一些潛艇潛水不過才400多米,為何柯式喙鯨可以潛水近3000米?

於寒洛


許多人認為抹香鯨是下潛深度最深的鯨類,其實柯式喙鯨(Ziphius cavirostris)才是。

圖注:成群生活的抹香鯨,圖片來自網絡


抹香鯨創造了最深下潛記錄為海平面以下2250米,但是柯氏喙鯨的記錄卻達到了海平面以下2992米。2014年,生物學家在一頭柯氏喙鯨的身上安裝了追蹤器,這頭柯氏喙鯨帶著追蹤器在加利福尼亞灣潛入了2992米之下的海洋深處,整個潛水過程長達2小時17分鐘,這創造了鯨類下潛的新紀錄,同時也是哺乳動物之中的最深下潛記錄。

圖注:鯨類下潛深度比較,圖片來自網絡


柯氏喙鯨平時很少被我們觀測到,其屬於齒鯨亞目,體長在5至7米之間,體重可達2.5噸。觀測的記錄雖然只有2992米,但是柯氏喙鯨3000米甚至更深的深海之中也是完全可以的。柯氏喙鯨之所以能夠潛入那麼深的海洋深處,與其特殊的身體結構是分不開的。

圖注:生物學家正在測量擱淺的柯氏喙鯨,圖片來自網絡

圖注:躍出海面的柯氏喙鯨,圖片來自網絡


當柯氏喙鯨下潛的時候,其能夠呼吸大量的氧氣,就連呼吸道和肌肉都能夠儲存氧氣;柯氏喙鯨能夠降低新陳代謝的速率,以此減少對於氧氣的消耗;當水中的壓力不斷增大的時候,柯氏喙鯨的身體外形也會出現改變,以適應強大的壓力;我們不確定柯氏喙鯨是否能夠像抹香鯨一樣分泌流質物,將器官包裹起來以面對不斷增加的水壓。


正是由於身體能夠在潛水的時候做出如下的改變和調節,柯氏喙鯨才能夠潛入近3000米的深海之中覓食,這裡生活著它喜歡的頭足綱。

至於人類製造的軍用潛艇,大部分下潛深度都在300至400米之間,這是因為潛艇體積巨大,為硬殼結構,內部需要大量的空間以安裝各種設備。我們研製的深海潛艇和探測器就不同了,但是採用了加厚的外殼,所以能夠下潛至10000米的超深度。

鯨類創造了哺乳動物中的下潛記錄,而人類卻創造了藉助工具儀器所能達到的極限下潛深度,這是其他哺乳動物根本就比不了的。

圖注:中國研製的蛟龍深海探測器下潛深度達到了7062米,圖片來自網絡


古生物探索


柯式喙鯨的潛水記錄最高為2992米,可以抵抗深海強大的水壓、閉氣近2個小時,它們的潛水能力遠遠超過一般潛艇,在於它們特殊的肺部構造和功能。

鯨魚是哺乳動物,靠肺呼吸,肺組織的特點是會因為外界的氣壓膨脹或者萎縮,具有在變化的氣壓環境中生存的能力,不過一般情況下肺部的代償能力有限,而柯氏喙鯨的肺部在深海卻可以自發性地萎縮,肺部萎縮一是可以避免防止因高壓形成的壓縮氧進入血液導致減壓症,一般在它們潛入1000米以下的深海時才會觸發;另一方面是可以抵抗深海的巨大水壓,生物體內無論如何也無法將氣體壓縮至可以抵抗3000米深海壓強的程度,肺部萎縮後,鯨魚就可以靠著肉體構造抵抗壓力,因為生物細胞本身就是高含水的結構,細胞對水也有一定的通透性,以此來平衡體內外的壓力,也就更能抵抗水體壓力。不過柯氏喙鯨肺部的這些功能也並不是無限的,其潛水深度還是有些限制滴。

一般的潛艇為了保護內部的人,內部的氣壓不能太大,外殼更是不透水的金屬結構,只能靠著結構的堅固抵抗深海的壓力,內部的氣體要始終是要小於水體壓力的。如果潛艇使開口的結構,呢不可以灌滿水,水壓實際上就是作用在那構成潛艇殼體的金屬板的兩面上,金屬本身夠硬,金屬板又不是很厚,就能抵抗海水的壓力,泰坦尼克號等沉船沉入海底之後,其結構本身變化並不算很大。但潛艇要是能灌滿水,也就失去了作為人類乘坐的工具的意義。現代的深海潛具的載人部分多是體積較小,殼體數公分厚的球體結構,可以很好地分散潛艇周圍的壓力,體積不大使潛艇上下壓力差較小。

生物是適應環境進化而來,生存的環境決定了生物體構造特點,自然能夠適應其生存的環境,人類製造潛水器卻是根據環境特點製造,只能被動地調整,難以有生物那樣的多樣性。


來看世界呀


中國的深潛器都能達到近8000米,就是為造大型潛艇做先導。


潛望鏡kangjixiang


一個是裝了空氣的瓶子,一個是裝了水的瓶子


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