海水很咸,不能喝!海里的生物是怎么喝到淡水的?

地球上的水资源总储量约为1.36×1018立方米。虽然看起来很多,但淡水资源仅占2.53%左右。早在上个世纪,世界气象组织就指出,人类未来将面临淡水危机。H1w搜集对生活有用的优质文章

地球上的水资源分布,淡水非常稀缺H1w搜集对生活有用的优质文章

与人类相比,海洋生物并不会缺水,因为对我们来说非常咸且不能饮用的海水似乎是它们的“日常饮用水”。H1w搜集对生活有用的优质文章

那么为什么海洋动物可以喝海水呢?他们需要喝淡水吗?如果是这样,他们是如何获得淡水的?H1w搜集对生活有用的优质文章

海洋动物如何喝淡水?H1w搜集对生活有用的优质文章

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虽然地球上的淡水比较稀缺,但是生活在陆地上的生物却相对容易获得。对于海里的生物来说,如果需要淡水的话,可就比较麻烦了。H1w搜集对生活有用的优质文章

海洋生物更难获得淡水H1w搜集对生活有用的优质文章

事实上,虽然海洋生物生活在海洋中,周围环境是高盐度海水,但它们中的大部分其实本身就需要淡水,甚至是大家认为咸的海鱼。H1w搜集对生活有用的优质文章

所以,我们看到的大多数能“成吨成吨”喝海水的海洋生物,其实并不是真的能喝到海水,而是通过这样那样的方法淡化了它们所需要的水资源。H1w搜集对生活有用的优质文章

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首先我们来看靠鳃呼吸的脊椎动物,也就是各种“鱼”。鱼鳃上有一种特殊的细胞,叫做“产氯细胞”,通常位于鱼鳃的鳃丝表面。H1w搜集对生活有用的优质文章

鱼鳃丝中的氯分泌细胞H1w搜集对生活有用的优质文章

在显微镜下,我们可以看到有直径约50厘米的圆形或椭圆形开口。12~23微米,这些开口内有大量不规则排列的产氯细胞。H1w搜集对生活有用的优质文章

这些产氯细胞是鱼类的“海水淡化器”。它们可以帮助鱼类尽可能地过滤掉海水中的盐分,从而维持体内的渗透压。H1w搜集对生活有用的优质文章

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据测量,硬骨鱼每天可以吞下占其体重7%至35%的海水。大部分被吞咽的海水通过肠道被吸收并进入血液。多余的盐分(主要是Na+、K+)由鳃上的产盐细胞(氯化物细胞)排出体外。H1w搜集对生活有用的优质文章

绿细胞可以帮助硬骨鱼排出海水中多余的盐分H1w搜集对生活有用的优质文章

值得一提的是,海里的硬骨鱼基本上都是通过排氯细胞获取淡水的。其他软骨鱼则采用其他方法,利用体内的尿素排出海水中多余的盐分。这意味着他们获取淡水的方法是“先取后滤”。H1w搜集对生活有用的优质文章

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以典型的软骨鲨为例。这家伙的肾脏非常发达,能够将渗入体内的水分正常排出体外。至于盐分,鲨鱼会通过直肠腺排出体外。在这种情况下,鲨鱼实际上排泄物质的频率高于摄入物质的频率。H1w搜集对生活有用的优质文章

鲨鱼有独特的除盐技巧H1w搜集对生活有用的优质文章

接下来,我们再看看海洋中的两栖爬行动物。最重要的代表是海龟和海蛇。H1w搜集对生活有用的优质文章

先说海龟吧,它们对淡水的需求还是很大的。与鱼类的产氯细胞不同,海龟的眼睛两侧都有过滤器,这是它们的“盐腺”。H1w搜集对生活有用的优质文章

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它消耗海水后,利用盐腺排出多余的盐分,从而实现海水淡化。H1w搜集对生活有用的优质文章

海龟的眼睛两侧都有盐腺,可以排出盐分H1w搜集对生活有用的优质文章

当然,乌龟要是能更方便地喝到淡水就开心了。例如,它上岸产卵时,会适当喝雨水等淡水。H1w搜集对生活有用的优质文章

另外,再看海蛇,相比于海龟,它们很少会到陆地上来,因为陆地环境对它们来说是相当危险的。但是他们需要喝淡水,那怎么办呢?H1w搜集对生活有用的优质文章

过去人们认为海蛇是靠舌头下的盐腺排泄盐分,但当佛罗里达大学的生物学家哈维·利耶怀特研究黑背海蛇时,他发现这些家伙会冲向海滩寻找它们的卵。H1w搜集对生活有用的优质文章

