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鱼鳔里面是什么 第六章液体和气体的性质 6.16鱼鳔是做什么用的?

第六章液体和气体的性质 6.16鱼鳔是做什么用的?

  关于鱼鳔的作用问题,一般的说法听起来好象是可以相信的。这种说法是,在鱼想从深水里浮到水的上层来的时候,它就鼓起自己的鳔;这时候鱼的体积就增大,使被排开的水的重量大过自己的体重,于是按照浮体原理,鱼就升到水面。如果它不想再上升,或者想下沉,那它就相反地压缩自己的鳔。这时候鱼的体积和它所排开的水的重量就会减小,鱼也象阿基米德原理所说的那样,沉到了水底。

  关于鱼鳔功用的这种简单概念,是从十七世纪佛罗棱萨科学院的科学家们开始的;正式提出它的人是波雷里教授,时间在1685年。在以后二百多年里,对于这种说法没有人表示过异议,同时也在学校教科书里生了根。一直到经过新的研究家仔细研究以后,才发现这个理论是毫无根据的。

  毫无疑义,鱼鳔对鱼的浮沉有极密切的联系,因为失去了鳔的鱼它的鳔在实验的时候被取掉了只有在鳍加紧摇动的情况下,才能浮在水里;鳍一停止,它就沉到水底去了。那末什么是鱼鳔的真正功用呢?十分有限:只是帮助鱼留在某一个一定的深处就是留在鱼所排开的水的重量等于它本身的重量的那个水平上。当鱼用鳍使自己下沉到比这个水平更低的时候,它的身体由于经受着从水那一方面来的很大的外来压力,就要缩小,并且对鳔施加压力。这时候被鱼排开的水的体积减小了,被排开的水重量也变得比鱼的体重小了,于是鱼就不可避免地要往下沉。它下沉得越低,水的压力就越强(每下沉10米,水的压力要增加1个大气压),鱼的身体就被压缩得越小,也就更要继续往下沉。

  在鱼离开原来已经取得平衡的那个水平,而用鳍的力量使自己升到更高的水平的时候,也会出现同样的情况,只是朝着相反的方向。鱼的身体摆脱了一部分外来的压力以后,鱼鳔要从里面把它撑大起来(鱼鳔里的气压在这以前是和周围的水压平衡的),体积增大了,也就向高处浮了起来。鱼升得越高,它的身体就胀得越大,也因而越要继续往上升。鱼是不能用“压缩鱼鳔”的方法来阻止这种趋势的,因为鱼鳔的壁上并没有能够主动改变自己体积的肌肉纤维。

  我们所以说鱼真的是这样被动地扩大体积的,可以用下面的实验来证明(图75)。把一条用氯仿麻醉过的鲤鱼放在一个盛着水的密闭的容器里,容器里维持着同天然水池一定深处的压力相接近的高压。这时候鱼会肚子朝天一动不动地卧在水面上。如果把它稍微浸得深一些,它就要重新浮到水面上来。如果把它放在离器底比较近的地方,它就会往器底里沉。但是在这两个水平之间的一层水里,鱼却可以保持平衡状态,不浮也不沉。所有这些现象,只要回想一下刚才讲过的鱼鳔的胀缩是被动的,就可以明白了。

  所以,跟流行的说法相反,鱼是根本不会胀大和缩小自己的鳔的。鱼鳔体积的改变是被动的,是在外部压力增强或减弱的作用下进行的(按照波义耳-马里奥特定律)。这种体积的改变对鱼说来,不但没有好处,相反的替它招来了害处,因为它会使鱼不得不越来越快地沉到水底去,或是越来越快地升到水面上来。换句话说,鱼鳔能帮助鱼在不动的时候保持平衡,但是这个平衡是不稳定的。

  捕鱼人观察到的情况,可以证明这种说法。在深海里捕鱼的时候,常常可以看到有些鱼在半途中脱逃了,可是和人们的想法相反,它们并不重新沉入它们被捕的深水里,而是急速地上升到水面上来。这样的鱼,有时又可以看到它们的鳔已经突出到嘴外面来。

  对鱼的浮沉来说,鱼鳔的真正功用就是这样。至于它在鱼的身体里是不是还起着别的作用,而这又是些什么样的作用,在目前都还不知道。所以这个器官在目前还是一个没有猜破的谜。在现在可以算是完全解释明白了的,只是它在流体静力学方面的作用。

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