书城科普奇妙的大自然:360°亲近大自然
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第108章 第一百〇 水里的“精灵”——鱼与浮箱

小问号

中国是最早模仿鱼类制造木帆船的国家之一,可是潜艇制造技术远远落后西方强国,而且起步较晚。在第二次世界大战中,潜艇成为海战中一支重要的力量,研制潜艇的国家从40个猛增到130多个。就像人类模仿鸟的飞行制造了飞机、模仿鱼的游泳制造了船一样,潜艇的制造也是得到多种水生动物启发后才完成的。众所周知,海豚是潜艇制造的良师,但是制造潜艇中的沉浮技术,即浮箱,与鱼儿还是有一段割不断的联系。那么,两者有什么样的关系呢?

鱼儿离不开水。不论是在微波荡漾的小溪,还是一碧万顷的湖泊,或者是险象环生的大海,鱼儿在水里快活地游动,甚至大鱼之间的无情追杀,鱼儿在我们人类的心中也永远是可爱的“精灵”:它们在水里游泳,像鸟儿在天上飞翔……仅凭这一点,就让人类爱慕极了!那么,鱼儿为什么能够在水里这样自由地上下游动,奥秘在哪里?

1680年,意大利发明家博列里通过对鱼的长期研究,终于揭开了鱼的沉浮秘密。原来,鱼身上的鱼鳞有充气、排气作用,通过鳔的缩小和膨胀来调节身体的比重,可以帮助鱼在水中下沉或上浮。最重要的是,鱼的食道上长有鱼鳔,含有氧、氮和少量的二氧化碳。如果用脚轻轻一踩,就会发出“啪”的一声响。不同的鱼,它鳔中所含的氧气也不一样多,深水鱼的鱼鳔中含氧气大约占90%。鱼就是依靠调节鱼鳔中的气体多少来控制自己在水中沉浮的。鱼鳔中气体较多,鱼体的比重就减轻,鱼就能自动地浮起来;鱼鳔内的气体减少,鱼的比重大,就沉下去。如果使身体的比重与环境水的比重相等,就不沉不浮,保持一定的位置。鱼是依靠调节鱼鳔中的空气来沉浮升降、自由游动的。

根据鱼鳔的工作原理,博列里希望改进潜艇的沉浮功能。最早的潜艇在沉浮上是很麻烦的:要想沉下去,必须在潜艇里装石头或铅块,浮起来则要把石头或铅块慢慢抛出去;要再次沉下去,还要到岸边重新装上石头或铅块。想想看,潜艇的沉浮多不容易。破解了鱼鳔的秘密后,博列里制成了一个皮革袋,用它排出或注入水来控制潜水艇的沉浮。后来,潜艇制造专家又给潜艇设计了一种像鱼鳔一样的浮箱来取代石头或铅块:当压缩空气通入浮箱,浮箱中的水被排出,潜艇就上浮;相反,潜艇就下沉;潜艇比重与周围海水比重相同时,就可以保持潜艇在一定的深度不沉不浮。这样,只要读出浮箱中的空气含量,驾驶人员就可以安全地控制潜艇的沉浮了。现代潜水艇的外壳与内壳之间有专门的水舱,称为压载水舱,这是潜水艇的沉浮装置。近年来,潜水艇发展很快,有的已经能下潜11000米,而且在不断地刷新潜水艇的沉浮纪录。

嘿,从鱼鳔到浮箱,思维横向移植一下,革新了潜艇的沉浮技术,对人类全面了解海洋环境做出了新贡献。

“小档案”

鱼儿在水里要不要喝水?爱养鱼的人一定会说,鱼儿在水里经常把嘴巴一开一合的,当然是在喝水。其实,那是为了让水快速流过它的呼吸器官——鳃,以便吸取水中的氧气,放出体内的二氧化碳。也就是说,鱼儿嘴巴不停地张合,是在呼吸,不是在喝水。研究表明,生活在淡水里的鱼,确实终生都不喝水,只有生活在大海里的鱼需要喝水。这是因为淡水鱼的血液和组织液中含有很多盐和蛋白质,溶液浓度比周围的淡水高,身体周围的水会从四面八方向体内渗透,鱼儿还必须不停地向外排水,否则会被水活活胀死。相反,海水中的含盐量要比鱼体液中的含盐量高,大海在不断地吮吸着鱼儿的体内水分,使得鱼儿不得不经常喝水(经淡化后才能保证身体所需的水分供应)。当然,鲨鱼、鳐鱼等在长期进化中已适应海洋环境,不需要喝水来补充水分。