为什么人类承受不了深海的压力,而深海鱼类却活动自如?
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发布时间：2022-05-10 05:59
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时间：2023-11-09 02:18
所谓压力，是指两个物体接触表面的作用力。比如我们用手压在桌子上，这个桌子被接触的表面就承受了压力，如果桌面是柔软的，就会被压出一个凹坑。
这种压力是局部的，接触式的。
压力的计算公式为：压力=压强×受力面积（F=pS）。
压力的国际单位叫“牛顿”，简称“牛”，符号为“N”;
“压力”一词与物理学中的"压强"同义。
压强的国际单位叫“帕斯卡”，简称“帕”，符号为“Pa”。
换算：1帕（Pa）=1N/㎡；
我们通常说的一个大气压等于：
1大气压（atm）=101325帕（Pa）=0.101325兆帕（MPa）=14.696磅/平方英寸（psi）=1.0333千克/平方厘米（kg/c㎡）=1.0133巴（bar）。
气压和水压的特点。气体或液体对于固体的压力，是一种垂直作用力，尤其在空气中和水中，这种压力是来自四面八方，垂直均衡于被压物体的每一个位置的。
如我们在地表接近海平面的地方，每时每刻都在约1个大气压的状态下，也就是我们全身的皮肤每一平方厘米都垂直均衡的承受着1公斤压力。
我们没有感到什么压力，反而很舒服。
我们常用一个词来形容很激动或情绪高涨，就是热血沸腾。
但严格的说，如果一个人真的热血沸腾就只有死翘翘了。这种情况就是发生在突然减压的情况下，如果覆盖在人体上的一个大气压突然没有了，人就真的“热血沸腾”了。
这个时候，我们身体里的液体和气体就会膨胀起来，从身体各个孔洞溢出，甚至从皮肤迸发出来，这种情况下，岂有活命之理？
比如在月球接近零气压的状态下，就是这个样子。
这说明人体适应了这种压力，体内有一个大气压的能量与体外气压抗衡。如果失去这种平衡，就等于体内有101325帕的压力必须释放出来，人体薄薄的皮肤是无法阻挡每平方厘米1公斤的压力的。
而且大气压这种压力是均衡垂直的压在每一点皮肤上。大气压就像在人的全身包裹了一层薄壳，与身体压力抗衡。
我们想象一下，如果这种压力并不均衡，会是什么状态？
一个正常的成年人，皮肤约1.5~2个平方米，也就是1.5万~2万平方厘米，一个大气压下承受的总压力达到1.5万~2万公斤，如果这些压力只集中在身体的任何地方，比如头顶、四肢、胸膛或*，能够承受吗？
而且那些没有了压力的位置，又要“热血沸腾”了。
这就是气压的特性。根据这个特性我们可以看出，抵御压力的方式有几点：
一是内外压差要平衡；二是压力作用于物体是均衡垂直。
做到这几点，物体或生物就能够承受足够大的压力。
我们还可以随时测试一下很薄弱物体承受均衡垂直压力的能力。鸡蛋壳很薄，两个指头一捏，就会碎裂。但如果你把鸡蛋放在掌心，用手掌包裹住鸡蛋，均匀用力，力求做到垂直均衡作用于蛋壳每一点，哪怕你使出吃奶的力气，也无法握碎这个鸡蛋。
我做过这个实验，完全可以证实这个道理，不信你也做做看。
这个原理用在建筑工程学上，叫做‘薄壳结构"。建筑师根据这种“薄壳结构”特点，设计出了许多既轻便又省料又牢固的建筑物。
人民大会场、许多现代火车站、首都机场、国家大剧院、悉尼歌剧院、以及刚竣工的大兴机场等都是利用这种原理的建筑。
作了这么多铺垫，现在我们来说说深水鱼。其实，看了上述的一些解释和案例，就应该大致了解深水鱼为什么能够承受较大压力了。
首先，这些深水鱼是在深海中孕育生存活动的，经过长期进化演化，它们的机体生理机能已经适应了深海压力。
深海鱼类相对浅海鱼类，骨骼变薄，容易弯曲；肌肉组织变得特别柔韧，纤维组织变得很细密，这使它们不但能够在深海生存，还能够在巨大的压力下灵活自如；
其次，这些鱼的皮肤变成非常薄的层膜，可以渗入水分，使鱼体内充满水分，这样保持了体内外的压力平衡。
有了这两个武器，深海鱼就能够承受巨大压力而活动自如。
但深海鱼只能够活动在深海，如果在到了浅海或者被捕捞上船，就受不了低压状态，像前面说的人到了月球就会“热血沸腾”死翘翘。
这也是人们很难吃到深海活鱼的原因。
