深海压力那么大,金属都能压扁,为什么鱼却没事?

乖乖我滴亲娘舅


科学家在地球上8145米的深海地区发现有鱼类的存在。在这样的深海地区生存条件极为残酷。这里没有阳光,寒冷黑暗,缺乏氧气。更为残酷的是在这里生活就要承受着800多个地球标准大气压的压力。这些鱼类为什么会没事呢?

海水的压力是随着海水深度的增加而升高的。海水深度每增加10米,海水压力就会增加一个大气压。一般人自由潜水的深度也就是大约40米的样子,再深的话人类有些承受不住了,用钢铁打造的潜水艇潜水的深度要深一些,但是目前最大潜水深度也只在1250米左右,在往下潜的话,潜艇也会有被压扁的危险。

相比之下,一些鱼类却能够在8000米以下是深海生存,这无疑是一个了不起的奇迹。人类和潜艇为什么不能下潜的太深呢?这是因为压力差造成的。以潜艇为例,潜艇的外壳是钢铁制造的,十分坚硬,抗压能力非常的强,但是内部确实空的。因为要满足人类的正常活动需要,潜艇的内部充满了空气,而潜艇在下潜时,外部的海水压力和内部空气压力产生了非常大的压力差,当达到深度极限时,潜艇的外壳就无法承受巨大的压力差,因而就会发生破损,被压扁。

如果潜艇中没有人,灌满了水沉到海底的话,无论它下沉多深,都不会被压扁的。因为这时的潜艇内外都充满了水,内外压力都是相同的。

再来说说这些顽强的深海鱼类。深海鱼类祖祖辈辈都生活在深海中,它们的身体早已发生了巨大的改变来适应深海的海水压力。生活在深海的鱼的骨骼已经变得非常的薄,而且很容易弯曲,肌肉组织也变得特别柔韧,皮肤也变成了一层薄膜,体内的生理组织充满了水分来保持体内外的压力平衡。

身体内充满水分,让自己看上去就像一团鱼形的水,这就是为什么这些深海鱼类在这么大的压力下没有没压扁的原因。


兔斯基聊科学



人类游泳通常不建议到50米以下,但人类最深的潜水实际上是300米,这太不可思议了!在那个深度,压力很大,但与更深的深度相比,这算不了什么。很难相信有些生物可以不被压碎而生存下来,有许多鱼类和海洋生物可以在水下3000米处存活!



在海底,人体会在极度的压力下被压碎,我们的耳膜会破裂,我们的肺会充满血液然后不能呼吸,窒息会是瞬间的。事实上,这一系列可怕的事件只会发生在水面下1000米的地方,更不用说在几公里以下的黑暗了。



尽管人类在这些深度的压力面前很脆弱,但是海葵、蠕虫、鱼类、鲸鱼、海豹、螃蟹和成千上万的其他海洋生物能毫不犹豫地承受着压力。虽然这似乎不可能,但请记住压力就是平衡。



当人类潜入水下时,我们感觉到的压力来自于我们体内被压缩的空气。我们的耳朵和鼻窦里有空气,还有肺和血管。水压会很高,导致空气在器官系统和组织中压缩。



然而,水是不可压缩的——这是气体和液体的主要区别之一。鱼体内没有可以压缩的气孔,主要由水组成,所以压力差保持平衡。



然而,鱼类并不是唯一在如此深度发现的生物。一些鲸鱼、海豹和其他鲸目动物能够潜入近3000米的深度。这些生物的肺和血管系统与人类有些相似,这怎么可能?



对于抹香鲸这种可以说是潜水最深的鲸类动物(不到3000米),压力无疑是一个问题,但它们进化出适应深海生活方式的能力。例如,这些深海哺乳生物的肺是完全可压缩的,这意味着它们可以迫使肺中的所有气体进入血液和肌肉,在那里,气体在压力下基本上可以溶解。这些器官已经适应容纳更多的肌红蛋白(肌肉中的储氧蛋白)和血红蛋白。



肺的压缩也阻止了肺泡的气体交换,从而阻止了氮气进入血流,如果人类深海潜水员从很深的地方升得太快,这将导致肺气肿。本质上,当溶解的气体以气泡的形式出现在人类血液中时,这可能是有害的,甚至是致命的。许多深海潜水生物自然学会了如何在水中缓慢上升,像人类一样减压以防止这种痛苦的状况。



