深海壓力那麼大,金屬都能壓扁,為什麼魚卻沒事?

乖乖我滴親孃舅


科學家在地球上8145米的深海地區發現有魚類的存在。在這樣的深海地區生存條件極為殘酷。這裡沒有陽光,寒冷黑暗,缺乏氧氣。更為殘酷的是在這裡生活就要承受著800多個地球標準大氣壓的壓力。這些魚類為什麼會沒事呢?

海水的壓力是隨著海水深度的增加而升高的。海水深度每增加10米,海水壓力就會增加一個大氣壓。一般人自由潛水的深度也就是大約40米的樣子,再深的話人類有些承受不住了,用鋼鐵打造的潛水艇潛水的深度要深一些,但是目前最大潛水深度也只在1250米左右,在往下潛的話,潛艇也會有被壓扁的危險。

相比之下,一些魚類卻能夠在8000米以下是深海生存,這無疑是一個了不起的奇蹟。人類和潛艇為什麼不能下潛的太深呢?這是因為壓力差造成的。以潛艇為例,潛艇的外殼是鋼鐵製造的,十分堅硬,抗壓能力非常的強,但是內部確實空的。因為要滿足人類的正常活動需要,潛艇的內部充滿了空氣,而潛艇在下潛時,外部的海水壓力和內部空氣壓力產生了非常大的壓力差,當達到深度極限時,潛艇的外殼就無法承受巨大的壓力差,因而就會發生破損,被壓扁。

如果潛艇中沒有人,灌滿了水沉到海底的話,無論它下沉多深,都不會被壓扁的。因為這時的潛艇內外都充滿了水,內外壓力都是相同的。

再來說說這些頑強的深海魚類。深海魚類祖祖輩輩都生活在深海中,它們的身體早已發生了巨大的改變來適應深海的海水壓力。生活在深海的魚的骨骼已經變得非常的薄,而且很容易彎曲,肌肉組織也變得特別柔韌,皮膚也變成了一層薄膜,體內的生理組織充滿了水分來保持體內外的壓力平衡。

身體內充滿水分,讓自己看上去就像一團魚形的水,這就是為什麼這些深海魚類在這麼大的壓力下沒有沒壓扁的原因。


兔斯基聊科學



人類游泳通常不建議到50米以下,但人類最深的潛水實際上是300米,這太不可思議了!在那個深度,壓力很大,但與更深的深度相比,這算不了什麼。很難相信有些生物可以不被壓碎而生存下來,有許多魚類和海洋生物可以在水下3000米處存活!



在海底,人體會在極度的壓力下被壓碎,我們的耳膜會破裂,我們的肺會充滿血液然後不能呼吸,窒息會是瞬間的。事實上,這一系列可怕的事件只會發生在水面下1000米的地方,更不用說在幾公里以下的黑暗了。



儘管人類在這些深度的壓力面前很脆弱,但是海葵、蠕蟲、魚類、鯨魚、海豹、螃蟹和成千上萬的其他海洋生物能毫不猶豫地承受著壓力。雖然這似乎不可能,但請記住壓力就是平衡。



當人類潛入水下時,我們感覺到的壓力來自於我們體內被壓縮的空氣。我們的耳朵和鼻竇裡有空氣,還有肺和血管。水壓會很高,導致空氣在器官系統和組織中壓縮。



然而,水是不可壓縮的——這是氣體和液體的主要區別之一。魚體內沒有可以壓縮的氣孔,主要由水組成,所以壓力差保持平衡。



然而,魚類並不是唯一在如此深度發現的生物。一些鯨魚、海豹和其他鯨目動物能夠潛入近3000米的深度。這些生物的肺和血管系統與人類有些相似,這怎麼可能?



對於抹香鯨這種可以說是潛水最深的鯨類動物(不到3000米),壓力無疑是一個問題,但它們進化出適應深海生活方式的能力。例如,這些深海哺乳生物的肺是完全可壓縮的,這意味著它們可以迫使肺中的所有氣體進入血液和肌肉,在那裡,氣體在壓力下基本上可以溶解。這些器官已經適應容納更多的肌紅蛋白(肌肉中的儲氧蛋白)和血紅蛋白。



肺的壓縮也阻止了肺泡的氣體交換,從而阻止了氮氣進入血流,如果人類深海潛水員從很深的地方升得太快,這將導致肺氣腫。本質上,當溶解的氣體以氣泡的形式出現在人類血液中時,這可能是有害的,甚至是致命的。許多深海潛水生物自然學會了如何在水中緩慢上升,像人類一樣減壓以防止這種痛苦的狀況。