但有一种鱼既可以在深海活动，也需要在浅海透气。这就是巨大的鲸鱼，比如抹香鲸。
鲸鱼实际上算不上真正的鱼类，因为它们都是哺乳动物，需要肺来呼吸空气，而不像鱼通过鱼鳃来提取水中的氧气，完成血氧交换。
抹香鲸既要在海面上呼吸空气，又要潜到深海捕捉大王乌贼为食，有时要潜到2000多米的深海，它是怎么做到的呢？
原来，抹香鲸的身体结构也像深海鱼类一样，骨骼和肌肉纤维、皮肤都适用了深海的活动，不同的是鲸鱼用肺呼吸，如果不处理好，肺部就会受损。
鲸鱼的肺部有一个独特的结构，随着下潜深处，会逐步缩小，把气体都集中到气管、支气管中，鲸鱼的气管和支气管外面有坚硬的骨骼包围，这样就能抵御深海水压了。
而且鲸鱼在水中长时间工作时，并不完全是靠肺部储存的氧气，而是当肺部氧气用完，鲸鱼可以调动自己身体肌红蛋白贮存的氧气续命，抹香鲸的肌红蛋白贮氧能力是其他动物的约6倍。
这就是深海鱼类不被海水高压压瘪的原因。
其实在深海，最怕压力的是气体，而不是坚硬的固体。我们知道潜水艇突破设计的深海警戒线时，厚厚的钢板都会被压瘪，压碎。其实这并不是钢板本身吃不消，而是潜水艇里是空的，充满了气体，而气体是最容易被压缩的。
我们随便丢一个鹅卵石到海里，它掉到12000米深的马里亚纳海沟，也还依然是一个鹅卵石，丝毫也不会被压瘪或者压碎。
但如果这个石头里存有密闭气体，就很难说了。
在巨大的压强下，刚体物质在压力不平衡状态下，只能向气体一边变形，这样就只能被压破压碎了。
如果一艘潜水艇里面灌满水，就不怕压了，到达再深的海沟，也不会被压瘪。因为它的内外压差平衡了。很多海底沉船除了破洞，其余部分还能够保存完好就是这个道理。
现代的深潜器之所以能够在万米海沟活动，是因为做得很小，钢板很厚，足可以抵挡巨大的压力。但深潜器要活动，要坐人，就必须有接缝和机械臂，如何做好这些接缝能够承受巨大压力，才是高科技所在。
因此不是随便哪个国家哪个机构就能够做到的。
人之所以潜水深了就出现问题，是因为人的肺泡里充满了气体，机体组织和血液都只适应1个大气压，到了深海当然就被压瘪了。
人类的潜水活动一般也就在几十米深，最多100米左右。但也有很深的潜水记录。
人类徒手深潜记录（没有装备）是法国探险家吉翁·奈瑞创造的，2006年他在法国尼斯的Villerfranche-sur-Mer创下了113米的深潜记录；
创造装备深潜记录的是41岁的埃及人阿梅德.加布尔，2014年，他在红海的Dahab创下了332.35米记录。
他用了12分钟就到达了这个深度，而上来却用了15个小时！
这是为什么？
因为要克服突然减压的危险。
这些只能是个案，人类绝大部分带装备潜水活动也只能限定在100米深上面范围。
一般人类在海里面徒手潜泳的水深在1~3m之间，普通人装备潜水，一般会被要求在20米以内。稍微专业的水肺潜水最多也就是40m左右。受过专业训练的技术性潜水，其界限100m左右。
即便在这种深度活动久了，也需要高压氧舱的帮助。因为随着每增加深度1米，人体承受的压力就要增加0.1个大气压，而深潜到50米，就增加了5个海平面大气压，100米增加了10个大气压。也就是人体每平方厘米增加了5~10公斤的压强。
我们家里使用的高压锅只是在1个大气压环境下增加了4~8KPa的压力，也就是还不到1个大气压，如果发生泄漏爆炸威力也是惊人的。
因此为了适应深水压力，下去前就需要在高压氧舱对潜水员缓慢加压；上来后，为了适应正常地表压力，又要在高压氧舱给潜水员做缓慢减压。
这是因为深潜上来，人体肺部和耳鼻等空腔中，会充满着与深水气压相同的气体，如突然快速减压，这些气体会剧烈膨胀争着排到体外，而气道很小，一下子很难排出，膨胀的气体就会憋坏人体组织，甚至撑爆组织造成死亡。
人体承受的压力越大，吸进的气体在血液中溶解饱和度越高。突然减压，血液中的气体就会释放出来，这些气体一下子排出不到体外，膨胀积存在体内，损害机体组织，就会得减压病，包括血栓、痛风等后遗症，贻害终身。
由此可见，人体是在地表生存很娇贵的动物，要有各种保护，才能够上天入地。好在人类聪明，有足够的能力制造出各种工具，可以走向深海，走向太空。
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