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雨后再次淡水。H1w搜集对生活有用的优质文章

黑背海蛇冒险到海滩上寻找淡水H1w搜集对生活有用的优质文章

研究结果表明,黑背海蛇不仅仅依靠饮用海水来补充淡水,因为它们的盐腺太小,排盐速度相对较慢。因此,为了获得更多的淡水,黑背蛇会在下雨后去海边收集雨水饮用。H1w搜集对生活有用的优质文章

最后,还有生活在海中的哺乳动物。这些动物也需要淡水,它们其实和陆地上的哺乳动物差不多,很难适应海水的盐度。H1w搜集对生活有用的优质文章

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由于没有像硬骨鱼那样特殊的排氯细胞,肾脏也没有软骨鱼强大,所以这些动物基本选择“不喝海水”。H1w搜集对生活有用的优质文章

海中的哺乳动物普遍选择不喝海水H1w搜集对生活有用的优质文章

问题是海洋中只有海水。不喝海水会不会渴死?H1w搜集对生活有用的优质文章

不喝海水并不等于不摄入水。因为这些生物可以通过“干米”获得淡水,当食物进入它们的身体后,可以完全代谢分解,最终成为它们身体所需要的淡水。H1w搜集对生活有用的优质文章

需要注意的是,哺乳动物中也有一些独特的“过滤海水”,比如大家熟知的鲸鱼。H1w搜集对生活有用的优质文章

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这家伙不仅体型大,而且肾脏也很给力,吞下之后还能过滤海水。由于它们自身的过滤和饮食摄入,鲸鱼不会因缺乏淡水而烦恼。H1w搜集对生活有用的优质文章

鲸鱼的肾功能意味着它能均匀地排泄盐分H1w搜集对生活有用的优质文章

值得一提的是,除了上述海洋生物,还有一类生物比较特殊,被科学家称为“宽盐种”。因为这些家伙可以在淡水和咸水中生活,所以它们的适应性很强。神奇的“阔盐鱼种”H1w搜集对生活有用的优质文章

大多数广盐性物种是鱼类,它们对水体盐度的变化有很强的适应能力。H1w搜集对生活有用的优质文章

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比如大家熟悉的长江特有物种中华鲟,就是广盐性物种。H1w搜集对生活有用的优质文章

中华鲟是广盐性物种H1w搜集对生活有用的优质文章

你以为它是一条淡水鱼,没想到它长成一条小鲟鱼后会跑到海里去,因为淡水里的养分不能让它进入另一个生长阶段。H1w搜集对生活有用的优质文章

而这种生物会用不同的方式从淡水适应海水,从海水适应淡水。例如,当它们从淡水进入海水时,它们的物理状态就会从排水保盐转变为保盐水。在这种情况下,适用于海洋的渗透压调节机制被打开。H1w搜集对生活有用的优质文章

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在此过程中存在三个主要的监管途径。首先是吞咽海水,以平衡体内的水分代谢。二是减少尿量,因为此时肾小管的通透性会增加。三是使鳃丝上的产氯细胞发生细胞学变化。简而言之,它使用皮质醇使它们扩散,以更好地排泄盐分。H1w搜集对生活有用的优质文章

为了适应淡水和海水,广盐性物种会使用两套调节机制H1w搜集对生活有用的优质文章

由此可见,动物的适应性是非常强的,尤其是广盐性物种。他们体内这种神奇的调节机制,可能是多年进化积累的结果。H1w搜集对生活有用的优质文章

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不难看出,自然界中的许多生物都有“过滤海水然后得到淡水的好方法”。那么人类在进化上就没有优势吗?海水真的不能喝吗?H1w搜集对生活有用的优质文章

人真的可以喝海水吗?H1w搜集对生活有用的优质文章

大多数人可能都听过这样一句话:“喝了海水还不如渴死”,主要是因为海水的盐度大约是人体血液盐度的3到4倍,而我们的肾脏又没有那么强大,在这种情况下,食用海水产生的盐分会改变细胞和血液所需的水分,甚至会影响人脑的功能。H1w搜集对生活有用的优质文章

人类不能喝海水,因为海水中的盐会改变细胞水分H1w搜集对生活有用的优质文章

然而,横渡大西洋的生物学家艾伦·邦巴尔证实,如果你在海上漂流,请尽量适量饮用海水。H1w搜集对生活有用的优质文章

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简单地说,就是在困难的情况下科学配置水资源。饮用稀缺的淡水和海水的混合物也能延年益寿,增加生存机会!H1w搜集对生活有用的优质文章

适当混合海水和淡水后即可饮用H1w搜集对生活有用的优质文章

由此可见,人体对海水还是有一定的适应能力的。不知道以后会不会一滴淡水都没有了,人们会不会也研发出专门针对海洋生物的“海水淡化装置”。H1w搜集对生活有用的优质文章

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