如果沒有體腔和組織中的氣孔,深海生物不再像我們的身體一樣容易受到壓力的影響。此外,雖然有些生物的耳道中確實有空氣(有些甚至在它們的頭腔中有鼻竇),但是排列在這些腔中的組織通常是高度柔性的,並且容易膨脹,從而擠出空氣並防止壓差。



在一定深度以下,具有複雜器官系統的高級生物(除了海葵、蠕蟲和某些節肢動物)根本無法生存。允許魚類潛入7500米深處的是一種叫做氧化三甲胺的特別親水的物質,這種物質可以防止蛋白質和其他重要分子在強烈的外部壓力下在體內變形和壓縮。



然而,在更極端的深度,這種分子不再能保護魚類免受這種基本的生理壓力,所以魚類和海洋生物的深度是有限制的。對於那些確實存在於海底的奇異生物來說,研究是非常困難的,因為當它們被帶到海面時,大多數都會因為缺乏壓力而死亡。它們的膜是如此獨特地適應,以至於除了極端的壓力之外,它們不能保持身體的完整性。


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內外壓強相等?不存在的,內外壓強相等的前提是你要能夠承受住那麼大的壓強才行,上圖中左邊是1個大氣壓下的塑料杯,右邊是深海1500米也就是150個大氣壓下的塑料杯,很明顯深海1500米對於塑料杯來說,杯內和杯外都是一樣的壓強,因為它沒能承受住那麼大的壓強而被壓扁了。我們能看到一些深海魚類,動輒生活在深海8000多米的深度,這裡相當於800多倍的大氣壓,相當於北京地鐵晚高峰13萬倍的壓強,換成是人類早被壓成肉泥了。

深海魚能抵抗那麼高的壓強是因為它們細胞的組成結構和淺水魚有很大區別。(1)科學家發現深海魚類細胞膜上鑲嵌的蛋白質體積更小,數量更多,從細胞構成上將結構變小,有利於對抗海水壓強。(2)深海魚細胞膜上的磷脂大多都由不飽和脂肪酸來構建的,磷脂的流動性會更高,更舒展,也有利於抵抗高壓環境。(3)魚鰾內的氣體容易受到水壓壓迫,所以深海魚體內沒有魚鰾。

(4)深海魚一般體態較為柔軟,避免了皮膚和海水對峙,也是對抗高壓的一種方式。

人類目前為止發現的最深的海洋生物是在2014年,位於馬裡亞納海溝8145米發現的一種軟體魚類。這類深海魚已經從細胞組成上和淺水魚有了巨大差異,如果將深海魚捕撈上岸,由於外部氣壓太小,細胞內的物質會滲出,深海魚很快就會死亡。


科學薛定諤的貓


首先必須糾正一點,深海壓力那麼大,金屬都能壓扁這句話是不嚴謹的!

所謂壓扁金的意思應該是例如未開封的易拉罐,直接扔進海里,隨著深度的增加,壓力逐間增大,最後易拉罐破裂。但是如果是已經打開過的易拉罐,或者說固體金屬就根本不存在被壓扁的可能。就算壓扁也只是壓縮了金屬內部的空間而已。

為了海底壓力如此大

為什麼隨著海洋深度的增加,壓力會越來越大呢?


其實海底壓力增大的原因是因為壓強隨著深度增大而增大,大概每10M增加一個大氣壓,而壓力等於壓強乘以物體單位面積,所以壓力在面積不變的前提下也會隨著深度增加而增大。

為什麼深海中的魚不怕這麼大壓力?

其實這個原因源自於這些魚類特殊的身體結構,首先是這些深海魚類的骨骼變得非常薄,而且容易彎曲;肌肉組織變得特別柔韌,纖維組織變得出奇的細密。


其次它們的魚皮組織變得僅僅是一層非常薄的層膜,它能使魚體內的生理組織充滿水分,保持體內外壓力的平衡。

所以這是環境影響的結果,因為陸地生物不需要忍受這麼大的壓力,所以自然不會進化出這種特殊的結構。


科學認識論


『壓扁』這種物理形態上的變化與絕對壓力沒有直接關係,而是取決於壓力差和材料的抗形變能力。

空氣壓強的形成是大氣的重力造成的,深海的巨大壓力是海水的重力導致的。海拔越高的地方壓強越低,到海平面即為1個標準大氣壓。海中的壓強也是越深約大,由於海水的密度遠大於空氣,因此深海水中壓強可以變得非常大。

