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曹冲称象的故事说明了什么科学道理,曹冲称象这个故事告诉我们什么道理

曹冲称象的故事说明了什么科学道理,曹冲称象这个故事告诉我们什么道理 真实存在的巨型海怪!北欧神话中的“北海巨妖”,未知海域的霸主!

海怪,一直是人们茶余饭后最热衷的谈资,也是大家对深海探索(suǒ)最大的恐惧。

在挪威的大海中,和三文(wén)鱼(yú)一样被广(guǎng)为人知的生物(wù)叫“克拉肯”,这个家喻户晓(xiǎo)的(de)挪威海怪还有另外(wài)一(yī)个名字“北海巨妖”。

它被(bèi)认为是最有可能存(cún)在的神话物种,虽然没有(yǒu)人真(zhēn)正见过它的样(yàng)子(zi),但(dàn)是在众多小(xiǎo)说和影视作品的渲染之下,这个北欧神(shén)话中的明星海怪早就已经红出圈了。

根据神话记载,“北海巨妖(yāo)”居(jū)住在挪威(wēi)和格陵兰岛附近,它的背(bèi)部周长1500米,比一座小岛还要大,可以轻易(yì)地使(shǐ)用它的触(chù)手将(jiāng)巨大的船只完(wán)全拖(tuō)入海底,甚(shèn)至还有(yǒu)军舰遭(zāo)遇(yù)海外袭击沉入海底(dǐ)的传说(shuō)。

那么这(zhè)究竟是一(yī)种什(shén)么样的恐(kǒng)怖力量(liàng)呢?阿基米德已经(jīng)给了我们答案,浸没(méi)在流体(tǐ)中的物体上的浮力,相当于物体排开流体(tǐ)的重量,所以只需(xū)要用船舶的(de)总吨位乘以(yǐ)海水的密度和重(zhòng)力,然(rán)后减去船的重量,就(jiù)可以知道还要将一艘普通大(dà)小的舰(jiàn)船完全拖到(dào)水下(xià)至少需要400吨(dūn)的力量。这对海怪的肌肉力量(liàng)要求(qiú),超(chāo)出了(le)人类(lèi)的认知范(fàn)围(wéi)。

随着(zhe)现(xiàn)代生物(wù)学(xué)的发(fā)展(zhǎn),过于荒诞夸张的(de)海怪传说也逐渐消失。由于从来没有(yǒu)发现过北海巨妖的尸骨残骸(hái),所以人们猜测它没有脊椎和(hé)骨骼。因(yīn)此挪威海怪的(de)原型被认为(wèi)是一(yī)种(zhǒng)巨大的头足类深(shēn)海(hǎi)海洋(yáng)生物。

随着人类对海洋的不(bù)断探(tàn)索和研究,发现在黑(hēi)暗冰冷的深海当中,海洋(yáng)生物已经进化(huà)得相(xiāng)当怪异,甚(shèn)至恐(kǒng)怖,而(ér)且非常地(dì)巨大。巨型(xín曹冲称象的故事说明了什么科学道理,曹冲称象这个故事告诉我们什么道理g)的日本蜘(zhī)蛛蟹、大红水母、鲱王(wáng)黄带鱼、大(dà)王(wáng)乌贼、格陵(líng)兰鲨鱼,以(yǐ)及巨(jù)型的等(děng)足类动物等(děng)等。

这些(xiē)巨型深(shēn)海生物(wù)和它(tā)们潜水区的(de)近亲(qīn)相比,就好(hǎo)像得了(le)巨人(rén)一(yī)样(yàng)。其实在寒冷(lěng)黑暗的极端压力环境的深海,海洋(yáng)生物(wù)进化出巨大的体态几乎是(shì)必(bì)然(rán)的,那么(me)其背后(hòu)的生物(wù)学原因到(dào)底(dǐ)是什么(me)?挪(nuó)威海怪(guài)的原型(xíng)又是谁呢?

