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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(shì)人们茶余饭后(hòu)最热衷(zhōng)的谈资(zī),也是大(dà)家对(duì)深海探索(suǒ)最大的恐惧。

在挪威的大(dà)海中,和三(sān)文鱼一样被广为人知的(de)生物(wù)叫“克拉肯(kěn)”,这(zhè)个家喻户晓的挪威(wēi)海怪还有另外一(yī)个名字“北海巨妖(yāo)”。

它被认为(wèi)是最有可能存在的(de)神话物(wù)种,虽然没有人真正见过它的样(yàng)子,但是(shì)在众多小说(shuō)和(hé)影(yǐng)视作(zuò)品的渲染之下,这个北欧神话中的明星海怪早就(jiù)已经(jīng)红出圈了。

根据(jù)神话记载,“北海巨妖”居住(zhù)在挪威和格陵兰岛附近,它的背部周(zhōu)长1500米,比一座小(xiǎo)岛(dǎo)还要大,可以轻易地使用它的触手将巨大的船只完全拖入海底,甚至还(hái)有军(jūn)舰遭遇海(hǎi)外袭击沉(chén)入海底的传(chuán)说。

那么这究竟是一种什(shén)么样的恐怖力量(liàng)呢?阿基米(mǐ)德已经给了我们答案,浸没在流体中的物体上的浮力(lì),相当(dāng)于物体排开流体的重量,所以只需(xū)要用船舶的总吨位(wèi)乘以海水的密度和重力,然(rán)后(hòu)减去船(chuán)的重量(liàng),就可(kě)以知(zhī)道还要将一艘普通大小的(de)舰(jiàn)船(chuán)完全拖到(dào)水下至少需要400吨的力量。这对(duì)海怪的肌肉(ròu)力量要求,超出(chū)了人类的认知范围。

随(suí)着现(xiàn)代(dài)生物学的发展,过于(yú)荒(huāng)诞夸张的海怪传说也(yě)逐渐消失。由于从来没(méi)有发现过(guò)北海巨妖的(de)尸骨残骸,所以人(rén)们猜测它没有脊椎和骨骼。因此挪(nuó)威海怪的原型被认为是一种巨大的头足类深(shēn)海海洋生物(wù)。

随着人类对海洋的不断(duàn)探(tàn)索和研(yán)究,发现(xiàn)在黑暗(àn)冰冷的深海当(dāng)中(zhōng),海洋(yáng)生(shēng)物已(yǐ)经进化得相当怪异,甚(shèn)至恐怖,而且非常地巨大。巨(jù)型的日(rì)本蜘蛛蟹、大红水母(mǔ)、鲱王(wáng)黄带(dài)鱼、大王乌贼、格陵(líng)兰(lán)鲨鱼,以(yǐ)及巨(jù)型的等足类动(dòng)物(wù)等(děng)等。

这些巨型(xíng)深海生物和它(tā)们潜水区的近亲相比(bǐ),就好像(xiàng)得了巨人一样。其实(shí)在寒冷(lěng)黑(hēi)暗(àn)的极端压力(lì)环(huán)境的(de)深(shēn)海,海洋生物进化出巨大的体(tǐ)态几乎是必然的,那么其背后的生物学原因到底是什么?挪威海怪(guài)的(de)原型(xíng)又是谁呢?

海洋占据着地(dì)球71%的表面(miàn)积,但是人类对海洋的探索却不到5%,在(zài)超过13.5亿(yì)立方(fāng)千米的海(hǎi)水深(shēn)处,星罗(luó)密布地埋(mái)葬着人(rén)类文(wén)明(míng)的(de)遗(yí)迹,以及太(tài)多(duō)未知(zhī)的神(shén)秘生(shēng)物。

200米深度以上的海洋(yáng)叫(jiào)做海洋上(shàng)层,在这里阳光可以(yǐ)明显地(dì)直(zhí)射下来,是海洋中唯一(yī)存在光合作用的区(qū)域(yù)。浮游生物(wù)和(hé)绝大部分的海洋生物在这(zhè)里营造出了一(yī)片丰富多彩(cǎi)且欣欣向荣的海(hǎi)底世界(jiè)。

当深(shēn)度超过200米,就(jiù)到了海洋中层,海水的(de)温度、盐度和密(mì)度在这(zhè)里(lǐ)发生了急剧的变化,阳光变得(dé)越来(lái)越微弱(ruò)。到(dào)达1000米以下的深海层,我们会发现(xiàn)海(hǎi)洋生物已经开(kāi)始进化(huà)出(chū)了照明设备。

我们唯一能看到(dào)的光亮来(lái)自鱿鱼(yú)的皮(pí)肤或者(zhě)是琵(pí)琶鱼诱(yòu)饵器官所发出的(de)生物光(guāng)。

从海平面以下400米开始,海洋中的食物就(jiù)变得非常(cháng)稀缺了,随着阳(yáng)光的逐渐(jiàn)减弱(ruò),光合作(zuò)用的藻类和(hé)浮游生物彻底消失了,作为食(shí)物(wù)链中的关键(jiàn)部分(fēn),这(zhè)直接导致了深(shēn)海动物(wù)们的生活变得(dé)更加艰难。

多数的海洋生物只能依靠浅(qiǎn)水区倾泻(xiè)下来(lái)的有机物碎屑进行(xíng)生存(cún),这种像雪花一样飘落的沉(chén)积现象叫做(zuò)“海洋雪”,主要(yào)由死亡的浮(fú)游(yóu)生物,上层生(shēng)物的粪便(biàn)颗粒以及(jí)一些腐烂的尸体(tǐ)碎片构成。

有很多的海洋(yáng)生物(wù)是(shì)完全依(yī)赖“海洋(yáng)雪”所(suǒ)生存的,所以(yǐ)海洋雪是深海(hǎi)和底(dǐ)部生态(tài)系统(tǒng)的基础(chǔ),但是它们不足(zú)以支持大量(liàng)的(de)生命物质,食物网的紧张(zhāng)导致了(le)深海(hǎi)中的生物(wù)数(shù)量稀少,同(tóng)时也让(ràng)深(shēn)海(hǎi)生物的捕食压(yā)力(lì)大大增加,许(xǔ)多不吃“海(hǎi)洋雪”的生(shēng)物,就只能以(yǐ)吃(chī)“海洋雪(xuě)”为食的(de)动物。

所以在这个区域,任何的鱼类、甲壳类或者是头(tóu)足类(lèi)的(de)动(dòng)物都是更大型捕食者的目标。为了摆脱这样的(de)困境,所有的生(shēng)物都在努力(lì)地进化,让(ràng)自己(jǐ)从猎物转(zhuǎn)变为“顶级捕食者”。

比如被人们(men)认为是(shì)最接近挪威海怪原型(xíng)的重(zhòng)点嫌疑犯---深海(hǎi)巨鱿。说(shuō)到(dào)巨型(xíng)鱿鱼,我(wǒ)们最先(xiān)想到的就是传说(shuō)中的(de)“大王(wáng)乌贼”。

大王乌贼(zéi)是大王鱿科,大王鱿(yóu)属(shǔ)的(de)头足类(lèi)软(ruǎn)体(tǐ)动(dòng)物,因此(cǐ)准确来讲(jiǎng)应(yīng)该叫“大王鱿(yóu)”,它们实际上并不(bù)是乌(wū)贼。巨型的(de)鱿鱼大多栖息(xī)在绝(jué)对黑暗的(de)深海当中,一直以来都是谜(mí)一般的存在。

在(zài)21世(shì)纪之前,我们对(duì)巨(jù)型鱿(yóu)鱼的了解主要是来(lái)自被冲上岸边的标(biāo)本。直到2004年(nián),人类才(cái)在1000米的深海中,拍(pāi)到(dào)了第(dì)一张(zhāng)巨型鱿(yóu)鱼的照片,有史(shǐ)以(yǐ)来(lái)发现(xiàn)的大王鱿最大的个体长达13米(mǐ),就好(hǎo)像一辆公交车在深(shēn)海(hǎi)中航行(xíng)。与大多长度不超过(guò)60米(mǐ)的鱿鱼相比(bǐ),大王(wáng)鱿的(de)体重能够达到275公斤。科学(xué)家(jiā)们认(rèn)为,由于拥有(yǒu)如此巨(jù)大的体型(xíng),它们的(de)上面几(jǐ)乎没有(yǒu)捕食者。

大(dà)王鱿拥有两(liǎng)条极长的触腕,能够(gòu)达到(dào)其他腕长的2.5倍到4倍(bèi)。触腕(wàn)长有4个吸盘(pán),可以轻易且舒适地捕(bǔ)食深(shēn)海中(zhōng)的其他(tā)鱼类,但大王(wáng)鱿并不(bù)是深海鱿鱼中(zhōng)最大的一种,目前人类(lèi)所发现的最大深(shēn)海鱿鱼是(shì)大(dà)王(wáng)酸浆鱿,这(zhè)种生活在南极海域(yù)的巨型鱿鱼(yú)身长大约10米(mǐ),虽(suī)然(rán)没(méi)有大王鱿(yóu)长,但是体重能达到大王鱿的2倍,它(tā)们是世界上最大的无(wú)脊(jí)椎动物(wù),更(gèng)是(shì)一种具有侵(qīn)略性的顶级捕食者,尽管它们无(wú)法击沉(chén)军舰,但是却可以(yǐ)轻而易举地颠覆帆(fān)船或(huò)者是小型的渔船。

因此,大王酸(suān)浆鱿被认为是(shì)最接近挪(nuó)威海怪原型的物种。而深海能够如(rú)此(cǐ)巨大的(de)另一(yī)个原(yuán)因,让我们对海(hǎi)底的巨兽有了新的(de)认知(zhī),我们(men)都(dōu)知道,越大的生物体吃得也(yě)就越多(duō),但是克莱伯定律(lǜ)告诉我们,生物体的新(xīn)陈代谢和身(shēn)体大(dà)小(xiǎo)之间并不是一(yī)个线性的关(guān)系。比如一个200斤(jīn)的胖子所(suǒ)燃烧的卡路里(lǐ),绝不(bù)会是一(yī)个100斤美女(nǚ)的两倍;一匹比老鼠重1000倍(bèi)的马,也(yě)不(bù)需要多(duō)出1000倍的能(néng)量(liàng)才(cái)能(néng)够驰骋草(cǎo)原(yuán)。

它们(men)之间其实(shí)有一(yī)个非常漂亮的数学关系,克(kè)莱(lái)伯(bó)定律的适用范围非常(cháng)广。从(cóng)地(dì)球上(shàng)最大(dà)的生物(wù)蓝鲸到极(jí)小(xiǎo)的线粒体都遵循(xún)着克(kè)莱伯定律。而巨大(dà)的深海鱿鱼将克莱波定律提升到了(le)一(yī)个新的水平。

研究发现,巨型鱿鱼的新陈代谢率非常低,一条5KG的(de)成年鱼(yú)类可以让一(yī)条500公斤的鱿鱼吃上半年,因为它们每天(tiān)只需要燃烧45卡路里的(de)能量,这相当(dāng)于一个(gè)成(chéng)年人(rén)慢跑1.98公里。巨型由于每(měi)天只需要0.03公斤的食(shí)物就可以(yǐ)维持生命,这个能量需求比其他同级别掠食者要低上(shàng)600倍,这(zhè)也意(yì)味着它们的生活是慢(màn)节奏的,不会像大白鲨那样狂野(yě)地追逐猎物。守株待兔是(shì)巨型鱿鱼的生存之道(dào)。

大王(wáng)酸(suān)浆鱿(yóu)还(hái)拥有动物(wù)界中(zhōng)最大的眼(yǎn)睛,宽度能(néng)够达到30厘米。它们的(de)眼睛长有发(fā)光器,能(néng)够自己(jǐ)产(chǎn)生光芒,也能够觉察到(dào)其他(tā)生物(wù)所发出的微光,但是它们大眼睛(jīng)的主要(yào)作用(yòng)是用于(yú)对付自己的天敌抹香(xiāng)鲸(jīng)。深海中的(de)生物(wù)身体巨(jù)大的另一个原因(yīn)很可(kě)能是深而寒冷的水。

伯格曼法(fǎ)则认为(wèi),在(zài)恒温动物(wù)当(dāng)中,即使是同种动物,生活在寒冷地方(fāng)的个体,其体(tǐ)积、体重一般较生活在(zài)温暖地方的个体都(dōu)会大一些。但是很明显,某些变温动物也遵循这个法(fǎ)则。所以,我们(men)会(huì)在(zài)极地区域的海洋当中看到超出常规的(de)巨大海绵、蠕虫,甚至(zhì)是巨大的单细胞生物。其(qí)中(zhōng)最(zuì)有(yǒu)趣的是北冰洋中(zhōng)最大的鱼类---格陵兰鲨。

成年的(de)格陵(líng)兰(lán)鲨体(tǐ)长(zhǎng)7米,体重(zhòng)可达1400公(gōng)斤,生活在2000米(mǐ)以下的(de)极地深海当中(zhōng)。是唯一能够全年抵御北极寒冷(lěng)水域的鲨鱼。格(gé)陵兰鲨同样(yàng)有(yǒu)着极低的新陈代谢,捕食(shí)的方式也和巨型鱿鱼相似,它们(men)善于采(cǎi)取以(yǐ)静制动(dòng)的方式,坐等食物自(zì)己上门,如果没有活的,它们也(yě)会(huì)吃(chī)掉能够找(zhǎo)到(dào)的任何动物(wù)尸(shī)体。

格陵兰(lán)鲨还是世界上最(zuì)长寿的脊(jí)椎动物(wù),在它们的眼睛里有一些蛋白(bái)质,在它(tā)们出生之前(qián)就已经(jīng)形成了,这(zhè)些(xiē)蛋(dàn)白质不会随着(zhe)年龄的增(zēng)加而降解(jiě)。所以科(kē)学家(jiā)通过(guò)对其进(jìn)行碳(tàn)定年法,估计它(tā)们的平(píng)均寿命至(zhì)少为272岁(suì)。一些(xiē)心情舒(shū)畅、心情安逸的格陵兰鲨甚至(zhì)可能(néng)会超过500岁。

我们刚才所聊的这(zhè)些海洋生物(wù)都是在4000米(mǐ)以上的海水区域,而当(dāng)我(wǒ)们穿过深海(hǎi)层潜(qián)入到更深(shēn)的海底时,一些极端的深海巨(jù)人症的(de)案例(lì)再一次刷新了我们对海洋(yáng)的认知。

在(zài)海平面(miàn)以下4000到6000米的区域叫做(zuò)深渊层,是(shì)海洋中最宽广的地带,总面积超过3亿平方(fāng)公里,占地球表面积的60%。6000米以下的(de)深海是超深(shēn)渊(yuān)层,也叫哈达尔(ěr)区域,它一(yī)般存在(zài)于(yú)狭长的(de)V型海底峡谷深处。地球上(shàng)目(mù)前(qián)已经确(què)定的哈达尔(ěr)栖息地(dì)46个,最深的(de)一处是形成(chéng)于6000万年前的马里亚(yà)纳海沟。哈达(dá)尔区域(yù)处在(zài)绝对的黑(hēi)暗当中,水温在(zài)1到4摄氏度之间,压力是地面(miàn)上的1100倍以(yǐ)上。

在(zài)这(zhè)里,海洋生命(mìng)的(de)基础“海洋雪(xuě)”几乎不会再流(liú)淌下来(lái),理论(lùn)上(shàng)不会有生命出(chū)现在这样的极端(duān)环境当中。但是,当(dāng)人类到达(dá)这里时,发现很多的片脚(jiǎo)类生物在海底爬行,而且体型巨(jù)大。潜水中的端足类生物长(zhǎng)度一般在1cm左右,但(dàn)在(zài)这(zhè)里,同类物种的体长能够达到34cm,这样的视(shì)觉效果相当于你(nǐ)看到了一(yī)只蚊子,比老鼠还要大上一圈(quān)。

科学家还在这里(lǐ)发现了世界上最大的脚角类动物,以及(jí)长达50厘米的超巨(jù)型(xíng)的等足类动(dòng)物。这些巨(jù)大(dà)的(de)片脚(jiǎo)类(lèi)和(hé)等足(zú)类动物在10000米深的海(hǎi)底默默无闻地(dì)做着清道(dào)夫(fū)的工作,它们会吃掉任何出现在面(miàn)前的分解物质。

庞大的体型可以(yǐ)让(ràng)它们储存更多的能量和食物(wù),也(yě)可以为干饭而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长途(tú)跋(bá)涉到更远(yuǎn)的(de)距离(lí)。但(dàn)是在这样的极(jí)端环境之下,这里(lǐ)的食物资源仍然非常贫(pín)瘠,这些(xiē)巨大的生(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shēng)物的食物来(lái)源依然令人(rén)费解(jiě)。后来,研究人员在一(yī)种端(duān)足类动物的身上发现(xiàn)了一(yī)种独特的纤维素(sù)酶。

这(zhè)种纤维素(sù)酶有一(yī)个(gè)神奇的功(gōng)效,它可以分(fēn)解(jiě)植(zhí)物物质(zhì)。但(dàn)是生活(huó)在0植物环境中的端(duān)足类动物,理论上是不需(xū)要这种酶的,海洋雪形(xíng)式的藻(zǎo)类也根本无(wú)法抵达这里。

但科学家测试(shì)研究这种(zhǒng)独特的(de)纤维素酶,发现(xiàn)它可以将锯(jù)末或者是(shì)木浆直接转化为葡(pú)萄糖。而且(qiě)环境的压(yā)力越大,这种酶(méi)的(de)活性就越(yuè)大,消化纤维素的速度(dù)也就会越快。

另外(wài),在万米(mǐ)的(de)海(hǎi)底这种超高(gāo)压低温(wēn)的环境当中,海水会(huì)变得(dé)更(gèng)加粘稠,较大的体态(tài)可(kě)能会让这些深海无(wú)脊椎动(dòng)物在呼吸上(shàng)具(jù)有(yǒu)更大(dà)的优势,更(gèng)好地克服水(shuǐ)中较大的黏性力,这可能(néng)是它们(men)进化成巨大体态的另(lìng)一个原因。而在对这些海底生物的研究当(dāng)中,人类得(dé)到了更(gèng)为(wèi)震惊(jīng)的(de)发现(xiàn)。

广州地球化(huà)学研究所曾在10000米水深的(de)钩虾体内发现了C14的信号。让人感(gǎn)到遗憾的是,这些C14的信号竟然来(lái)自人为(wèi)的核爆(bào)。

科学家还(hái)在马里亚(yà)纳海沟的深处检测到了(le)塑料垃圾(jī)。尽(jǐn)管(guǎn)现在的浩瀚海洋广阔,生(shēng)态资源丰富,但其中很多区域的生(shēng)态系(xì)统是非常脆弱的,许(xǔ)多的海(hǎi)洋生物已经濒(bīn)临灭(miè)绝的(de)边缘,甚(shèn)至很多的物(wù)种(zhǒng)在人类发现之前,它们可能(néng)就(jiù)已(yǐ)经(jīng)灭绝了。从1950年到现在,人类(lèi)所制造的塑料垃圾已(yǐ)经(jīng)超(chāo)过了100亿吨,平(píng)均每年都(dōu)有超过3000万(wàn)吨的塑(sù)料废弃物排(pái)入到(dào)海洋当中。

环境污染、过度捕捞、深海采矿、气候的变化(huà)所导致的海(hǎi)洋化学变化都是对(duì)海洋生(shēng)态系统(tǒng)的(de)严重威(wēi)胁,所以保(bǎo)护环(huán)境人人(rén)有责(zé)。

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