五、水的物理性質對水生生物的影響
水作為水生生物生活的環境介質,其物理性質,如密度、粘滯性和水的浮力等,對水生生物也有重要影響。
水的密度比空氣大約大800倍,所以陸生生物必需發展莖或四肢等支援結構,而對水生生物來說,稠密的水就能起支撐作用。但是蛋白質、溶鹽和其他物質的密度都比水大,因此生物體在水中通常還是要下沉的。為了克服下沉的趨勢,水生植物和動物發展了多種多樣的適應,以便降低身體的密度,減緩身體下沉的速度。這些適應對於微小的浮游植物和浮游動物來說是非常重要的,因為這些生物沒有主動運動的能力。
很多魚類的體內都有鰾,鰾內充滿了氣體,使魚體的密度能大體上等於周圍環境水的密度。生活在淺水中的大型海藻也有類似的充氣器官,這些海藻用固著器附著在海底,而充滿氣體的球形物則可使葉子浮在Sunny充足的水面。很多單細胞的浮游植物能夠大量地漂浮在湖泊和海洋近表面水層,因為在它們體內含有比水密度更小的油滴,抵銷了細胞下沉的傾向。魚類和其他大型的海洋生物也常利用脂肪增加身體的浮力。大多數脂肪的密度為0.90~0.93 g/mL(即相當水密度的90~93%),因此傾向於上浮。減少骨骼、肌肉系統和體液中的鹽濃度也能使水生動物減輕體重增加浮力。許多水生脊椎動物低滲透濃度的血漿(大約是海水滲透濃度的1/3至1/2)也是對減少身體密度的一種適應。
水的高度粘滯性也有助於水生生物減緩下沉的速度,但同時也對動物在水中的各種運動形成較大的阻力。微小的海洋動物往往靠細長的附屬物延緩身體的下沉。在水中能夠快速移動的動物,其身體往往呈流線型,這樣可以減少運動的阻力。鯖和生活在開闊大洋中的其他魚群則具有符合流體動力學原理最理想的體型。
由於水的浮力比空氣大,因此重力因素對水生生物大小的發展限制較小。藍鯨的身長可達33米,體重可達100噸,最大的陸地動物與其相比也顯得相形見絀(大象的體重只有7噸)。水為動物提供了極好的支援以便克服自身的重力,鯊魚的骨骼便能說明這一點。鯊魚骨骼是由具彈性的軟骨構成的,這種軟骨對陸生動物幾乎完全不能起支援作用。即使是呼吸空氣的鯨,當它在海灘擱淺時也會很快窒息而死,因為它巨大的體重一旦失去了水的支援就會把它的肺壓癟。堅硬的結構出現在水生動物主要是起保護作用(如軟體動物的外殼)或者是為肌肉提供堅實的附著點(如螃蟹的殼和魚類的骨骼),而不是為了支撐身體的重量。
五、水的物理性質對水生生物的影響
水作為水生生物生活的環境介質,其物理性質,如密度、粘滯性和水的浮力等,對水生生物也有重要影響。
水的密度比空氣大約大800倍,所以陸生生物必需發展莖或四肢等支援結構,而對水生生物來說,稠密的水就能起支撐作用。但是蛋白質、溶鹽和其他物質的密度都比水大,因此生物體在水中通常還是要下沉的。為了克服下沉的趨勢,水生植物和動物發展了多種多樣的適應,以便降低身體的密度,減緩身體下沉的速度。這些適應對於微小的浮游植物和浮游動物來說是非常重要的,因為這些生物沒有主動運動的能力。
很多魚類的體內都有鰾,鰾內充滿了氣體,使魚體的密度能大體上等於周圍環境水的密度。生活在淺水中的大型海藻也有類似的充氣器官,這些海藻用固著器附著在海底,而充滿氣體的球形物則可使葉子浮在Sunny充足的水面。很多單細胞的浮游植物能夠大量地漂浮在湖泊和海洋近表面水層,因為在它們體內含有比水密度更小的油滴,抵銷了細胞下沉的傾向。魚類和其他大型的海洋生物也常利用脂肪增加身體的浮力。大多數脂肪的密度為0.90~0.93 g/mL(即相當水密度的90~93%),因此傾向於上浮。減少骨骼、肌肉系統和體液中的鹽濃度也能使水生動物減輕體重增加浮力。許多水生脊椎動物低滲透濃度的血漿(大約是海水滲透濃度的1/3至1/2)也是對減少身體密度的一種適應。
水的高度粘滯性也有助於水生生物減緩下沉的速度,但同時也對動物在水中的各種運動形成較大的阻力。微小的海洋動物往往靠細長的附屬物延緩身體的下沉。在水中能夠快速移動的動物,其身體往往呈流線型,這樣可以減少運動的阻力。鯖和生活在開闊大洋中的其他魚群則具有符合流體動力學原理最理想的體型。
由於水的浮力比空氣大,因此重力因素對水生生物大小的發展限制較小。藍鯨的身長可達33米,體重可達100噸,最大的陸地動物與其相比也顯得相形見絀(大象的體重只有7噸)。水為動物提供了極好的支援以便克服自身的重力,鯊魚的骨骼便能說明這一點。鯊魚骨骼是由具彈性的軟骨構成的,這種軟骨對陸生動物幾乎完全不能起支援作用。即使是呼吸空氣的鯨,當它在海灘擱淺時也會很快窒息而死,因為它巨大的體重一旦失去了水的支援就會把它的肺壓癟。堅硬的結構出現在水生動物主要是起保護作用(如軟體動物的外殼)或者是為肌肉提供堅實的附著點(如螃蟹的殼和魚類的骨骼),而不是為了支撐身體的重量。