如果没有体腔和组织中的气孔,深海生物不再像我们的身体一样容易受到压力的影响。此外,虽然有些生物的耳道中确实有空气(有些甚至在它们的头腔中有鼻窦),但是排列在这些腔中的组织通常是高度柔性的,并且容易膨胀,从而挤出空气并防止压差。



在一定深度以下,具有复杂器官系统的高级生物(除了海葵、蠕虫和某些节肢动物)根本无法生存。允许鱼类潜入7500米深处的是一种叫做氧化三甲胺的特别亲水的物质,这种物质可以防止蛋白质和其他重要分子在强烈的外部压力下在体内变形和压缩。



然而,在更极端的深度,这种分子不再能保护鱼类免受这种基本的生理压力,所以鱼类和海洋生物的深度是有限制的。对于那些确实存在于海底的奇异生物来说,研究是非常困难的,因为当它们被带到海面时,大多数都会因为缺乏压力而死亡。它们的膜是如此独特地适应,以至于除了极端的压力之外,它们不能保持身体的完整性。


军机处留级大学士


内外压强相等?不存在的,内外压强相等的前提是你要能够承受住那么大的压强才行,上图中左边是1个大气压下的塑料杯,右边是深海1500米也就是150个大气压下的塑料杯,很明显深海1500米对于塑料杯来说,杯内和杯外都是一样的压强,因为它没能承受住那么大的压强而被压扁了。我们能看到一些深海鱼类,动辄生活在深海8000多米的深度,这里相当于800多倍的大气压,相当于北京地铁晚高峰13万倍的压强,换成是人类早被压成肉泥了。

深海鱼能抵抗那么高的压强是因为它们细胞的组成结构和浅水鱼有很大区别。(1)科学家发现深海鱼类细胞膜上镶嵌的蛋白质体积更小,数量更多,从细胞构成上将结构变小,有利于对抗海水压强。(2)深海鱼细胞膜上的磷脂大多都由不饱和脂肪酸来构建的,磷脂的流动性会更高,更舒展,也有利于抵抗高压环境。(3)鱼鳔内的气体容易受到水压压迫,所以深海鱼体内没有鱼鳔。

(4)深海鱼一般体态较为柔软,避免了皮肤和海水对峙,也是对抗高压的一种方式。

人类目前为止发现的最深的海洋生物是在2014年,位于马里亚纳海沟8145米发现的一种软体鱼类。这类深海鱼已经从细胞组成上和浅水鱼有了巨大差异,如果将深海鱼捕捞上岸,由于外部气压太小,细胞内的物质会渗出,深海鱼很快就会死亡。


科学薛定谔的猫


首先必须纠正一点,深海压力那么大,金属都能压扁这句话是不严谨的!

所谓压扁金的意思应该是例如未开封的易拉罐,直接扔进海里,随着深度的增加,压力逐间增大,最后易拉罐破裂。但是如果是已经打开过的易拉罐,或者说固体金属就根本不存在被压扁的可能。就算压扁也只是压缩了金属内部的空间而已。

为了海底压力如此大

为什么随着海洋深度的增加,压力会越来越大呢?


其实海底压力增大的原因是因为压强随着深度增大而增大,大概每10M增加一个大气压,而压力等于压强乘以物体单位面积,所以压力在面积不变的前提下也会随着深度增加而增大。

为什么深海中的鱼不怕这么大压力?

其实这个原因源自于这些鱼类特殊的身体结构,首先是这些深海鱼类的骨骼变得非常薄,而且容易弯曲;肌肉组织变得特别柔韧,纤维组织变得出奇的细密。


其次它们的鱼皮组织变得仅仅是一层非常薄的层膜,它能使鱼体内的生理组织充满水分,保持体内外压力的平衡。

所以这是环境影响的结果,因为陆地生物不需要忍受这么大的压力,所以自然不会进化出这种特殊的结构。


科学认识论


『压扁』这种物理形态上的变化与绝对压力没有直接关系,而是取决于压力差和材料的抗形变能力。

空气压强的形成是大气的重力造成的,深海的巨大压力是海水的重力导致的。海拔越高的地方压强越低,到海平面即为1个标准大气压。海中的压强也是越深约大,由于海水的密度远大于空气,因此深海水中压强可以变得非常大。

