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2020-02-04
有沒有人知道潛水艇就是魚鰾的仿生發(fā)明？在魚鰾的研究上，有上海向明中學(xué)的五位中學(xué)生通過大量觀察和實驗后，提出魚類并不能有意識地控制魚鰾中空氣多寡（注：利用胸鰭、腹鰭控制魚的仰俯角度，然后借由擺動尾鰭來下潛或上?。?，這跟我們在大學(xué)里生物學(xué)到的知識有很大的差別，究竟哪個才是真的！
魚鰾
問題的關(guān)鍵在于魚類能否控制魚鰾呢？要解釋這個問題前，就得先探討魚鰾是否可以交換氣體？如果各位去問下魚販，他會告訴你從沒看過魚鰾有條管子與外界相通。不過，賈永欣等通過解剖和觀察魚的兩個鰾室結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)魚是通過兩個鰾室氣體流動交換魚鰾是什么，來完成上浮下潛和任意水層懸浮狀態(tài)的，并通過實驗的方法來驗證這種結(jié)構(gòu)的可行性。魚的大鰾室，多呈卵球狀，位于肚腔的軟腹部位，魚這里的肌肉和肚膜組織柔軟，可以將魚鰾的漲縮變化清晰的傳達(dá)出去，作用給水體，這使魚能達(dá)到通過膨脹魚鰾而變大魚體積，從而加大魚體浮力。而魚的小鰾室基本呈細(xì)長型，所處位置更接近魚的尾部，魚尾腹部位的肌肉結(jié)實而不易變化，它將魚的小鰾室包圍在同魚脊骨共同構(gòu)成的間隙中。這樣，無論魚的小鰾室是否被充入氣體，都基本不會引起魚體積的變化，而最終不會影響魚體的排水量魚鰾是什么，從而不會影響魚的浮力。
但也有持相反意見的說法，支持魚鰾無法交換氣體。例如，魚類被瞬間電死之后，魚鰾內(nèi)氣體并沒有排出，為什么魚會很快漂上來呢？而向明中學(xué)的學(xué)生做鯉魚實驗時，是用剪掉胸鰭和尾鰭的鯉魚做過實驗，這樣的魚只能沉到盆底。你怎么驚嚇?biāo)彰臄[動，也只能上浮一點(diǎn)又沉下去了，根本不可能靠著魚鰾的調(diào)節(jié)實現(xiàn)自由的浮沉。這兩者最大的爭議在，魚鰾能否進(jìn)行氣體交換？畢竟，把鯉魚的胸鰭和尾鰭剪掉，只能證明鰭的重要性，還是沒有去回答能否通過控制魚鰾來浮潛。事實上，魚鰾里充填的氣體主要是氧氣、氮?dú)夂投趸?，以氧氣的含量最多。至于所謂的魚鰾里不存在氧氣，那是從死魚摘除魚鰾后用針筒抽氣，再通過儀器分析氣體內(nèi)容。這種實驗方式不嚴(yán)謹(jǐn)，無法證實氧氣是否在摘除前就已經(jīng)供給了妤，還是根本就只有很少的氧氣。
除了賈永欣外，我也找到臺灣師范大學(xué)生物學(xué)系黃基礎(chǔ)老師有關(guān)魚鰾氣體交換的內(nèi)容，節(jié)錄部分內(nèi)容如下：
硬骨魚都有魚鰾，這是胚胎時期從“前腸”演變而來的，因此，有些魚的鰾與消化道間有管子相通，這種魚只需在水平面吞下氣體，就可從這條相連通的管子進(jìn)入魚鰾，或是借“分泌方式”將氣體泌入魚鰾，同理只要打噎（bruping）就可將鰾內(nèi)的過多氣體排出；相對地，有些魚在成長之后，這個管子消失不見，這種魚就無法吞下氣體或打噎，只能靠特殊構(gòu)造將氣體泌入鰾內(nèi)或從鰾把氣體吸收掉以調(diào)節(jié)鰾的體積。魚鰾的壁有一層銀白色的物質(zhì)，主要是由鳥糞嘌呤（guanine）及次黃堿（hypoxanthine）所構(gòu)造，對氣體是不通透的，因此，魚鰾內(nèi)即使處在很高的壓力下也不會漏氣，若將這層銀白色物質(zhì)去掉，則魚鰾對氣體的通透性會增加 100 倍。
與魚鰾之間沒有管子相通的魚類，其魚鰾壁上有一種特殊的腺體，叫做“氣體腺”（gas gland），通到氣體腺的血管系統(tǒng)很特別，動脈在進(jìn)入氣體腺之前會先形成許多平行的微血管，從氣體腺出來的靜脈也是會再分成許多平行的微血管，這兩種微血管分別稱之為“動脈微血管”（arternal capillaries）與“靜脈微血管”（venous capillaries），據(jù)估計鰻的動脈微血管有 116,000 條，靜脈微血管有 88,000 條，這兩種微血管彼此間并排在一起，形成血液流動對流現(xiàn)象，彼此相距只有 1.5μm，可是互相接觸的面積卻高達(dá) 100 平方公尺，這就是所謂神奇的“微血管網(wǎng)狀組織”。這些微血管很長可達(dá) 2cm，深海的魚甚或更長，流經(jīng)神奇微血管網(wǎng)狀組織的血流量并不多，據(jù)估計大約只有 0.4ml，構(gòu)成了所謂“對流交換器”（countercurrent exchanger）。
不同魚種的魚鰾并非完全相同，但我認(rèn)為魚鰾的結(jié)構(gòu)比較像“半透膜”，除了維持浮潛深度及保護(hù)內(nèi)臟外，我支持魚鰾還是有氣體交換功能，魚類可以借由魚鰾來控制上升或下沉！
Ref.:
Swim bladder helps maintain buoyancy : Ray-finned Fishes - AskNature?asknature.org
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