海洋占据着地(dì)球71%的表面(miàn)积,但是(shì)人类对海洋的探索却不到5%,在(zài)超过(guò)13.5亿(yì)立方千(qiān)米的海水深处,星罗密布地埋葬着人(rén)类(lèi)文明的(de)遗(yí)迹(jì),以(yǐ)及太多(duō)未知的神秘生(shēng)物(wù)。

200米深度(dù)以上的海洋(yáng)叫做海洋上(shàng)层,在这(zhè)里(lǐ)阳光可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地直射(shè)下来(lái),是海洋中唯一存在(zài)光合作用的区域。浮游(yóu)生物和(hé)绝大部分的(de)海洋生(shēng)物在这(zhè)里营造(zào)出(chū)了(le)一片(piàn)丰富多彩且欣(xīn)欣向荣的(de)海(hǎi)底世界。

当深(shēn)度超过(guò)200米,就到了海(hǎi)洋中层,海水的温度、盐度和(hé)密度在(zài)这(zhè)里发生了(le)急剧(jù)的变化,阳光变(biàn)得越来越(yuè)微(wēi)弱。到达1000米以(yǐ)下的深海层,我们(men)会发现海洋生物已(yǐ)经开始(shǐ)进化出(chū)了照(zhào)明(míng)设备。

我们唯一能看(kàn)到的光亮来自鱿鱼的皮(pí)肤或者是(shì)琵琶鱼诱饵器官(guān)所(suǒ)发出的生物光(guāng)。

从海平(píng)面以(yǐ)下400米(mǐ)开始,海洋中的(de)食物(wù)就(jiù)变得非(fēi)常稀缺了(le),随着阳光的逐渐减弱,光合作用的藻类和浮(fú)游生物彻(chè)底消(xiāo)失了,作为食物(wù)链中的关键(jiàn)部分,这直(zhí)接导致了深海动(dòng)物们的生活变(biàn)得更加(jiā)艰难。

多数(shù)的海(hǎi)洋生物只(zhǐ)能依靠浅水区(qū)倾泻下来的有机物碎屑进行生存(cún),这种像雪(xuě)花一样(yàng)飘落(luò)的沉积现象(xiàng)叫做“海(hǎi)洋雪”,主(zhǔ)要由死亡的浮(fú)游生物,上层生(shēng)物的粪便颗粒(lì)以及(jí)一(yī)些腐烂的(de)尸(shī)体碎(suì)片构(gòu)成。

有很多(duō)的(de)海洋生物是(shì)完全(quán)依赖“海洋雪”所生存的,所以海洋雪是深海(hǎi)和底(dǐ)部生(shēng)态系统的基础,但(dàn)是它(tā)们不足以支持大(dà)量(liàng)的生命物质(zhì),食物网的紧张导致了深(shēn)海中的生物数量稀少,同时(shí)也让深海生物(wù)的捕食压(yā)力大大增加,许多不吃“海洋(yáng)雪(xuě)”的生物,就只能以吃(chī)“海洋雪(xuě)”为食的动物。

所以(yǐ)在这个(gè)区(qū)域,任何(hé)的鱼(yú)类、甲壳(ké)类(lèi)或者是头足类的(de)动(dòng)物都是更大型捕食者的目(mù)标。为了摆脱这样的(de)困境,所有的(de)生物都在努力(lì)地进(jìn)化(huà),让自己从猎物转变为(wèi)“顶级(jí)捕食(shí)者(zhě)”。

比(bǐ)如被人们认为(wèi)是最接近挪(nuó)威海怪原型的重点嫌(xián)疑(yí)犯(fàn)---深海巨(jù)鱿。说(shuō)到巨(jù)型鱿鱼,我(wǒ)们最先想到的就是传(chuán)说中的(de)“大王乌贼”。

大王乌贼是大(dà)王鱿(yóu)科,大(dà)王鱿属的头足(zú)类软体(tǐ)动物,因此准(zhǔn)确来(lái)讲应该叫“大(dà)王鱿(yóu)”,它(tā)们实际(jì)上并不(bù)是(shì)乌贼。巨型的鱿(yóu)鱼大(dà)多(duō)栖(qī)息在绝对黑暗的深海当中,一直以(yǐ)来(lái)都是谜(mí)一般的存在。