在岸上將空瓶子瓶蓋蓋緊,帶入10米水下,瓶子承受著兩倍於海平面的絕對壓力,發生形變,壓縮瓶中的空氣。

注意瓶子被『壓扁』的條件:

  • 1、瓶子密封,瓶子內部的壓力在瓶子形變前保持不變=一個標準大氣壓

  • 2、存在空腔,即瓶子內部不是水,而是空氣或其他氣體

  • 3、外部壓力(海水壓力)-內部壓力(形變前=一個標準大氣壓),即內外部壓力差>瓶子材料的扛形變最大壓力

不滿足以上條件就不會被壓扁,塑料袋已經在海洋最深處——馬裡亞納海溝被發現,在相當於1000倍以上的大氣壓強下,塑料本身並不會被壓縮,也不存在被『壓扁』一說,因為塑料沒有形成空腔,內外部壓力相同。

到生物身上,道理也同樣試用,人類潛水員可以下潛至超過200米的深度,在這個過程中最需要注意的幾個問題之一就是耳壓平衡

人類耳朵鼓膜內側也存在相對密閉的空腔,下潛過程直接連通外環境的鼓膜外側的壓力變換會讓人感覺很難受,需要不斷通過『捏鼻鼓氣』的動作向空腔中衝入更多空氣以平衡內外部壓力差,否則鼓膜就會穿孔。

深海生物早已經適應了這樣的環境,身體已經演化成沒有空腔的結構,身體組織結構的間隙裡都充滿了液體,身體內外壓力平衡,幾乎沒有壓力差,自然也不會被『壓扁』。\n

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和風


答:因為在深海魚的體內,也保持著和體外相當的壓力,使得體內外壓力抵消,魚身體承受的力並不大。


在水中,水的壓力(物理術語叫壓強,水壓是俗稱)和深度有關,公式為p=ρgh,海水深度每增加10.3米,水壓就會增加一個大氣壓的壓力;於是在4000米的海底,水壓高達388個大氣壓(40Mpa),比火電廠超臨界機組的汽包壓力還高。

在北太平洋的馬裡亞納海溝,深度高達11034米,水壓接近1100個大氣壓,相當於在每平方米的面積上,承受1.1萬噸的重力,這足以把大理石壓碎(大理石的承壓極限約1000千克/平方釐米)。


但是在深海,人類同樣發現了各種生物,比如在8000米的深度上,科學家發現了20釐米長的深海魚;在馬裡亞納海溝深處,基本看不到大一點的生物,都是一些細小的蟲類或者微生物。

之所以深海魚能承受如此高的水壓,是因為它們的身體經過特殊進化,在體內包括每個細胞中,都充滿了和體外相當壓力的液體,使得它們體內外壓差並不大,所以不會被外部強大的水壓壓扁。


在人體內部,有著和一個大氣壓相當的壓力,如果人體沒有任何防護到了深海,就會被深海巨大的水壓把人體組織和細胞壓壞。

就好比一個充氣的氣球,氣球外部恆定是一個大氣壓,如果內部壓力不大,氣球材料完全能支撐內外的壓強差,如果內部壓力太大,氣球就會被撐破。

深海魚沒事,就是這樣的原理;由於深海魚體內壓強很高,所以深海魚也不能上浮到淺海區域,否則會被體內的壓強撐破身體,就好比患有高眼壓病的人不能去西藏一樣。


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深海里水壓很大,每下降約10米就增加一個大氣壓的壓力,對於水下上千米的魚兒來講,實際上承受了幾百來個大氣壓,這些壓強足以把具有空氣空腔的坦克和潛水艇壓扁,為什麼這些魚兒還能自由的游來游去?

根據達爾文生物演化理論,自然選擇是演化的重要推動力,當深海魚類為了適應深海的環境條件,種群就會發生演化,具有有利變異的魚類就能夠在深海中存活,繁衍並遺傳給後代,這些演化要經歷很多代,有時會需要長達上百萬年的時間。

對於深海魚類,它們經過長期的演化,魚類的骨骼變的非常薄易彎曲,肌肉也進化的非常柔韌,同時,魚類體內的生理組織也充滿水分,體內不存在空氣空腔,這使得魚兒的體內與體外壓力平衡。

深海魚不光是體內生理結構的變化,外表與淺水魚也有明顯差別。這是由於深海環境的黑暗,誰也看不見誰,於是深海魚類一般就放飛自我,有個性的隨便長。深海魚外貌都是醜出天際,這也算是自然進化的副作用吧。


量子實驗室


真空包裝下食品在0大氣壓下被壓得很緊石頭一般,為什麼我們人在1大氣壓下,卻感受不到壓力存在,也沒有被壓扁呢?