在岸上将空瓶子瓶盖盖紧,带入10米水下,瓶子承受着两倍于海平面的绝对压力,发生形变,压缩瓶中的空气。

注意瓶子被『压扁』的条件:

  • 1、瓶子密封,瓶子内部的压力在瓶子形变前保持不变=一个标准大气压

  • 2、存在空腔,即瓶子内部不是水,而是空气或其他气体

  • 3、外部压力(海水压力)-内部压力(形变前=一个标准大气压),即内外部压力差>瓶子材料的扛形变最大压力

不满足以上条件就不会被压扁,塑料袋已经在海洋最深处——马里亚纳海沟被发现,在相当于1000倍以上的大气压强下,塑料本身并不会被压缩,也不存在被『压扁』一说,因为塑料没有形成空腔,内外部压力相同。

到生物身上,道理也同样试用,人类潜水员可以下潜至超过200米的深度,在这个过程中最需要注意的几个问题之一就是耳压平衡

人类耳朵鼓膜内侧也存在相对密闭的空腔,下潜过程直接连通外环境的鼓膜外侧的压力变换会让人感觉很难受,需要不断通过『捏鼻鼓气』的动作向空腔中冲入更多空气以平衡内外部压力差,否则鼓膜就会穿孔。

深海生物早已经适应了这样的环境,身体已经演化成没有空腔的结构,身体组织结构的间隙里都充满了液体,身体内外压力平衡,几乎没有压力差,自然也不会被『压扁』。\n

{!-- PGC_VIDEO:{"thumb_height": 360, "file_sign": "258c47aa0e4b40696154447f41090414\

和风


答:因为在深海鱼的体内,也保持着和体外相当的压力,使得体内外压力抵消,鱼身体承受的力并不大。


在水中,水的压力(物理术语叫压强,水压是俗称)和深度有关,公式为p=ρgh,海水深度每增加10.3米,水压就会增加一个大气压的压力;于是在4000米的海底,水压高达388个大气压(40Mpa),比火电厂超临界机组的汽包压力还高。

在北太平洋的马里亚纳海沟,深度高达11034米,水压接近1100个大气压,相当于在每平方米的面积上,承受1.1万吨的重力,这足以把大理石压碎(大理石的承压极限约1000千克/平方厘米)。


但是在深海,人类同样发现了各种生物,比如在8000米的深度上,科学家发现了20厘米长的深海鱼;在马里亚纳海沟深处,基本看不到大一点的生物,都是一些细小的虫类或者微生物。

之所以深海鱼能承受如此高的水压,是因为它们的身体经过特殊进化,在体内包括每个细胞中,都充满了和体外相当压力的液体,使得它们体内外压差并不大,所以不会被外部强大的水压压扁。


在人体内部,有着和一个大气压相当的压力,如果人体没有任何防护到了深海,就会被深海巨大的水压把人体组织和细胞压坏。

就好比一个充气的气球,气球外部恒定是一个大气压,如果内部压力不大,气球材料完全能支撑内外的压强差,如果内部压力太大,气球就会被撑破。

深海鱼没事,就是这样的原理;由于深海鱼体内压强很高,所以深海鱼也不能上浮到浅海区域,否则会被体内的压强撑破身体,就好比患有高眼压病的人不能去西藏一样。


我的内容就到这里,喜欢我们文章的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


深海里水压很大,每下降约10米就增加一个大气压的压力,对于水下上千米的鱼儿来讲,实际上承受了几百来个大气压,这些压强足以把具有空气空腔的坦克和潜水艇压扁,为什么这些鱼儿还能自由的游来游去?

