚固抵抗深海的压力,内部的气体要始终是要小于水体压力的。如果潜艇使开口的结构,呢不可以灌满水,水压实际上就是作用在那构成潜艇壳体的金属板的两面上,金属本身够硬,金属板又不是很厚,就能抵抗海水的压力,泰坦尼克号等沉船沉入海底之后,其结构本身变化并不算很大。但潜艇要是能灌满水,也就失去了作为人类乘坐的工具的意义。现代的深海潜具的载人部分多是体积较小,壳体数公分厚的球体结构,可以很好地分散潜艇周围的压力,体积不大使潜艇上下压力差较小。

生物是适应环境进化而来,生存的环境决定了生物体构造特点,自然能够适应其生存的环境,人类制造潜水器却是根据环境特点制造,只能被动地调整,难以有生物那样的多样性。


来看世界呀


中国的深潜器都能达到近8000米,就是为造大型潜艇做先导。


潜望镜kangjixiang


一个是装了空气的瓶子,一个是装了水的瓶子


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