在21世纪之前,我们(men)对巨型鱿鱼(yú)的了(le)解主要(yào)是(shì)来(lái)自(zì)被冲上岸边的标本。直到2004年,人类才在(zài)1000米的(de)深海中,拍到(dào)了第一张巨型鱿鱼的(de)照片,有(yǒu)史以来发现的大王鱿(yóu)最大的个体长(zhǎng)达(dá)13米,就好(hǎo)像一(yī)辆(liàng)公交车在深海中(zhōng)航行。与大多长(zhǎng)度不超过60米的鱿鱼相比(bǐ),大(dà)王鱿(yóu)的体重能够达到275公斤(jīn)。科(kē)学(xué)家(jiā)们认(rèn)为,由于拥有如此巨大的(de)体型,它们(men)的上(shàng)面几乎没有捕食者。

大王鱿拥有(yǒu)两条(tiáo)极(jí)长(zhǎng)的(de)触腕,能够达(dá)到其他(tā)腕长的2.5倍(bèi)到4倍。触腕长有4个(gè)吸盘,可以轻易(yì)且舒适地捕食深海中的其他鱼类,但大王鱿并不是深海鱿鱼中最大(dà)的一种,目前人类(lèi)所发现的最大深海鱿鱼(yú)是(shì)大王酸(suān)浆(jiāng)鱿,这种生活(huó)在南极海域的巨型鱿鱼身长大约(yuē)10米,虽(suī)然(rán)没有大(dà)王鱿长(zhǎng),但是体重能达到大王鱿的2倍,它们是世界上最大的无脊椎动物,更是一种具有侵略性的顶(dǐng)级捕食者,尽管它们无法击(jī)沉军舰(jiàn),但是却(què)可以轻而(ér)易举地颠覆帆船或(huò)者是(shì)小型(xíng)的渔船。

因此,大(dà)王酸浆鱿被(bèi)认(rèn)为是最(zuì)接近挪(nuó)威海怪原型的物种。而(ér)深海能够如此巨(jù)大的另(lìng)一个原因,让我们(men)对海底的巨兽有了(le)新(xīn)的认知,我们(men)都(dōu)知道,越大的生物(wù)体(tǐ)吃(chī)得也就越(yuè)多,但是(shì)克莱伯定(dìng)律(lǜ)告诉我们,生物体的新陈代(dài)谢和身体大(dà)小之(zhī)间并不是一个线(xiàn)性的关系。比如一个200斤的(de)胖子(zi)所燃(rán)烧的卡路(lù)里,绝不会(huì)是一个100斤美(měi)女的两倍;一匹(pǐ)比老鼠重1000倍的马,也不需要(yào)多出1000倍(bèi)的(de)能(néng)量才能够驰(chí)骋草原。

它们之间(jiān)其实有一个非常(cháng)漂亮的(de)数学关系,克莱伯定律的(de)适(shì)用范围非常广。从地球上最(zuì)大的(de)生物蓝鲸到极(jí)小的线粒体(tǐ)都遵循着(zhe)克(kè)莱伯(bó)定律。而巨大的(de)深海(hǎi)鱿鱼将克莱波定律提(tí)升到了一(yī)个新的水平。

研究(jiū)发现,巨型鱿鱼的新(xīn)陈代谢率非常(cháng)低,一条5KG的成年鱼类可以让(ràng)一条500公斤的(de)鱿鱼吃上半年,因为它们每天只需要(yào)燃烧45卡路里的能量(liàng),这相当于一个成年人慢跑1.98公里。巨型由于每天只需要0.03公斤的食物就可(kě)以维持生命,这(zhè)个能量需求比其他同(tóng)级别掠(lüè)食(shí)者要低上(shàng)600倍(bèi),这也(yě)意(yì)味着它们的(de)生活是(shì)慢(màn)节奏(zòu)的,不会像(xiàng)大(dà)白鲨(shā)那(nà)样(yàng)狂野地追逐猎物。守株待兔是巨(jù)型鱿鱼的生存之道。

大王酸浆(jiāng)鱿还拥(yōng)有动物(wù)界中最大的眼睛(jīng),宽度能够(gòu)达到30厘米。它们(men)的眼睛(jīng)长有发光(guāng)器(qì),能够自(zì)己产生(shēng)光芒,也能够觉察到其他生物所(suǒ)发出(chū)的微光(guāng),但是它们大(dà)眼(yǎn)睛的主要作用是用(yòng)于对付自己(jǐ)的天(tiān)敌抹香(xiāng)鲸(jīng)。深海中的(de)生物身体巨大的(de)另(lìng)一个(gè)原因很可能(néng)是深(shēn)而寒(hán)冷的水。

伯格曼法(fǎ)则认(rèn)为,在恒温动物当中,即使是同种(zhǒng)动物,生(shēng)活在(zài)寒(hán)冷地方的个体,其体积、体(tǐ)重一般较生(shēng)活在温暖地方的个体都会大一些。但是(shì)很明显,某些变温动物也遵循这个法则。所(suǒ)以,我们会在极地区域的海(hǎi)洋当中看到超出(chū)常规的巨大海绵、蠕虫,甚(shèn)至是(shì)巨大的单细胞生物(wù)。其中最有趣的是北冰洋中最(zuì)大的(de)鱼类---格陵(líng)兰鲨。

成年的格(gé)陵兰鲨(shā)体长7米,体(tǐ)重可达1400公(gōng)斤,生活在2000米以下的极地(dì)深海当(dāng)中。是唯一能(néng)够全(quán)年抵御北极寒冷水(shuǐ)域的鲨鱼。格陵兰(lán)鲨同样(yàng)有(yǒu)着极低的新陈(chén)代(dài)谢,捕食的方式也和(hé)巨型鱿鱼相似,它们善于(yú)采取以静制动的方式(shì),坐等食(shí)物自己(jǐ)上门,如果没有活的,它们也会吃掉能够找到的任何动物尸体。

格(gé)陵兰鲨还是世界上(shàng)最(zuì)长寿(shòu)的脊椎动物,在它(tā)们的(de)眼睛里有一些(xiē)蛋白质,在它(tā)们出生之前(qián)就(jiù)已经形成了(le),这些蛋白质不(bù)会(huì)随着年(nián)龄的(de)增(zēng)加而降解(jiě)。所(suǒ)以科(kē)学家通过(guò)对其进行碳定(dìng)年法,估计(jì)它们的(de)平均(jūn)寿命至少(shǎo)为(wèi)272岁。一些心情舒畅、心(xīn)情安逸的格陵兰鲨甚至可(kě)能会超过500岁。

我(wǒ)们(men)刚才(cái)所(suǒ)聊的这些海(hǎi)洋(yáng)生(shēng)物都(dōu)是在(zài)4000米以上的(de)海水(shuǐ)区域,而当我(wǒ)们(men)穿(chuān)过深海层(céng)潜入到更(gèng)深的海底时(shí),一些极端的深海巨人症的案例再一次刷新(xīn)了我们对海洋(yáng)的认知。

在(zài)海平面以下4000到(dào)6000米的(de)区域叫做深(shēn)渊层(céng),是海(hǎi)洋中最宽(kuān)广的地带,总面积超过3亿(yì)平方(fāng)公里,占地(dì)球表面积的(de)60%。6000米以下的深海(hǎi)是(shì)超深渊层,也叫哈达尔(ěr)区域,它一般(bān)存在于狭长的(de)V型(xíng)海底峡谷深处。地(dì)球上目前已经确定的(de)哈达尔栖息地46个,最深的一处(chù)是形成于6000万(wàn)年前的马里亚纳(nà)海(hǎi)沟(gōu)。哈达(dá)尔区域处在绝对(duì)的黑暗当中,水(shuǐ)温在1到4摄氏度之间(jiān),压(yā)力是(shì)地面上的(de)1100倍以(yǐ)上。

在(zài)这(zhè)里,海洋生(shēng)命(mìng)的基础“海洋雪”几乎不会再流淌下来,理论上不会有生(shēng)命出(chū)现在(zài)这(zhè)样(yàng)的极端环境当中(zhōng)。但(dàn)是,当人类到达这里时,发现(xiàn)很多的(de)片脚类(lèi)生物在海底(dǐ)爬行(xíng),而且体型巨大。潜水中的端(duān)足类生(shēng)物长(zhǎng)度一般在1cm左右,但在这里,同(tóng)类物种(zhǒng)的体长(zhǎng)能(néng)够(gòu)达到34cm,这样的视觉效果相当于你看到了一只蚊子(zi),比老鼠(shǔ)还要大上一圈。

科学家还在(zài)这(zhè)里发现了(le)世界上最大的脚角类动(dòng)物,以及(jí)长(zhǎng)达(dá)50厘米的超巨(jù)型的等足类动(dòng)物(wù)。这(zhè)些巨大的片脚(jiǎo)类(lèi)和等(děng)足(zú)类动(dòng)物(wù)在10000米深的海(hǎi)底(dǐ)默默无闻地做着清道夫的工(gōng)作,它们(men)会吃掉任(rèn)何出现(xiàn)在面前的分解物质。

庞大的体型(xíng)可以让它们储存更多的能量和食物,也可以为干饭而长途跋涉到更远(yuǎn)的(de)距离。但(dàn)是在这(zhè)样的极端(duān)环境之下(xià),这里的食物资源(yuán)仍(réng)然(rán)非(fēi)常贫瘠,这些巨大的(de)生物的食物来源依然令人(rén)费(fèi)解。后来,研(yán)究人员在一(yī)种端足类动物(wù)的身(shēn)上发现了一种(zhǒng)独特的纤维素(sù)酶。

这种纤(xiān)维素酶有一个神(shén)奇的(de)功效,它(tā)可以分解植物物质。但是生活在0植物环境中的端(duān)足类动物,理(lǐ)论上是不需要这种酶的,海洋(yáng)雪形式(shì)的藻类也根本无法(fǎ)抵达(dá)这里。

但(dàn)科学家测试(shì)研究这种独特的纤维(wéi)素酶(méi),发(fā)现它可(kě)以将锯(jù)末或者(zhě)是(shì)木浆直接转(zhuǎn)化为葡萄糖。而且环(huán)境(jìng)的压(yā)力越大(dà),这种酶的(de)活性就越大,消化(huà)纤(xiān)维素的速度也就会(huì)越快。

另(lìng)外(wài),在(zài)万米(mǐ)的海底这种超高压低温(wēn)的环境当中,海水会变得(dé)更(gèng)加粘稠,较大的体(tǐ)态(tài)可(kě)能会让(ràng)这些深(shēn)海无(wú)脊椎动物(wù)在呼吸上具有更大的优势,更好地克服水中较大的黏性力,这可能(néng)是它们进化成巨大体态的另一个原因。而(ér)在对这些(xiē)海底生(shēng)物(wù)的(de)研究当中,人(rén)类(lèi)得到了(le)更(gèng)为(wèi)震惊的发现。

广州地球化学研(yán)究所曾在10000米水深的钩虾体内发现了C14的信号。让人(rén)感到(dào)遗憾的是,这(zhè)些(xiē)C14的信号竟然来自(zì)人为的核爆(bào)。

科学家还在马(mǎ)里亚纳海沟的深处检(jiǎn)测(cè)到了(le)塑料垃(lā)圾。尽管现(xiàn)在的浩(hào)瀚(hàn)海洋广阔(kuò),生态资源丰富,但其中很多(duō)区域的生态(tài)系统是非常脆(cuì)弱的,许(xǔ)多的海洋(yáng)生物已经濒临灭绝的边缘,甚至(zhì)很多的物(wù)种(zhǒng)在(zài)人类发现之前,它们可能就(jiù)已经灭绝了。从1950年到(dào)现(xiàn)在,人类所制造的塑(sù)料垃圾已经(jīng)超过了(le)100亿(yì)吨,平均(jūn)每年都有超过(guò)3000万吨的塑料废弃物排入到海(hǎi)洋当中(zhōng)。

环境污染、过度捕(bǔ)捞、深海采(cǎi)矿(kuàng)、气候(hòu)的变(biàn)化所导致的海洋化学变(biàn)化都是(shì)对海洋生态系统的严重威(wēi)胁(xié),所以(yǐ)保(bǎo)护环境人人有责。

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