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即水通过鱼体表的皮肤细胞进入体反渗透水处

日期:2020-02-10 17:00:39



  现在我们人类是不能饮用海水的,然而却存在鲸、海豚、海豹等很多海生哺乳动物,为什么它们能喝海水?而且地质史上所有的陆地动物都是从海洋动物演化来的,为什么祖先能喝海水后代却不能?

  人类等陆地动物,体液渗透压相当于0.85%的NaCl溶液,而海水含盐量为3-5%,高于人体体液的四倍。

  我们人体的细胞膜是半通透的,水分可以自由出入,而盐分不能出入。为了使细胞内外渗透压相等,水分就必须从浓度小的一侧流向浓度大的一侧。

  因此,当人体摄入过多海水,高浓度的海水进入血浆和组织液后,大量的水分就会从细胞中外流,导致细胞脱水、死亡。

  体液渗透压调节的后一道关卡是肾脏。肾脏能通过排出高盐分的尿液来保住我们人体内的水分。然而,我们人类的肾脏多只能排出含盐量为2%的尿液,渗透压明显低于海水。也就是说,每当我们喝入一定量的海水,需要排出更多的尿液才能维持体液渗透压,这很快会使我们脱水死亡。

  淡水鱼不需要喝水,它们体液渗透压比淡水高,皮肤和鳃会主动吸收水分。而咸水鱼则需要主动饮用海水,它们的鳃能处理水并除去多余的盐。

  鲑鱼情况比较特殊,它是一种洄游鱼类,既生活在淡水中也生活在咸水中,因此它兼具两种鱼类的特征。鲑鱼出生于淡水,并迁移到海洋。在海里生活时,它们会张嘴喝咸水,并用鳃将多余的盐和矿物质阻挡在身体之外。当鲑鱼回到淡水中产卵时,就不再喝水了,而是通过渗透作用吸收它,即水通过鱼体表的皮肤细胞进入体内。

  海生的植物和无脊椎动物,体液渗透压和海水相同,它们摄取海水不需要担心细胞脱水问题。

  海洋哺乳动物的体液含盐量与陆地上的亲戚没有不同,只有海水的1/4,饮用海水会给肾脏带来沉重负担,所以它们一般不喝海水,它们有更好的选择。例如,反渗透水处理一只成年蓝鲸在吃东西时一次将吸入10000加仑的水,但它并不喝水,用鲸须滤出食物,将大部分水排出。

  海栖哺乳动物可以通过食物获取水分,并且可以通过食物的代谢分解在体内产生水,水是碳水化合物和脂肪代谢的副产品之一。

  以鱼类为食的海洋哺乳动物,其食物含盐量与其自身血液相似,从而完全避免了排盐问题。事实上,对加利福尼亚海狮的一项研究表明,这些动物可以完全从鱼类饮食中获取水分,从而在不饮用任何淡水的情况下生存。

  不过,海牛和儒艮以植物为食,其他海洋哺乳动物虽都是食肉动物,但有些是吃甲壳动物和软体动物的,它们的食物含盐量与海水相同,因此它们面临严峻的补水排盐问题,这时候它们需要一个强大的肾脏。

  由于海水比海兽的体液咸四倍,它们饮用海水必须通过产生非常咸的尿液来除去体内多余的盐分。海豹和海狮的尿液含盐量为6-7%,是自身体液的七八倍,是海水的两倍多。相比之下,人类尿液含盐量不过自身体液的两倍,只有海水的一半。

  哺乳动物的尿液生成主要有两步:肾小球的过滤作用和肾小管的重吸收作用。血浆大部分成分包括水和盐等小分子都会通过肾小球形成原尿,但较大的分子以及血细胞会被阻挡在外。原尿在肾小管中被重吸收水分和一些营养成分,后浓缩的剩余液体形成尿液。海兽的肾小管都特别长,因而能吸收更多水分,产生更浓缩的尿液。动物学家对海牛和鼠海豚的肾脏解剖证实了这一点。

  海兽会找一切机会喝淡水,并控制水分流失。已知有些种类的海豹、海狮会偶尔喝海水,海獭和真海豚也是如此,但很少观察到其他海兽这样做。如果有选择,它们将喝淡水。在佛罗里达州,人们会在咸水中留一条流淌淡水的水管,反渗透水处理反渗透水处理以便观察海牛来喝水。有些种类的海豹会通过吃雪来获取淡水。

  海洋哺乳动物不会出汗,所以它们不会因排汗而失水。它们也不在烈日下暴晒,绝大部分时间都在水下。而且它们在呼吸时也不会失去水分。因此,海兽不需要像人类一样摄入太多的淡水就能保持健康。

  任何陆地动物都是从海洋动物演化来的,这是事实,但这是八百辈子之前的事了,现在的陆地动物包括我们人类,丧失了鱼鳃等排盐器官,也没有进化出具有强大浓缩功能的肾脏,喝海水当然会死得很快啦。
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