根据达尔文生物演化理论,自然选择是演化的重要推动力,当深海鱼类为了适应深海的环境条件,种群就会发生演化,具有有利变异的鱼类就能够在深海中存活,繁衍并遗传给后代,这些演化要经历很多代,有时会需要长达上百万年的时间。

对于深海鱼类,它们经过长期的演化,鱼类的骨骼变的非常薄易弯曲,肌肉也进化的非常柔韧,同时,鱼类体内的生理组织也充满水分,体内不存在空气空腔,这使得鱼儿的体内与体外压力平衡。

深海鱼不光是体内生理结构的变化,外表与浅水鱼也有明显差别。这是由于深海环境的黑暗,谁也看不见谁,于是深海鱼类一般就放飞自我,有个性的随便长。深海鱼外貌都是丑出天际,这也算是自然进化的副作用吧。


量子实验室


真空包装下食品在0大气压下被压得很紧石头一般,为什么我们人在1大气压下,却感受不到压力存在,也没有被压扁呢?

这揭示了“压力”的物理效应真相——压差

只有在压差存在的情况下,压力才能真正表现为力——所谓“压扁”

如此,当我们把鱼分而解析的时候,我们不难发现,它是一堆细胞,每个细胞,细胞之内是1000大气压的体液,细胞之外是1000大气压的海水,整个细胞内外压力是平衡的,细胞的实际压力是0,只不过是体液和海水给细胞壁和细胞膜施加了1000个大气压的挤压力!但,我们知道细胞壁和细胞膜的结构是分子级的,如果万米之下的海水依然是水,水分子没有被压力破坏,那么细胞壁和细胞膜依然是细胞壁和细胞膜

所以,它们生活在深海和生活在大气压下的人一样,都感受不到深海和大气给予自己的压力

但如果,把深海动物瞬间拿到海面,它会变成无数微型小炸弹自爆,把人迅速深入海底,会被压成肉泥,

——因为速度太快,组织内外压力无法达到平衡,出现了压差


丢了自己259793923


在海洋中,每下降10.3米增加一个大气压,马里亚纳海沟底部可达到1000个大气压,足以将潜艇压扁,但是那里依然生活着不少的鱼类。

金属在海底也未必会被压扁,有些沉船是因为破损进水,最后船体内外都是海水,每块钢板内外的压力是比较均衡的,不会立马压扁,不过也会逐渐变形;反而是潜水艇那样的密闭设备,如果潜的过深,内外压力不平衡,超过钢铁能承受的极限后,潜水艇就是被压扁。泰坦尼克号沉没后,至今也没有被压扁,内部空间充满水,成为了海洋生物的乐园。

深海的鱼类与浅海的鱼有很大的不同,首先它们体内没有或者仅有很小的一部分空腔,这就使得它们不需要平衡空腔和海水的压力;其次,深海一些鱼类皮肤透水性较好,海水可以自由出入,生物体内无骨或者有比较薄、韧性比较好的骨头,可以随着海洋压力的变化而改变形状,自由进出的海水,在生物体内外都形成一定压力,压力均衡。

我们经常听说的深海鱼类拿出海面就会立即爆炸的说法并不准确,像拥有上述身体结构的鱼类,体内没有空气空腔,并不会发生爆炸。对它们来说,血液中融氧因为气压降低的析出才是致命的,类似于潜水员过快的从深水处浮上睡眠患“减压症”,造成组织的损伤。


来看世界呀




你拿一个气球充上一部分空气按进水里,气球会炸。你拿一个气球充上适量的水放水里,保证没事。例子不一定准确,大致是这个意思。

意思是如果一个东西内外压强相同,它当然不会被破坏;如果一个东西内外压强差别很大,那就很难说了。其实题主说的深海里的鱼也是如此。鱼类平时在水中的深度范围,也取决于它身体的适应性,所以才有浅水鱼、深水鱼之分。一般来说不同深度的鱼类,它们的骨骼,细胞组织,内脏,猎食习惯等都已经适应了水的压力。



把浅水鱼放进深海或者把深水鱼放进浅海,它们都会死掉。原因就是它身体内外的压强差别变得太大,身体组织承受不了。

题主说的金属放进深海会被压扁,当然也是指一般空心的金属容器之类。人类使用的潜艇,下潜深度就有一定的限制。现在军事上的潜水艇,最深能下潜到600多米。



人类也有下潜到马里亚纳海沟最深处,也就是下潜到11034米深的潜水器,它的外壳可以承受巨大的压力,“深海探险者”号也是人类科技进步的产物。那地方也没有了鱼类,只有蠕虫类生物。人们了解月球也比那地方了解的多,至今只有包括美国电影导演卡梅隆在内的三个人到过那里。


分享到:


相關文章: