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鱼鳔的功能?上海中学生推翻300年传统论断

(2008-09-12 15:42:10)
标签:

鱼鳔

功能

上海

中学生

论断

杂谈

  俗称“鱼泡泡”的鱼鳔有什么功能?300多年来,国内外的各种教科书几乎一致认为:鱼用改变鱼鳔中空气的多少,来控制鱼在水中浮力的大小,从而在水中自由沉浮。然而,这个传统论断却被上海的中学生证明是错误的。

  最近,上海的5名中学生在向明中学黄曾新老师的指导下,通过大量观察和实验,推翻了鱼鳔功能的传统说法。他们提出:鱼在水中主要靠鱼鳍而非鱼鳔来控制升降;鱼鳔在鱼身上的功能是降低鱼的身体比重,而且这个功能是在进化中形成的,鱼并不能有意识控制鱼鳔中的空气多少。这一新的论断已被多位专家肯定。

  上海市动物学会秘书长倪兵、华东师范大学鱼类研究专家周忠良教授均表示:黄曾新老师及其学生经过探索对鱼鳔功能的发现是正确的,中学生能用学习过的知识和实验方法去探索生活中发现的问题,非常有意义。

  据黄曾新介绍,认为“鱼用改变鳔中兑体多少,从而控制鱼在水中受到浮力大小,使鱼能够在水中自由沉浮”的传统观点,是17世纪佛罗伦萨科学院的科学家们开始提出的,正式提出这个论断的人是波雷里教授,时间在1685年。在以后的300多年里,虽然有人对这种说法表示过异议,但由于没有系统地进行科学论证,影响不大,无法变动这个早已生根于人们心中的基本概念。在各国学校教科书里也基本上一直沿用传统的论断。

  2008年7月开始,黄曾新带领上海位育中学慎悦、向明中学罗轶敏、汪浩、崔亦晨和市西中学的陈冰共5名中学生成立了一个科研小组,进行了科学探究。

  他们去花鸟市场与菜市场观察鱼的沉浮方式,首先发现几乎没有一种鱼有垂直升降功能。潜水艇由于可以通过改变压水舱内水气比例而变化潜水艇的比重,从而可以垂直升降,而鱼没有这种升降方法,它们都是用向前游动的方式,或向前上游,或向前下游,来达到升降效果。这是什么原因呢?大家仔细观察分析后一致认为鱼的升降主要靠鳍这个运动器官。尤其是胸鳍与腹鳍。

  许多鱼的前进动力靠尾鳍的左右摆动,也有靠胸鳍腹鳍的摆动;但鱼的升降主要靠胸鳍腹鳍的不同摆动方式。这如同鸟向前飞时靠扇动翅膀不同方式控制向前上方飞行还是向前下方飞行。

  其次,他们通过实验反复论证,几乎没有一条鱼在向下游时先用嘴向外吐气以减少鱼鳔中气体,使其浮力下降而下沉。学生同时也提出在鱼向上游时如何使鱼鳔内气体增加而扩大体积增加浮力的问题。难道水中的微量气体能达到效果吗?有人提出有资料讲鱼鳔有气体弯透功能,能使肌肉与血流中气体充实到鱼鳔中。但这个小组马上否定了这一观点,因为鱼的总体浮力是靠其肌肉,骨骼,血与鳔。其他器官中的氧流入鳔中,其总比重是不变的。

  他们再从鱼鳔结构进行观察与分析研究发现:许多河鱼鳔剖杀取出几乎个个充足饱满,没有呈干瘪状态;许多鱼鳔没有出气孔,用手压不会变瘪,而且放半天也不会瘪,它没有气管通入鱼口中;鱼鳔上没有肌肉与神经,鱼无法使其排气;鱼鳔没有渗透气功能,在长时间受压时也不会向外排气。这进一步证实:鱼并不是靠增加或减少鱼鳔里的气体来控制上下游动的。

  那么,鱼鳔在鱼身上正确的功能是什么呢?研究分析的结论是:降低鱼在水里的比重。理由是:我们可以观察到鱼缸内的鱼可以全身不动,但它能不沉也不上浮。这说明它的整体比重与外界水一样大。而如果将鱼肉、鱼骨、鱼鳞取下放入水中一定会下沉,这说明取掉鳔的鱼比重比外界液体大。而鱼必定通过鳔才能达到整体比重与外界水一样大的效果。这个功能是鱼在进化过程中生成的,是鱼无意识的不能控制的。例如人的心跳是为了血液循环,但人不能有意识去控制协调它一样。如果鱼没有鳔,它为了向上游,或为了保持在某一水层上就必须不停地游。这样体力消耗会很大,没有鳔的鱼就被有鳔的鱼自然淘汰了。

  这个研究小组经过反复实验还对其他有关鱼鳔问题作出了如下科学解释:

  ——为什么鲨鱼没有鳔?这是因为鲨鱼是软骨鱼,它的骨骼比重小,可以用肝中脂肪比重小于水来取代鳔的功能。

  ——为什么一般河水鱼的鳔比海水鱼的鳔大,而且多为两个鳔?这是因为河水比重比海水小,要求河水鱼的比重比海水鱼的小。所以对鳔的功能要求更大,河水鱼的鳔更大才能使它与外界水比重保持一致。两个鳔比一个鳔克服鳔直径过大的问题。

  ——为什么有时鱼体积小而鳔大,有些鱼大而鳔小?这与鱼的骨头多少、骨头比重大小、含鳞量多少、游速快慢、鱼内脂肪多少等有关。凡是鱼骨多尔硬,鳞多而重,游速慢,脂肪少的鱼,以及河水鱼,鱼鳔相对较大。

  ——为什么黄鱼、带鱼肚内不见有鼓着的鱼鳔?这是因为深海鱼生活在海底,水压大,鱼鳔耐压也大。一旦捕捉出水面鱼鳔会立刻膨胀而爆裂,我们就看到没有“泡”的鱼鳔了,并不是深海鱼没有鳔。

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