這揭示了“壓力”的物理效應真相——壓差

只有在壓差存在的情況下,壓力才能真正表現為力——所謂“壓扁”

如此,當我們把魚分而解析的時候,我們不難發現,它是一堆細胞,每個細胞,細胞之內是1000大氣壓的體液,細胞之外是1000大氣壓的海水,整個細胞內外壓力是平衡的,細胞的實際壓力是0,只不過是體液和海水給細胞壁和細胞膜施加了1000個大氣壓的擠壓力!但,我們知道細胞壁和細胞膜的結構是分子級的,如果萬米之下的海水依然是水,水分子沒有被壓力破壞,那麼細胞壁和細胞膜依然是細胞壁和細胞膜

所以,它們生活在深海和生活在大氣壓下的人一樣,都感受不到深海和大氣給予自己的壓力

但如果,把深海動物瞬間拿到海面,它會變成無數微型小炸彈自爆,把人迅速深入海底,會被壓成肉泥,

——因為速度太快,組織內外壓力無法達到平衡,出現了壓差


丟了自己259793923


在海洋中,每下降10.3米增加一個大氣壓,馬裡亞納海溝底部可達到1000個大氣壓,足以將潛艇壓扁,但是那裡依然生活著不少的魚類。

金屬在海底也未必會被壓扁,有些沉船是因為破損進水,最後船體內外都是海水,每塊鋼板內外的壓力是比較均衡的,不會立馬壓扁,不過也會逐漸變形;反而是潛水艇那樣的密閉設備,如果潛的過深,內外壓力不平衡,超過鋼鐵能承受的極限後,潛水艇就是被壓扁。泰坦尼克號沉沒後,至今也沒有被壓扁,內部空間充滿水,成為了海洋生物的樂園。

深海的魚類與淺海的魚有很大的不同,首先它們體內沒有或者僅有很小的一部分空腔,這就使得它們不需要平衡空腔和海水的壓力;其次,深海一些魚類皮膚透水性較好,海水可以自由出入,生物體內無骨或者有比較薄、韌性比較好的骨頭,可以隨著海洋壓力的變化而改變形狀,自由進出的海水,在生物體內外都形成一定壓力,壓力均衡。

我們經常聽說的深海魚類拿出海面就會立即爆炸的說法並不準確,像擁有上述身體結構的魚類,體內沒有空氣空腔,並不會發生爆炸。對它們來說,血液中融氧因為氣壓降低的析出才是致命的,類似於潛水員過快的從深水處浮上睡眠患“減壓症”,造成組織的損傷。


來看世界呀




你拿一個氣球充上一部分空氣按進水裡,氣球會炸。你拿一個氣球充上適量的水放水裡,保證沒事。例子不一定準確,大致是這個意思。

意思是如果一個東西內外壓強相同,它當然不會被破壞;如果一個東西內外壓強差別很大,那就很難說了。其實題主說的深海里的魚也是如此。魚類平時在水中的深度範圍,也取決於它身體的適應性,所以才有淺水魚、深水魚之分。一般來說不同深度的魚類,它們的骨骼,細胞組織,內臟,獵食習慣等都已經適應了水的壓力。



把淺水魚放進深海或者把深水魚放進淺海,它們都會死掉。原因就是它身體內外的壓強差別變得太大,身體組織承受不了。

題主說的金屬放進深海會被壓扁,當然也是指一般空心的金屬容器之類。人類使用的潛艇,下潛深度就有一定的限制。現在軍事上的潛水艇,最深能下潛到600多米。



人類也有下潛到馬裡亞納海溝最深處,也就是下潛到11034米深的潛水器,它的外殼可以承受巨大的壓力,“深海探險者”號也是人類科技進步的產物。那地方也沒有了魚類,只有蠕蟲類生物。人們瞭解月球也比那地方瞭解的多,至今只有包括美國電影導演卡梅隆在內的三個人到過那裡。


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