人類將不怕溺水?科學家帶來好消息:新項技術能讓人在水裡呼吸

樂樂 2021/03/25 檢舉 我要評論
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水是地球上最常見的物質,也是地球特有的物質。一方面地球上有七成以上的表面積被海洋覆蓋,另一方面太陽系內甚至銀河系內也只有地球擁有這樣的條件。

也正因為地球擁有豐富的水資源,生命才能在一片荒蕪中誕生,因此水也被認為是「生命之源」。地球上幾乎所有生物的生存都離不開水,可見水對生命是多麼重要。

根據研究發現,地球上最早出現的生命是簡單的水生生命,後來它們演變成複雜水生生物,有一部分水生生物進化成兩棲生物,兩棲生物隨著時間的推移逐漸進化成陸地生物。由此看來,包括人類在內的所有陸地生物,早在十幾億年前的祖先都是水生生物。

儘管水對生命十分重要,但是大多數陸地生物都無法在水中生存,人類便是如此。

為什麼人類無法在水中生存?

人類之所以無法長時間生活在水中,主要有兩個問題: 呼吸問題和壓力問題。與空氣中的氧氣相比,水中的溶解氧實在太少了,根本無法保證人類正常呼吸所需要的氧氣。

那為什麼魚類等水生生物能夠適應這樣的環境呢?關鍵原因在於它們擁有特殊的呼吸系統,能從水中獲取溶解氧。而人類呼吸的主要器官是肺部,它無法在缺氧的狀態下正常工作。

一直以來,為瞭解決人類在水下的呼吸問題,科學家研發出了氧氣供給系統,讓潛水夫下潛的時候背上一瓶氧氣罐,保證潛水夫能在水下待更長的時間。即使如此,還有一個問題阻礙著人類往更深的海域探索。調查顯示,全球有九成以上的海洋區域都還沒出現過人類的身影,因為隨著海洋深度的增加,水下壓力也會增加。

科學家提出了什麼新型技術?

對於潛水人員來說,水下呼吸的問題更重要,因此科學家多年以來都在研究如何讓人類在水下的呼吸更加順利。除了不斷推出新型氧氣供給裝置之外,有部分科學家把關注點放在了如何營造更好的呼吸環境。去年國外有一位科學家發現了一種化合物 能夠輔助人類在水中呼吸,這種化合物就是全氟化碳

根據研究,全氟化碳的化學性質十分穩定,而且二氧化碳能完全溶在其中。為了驗證全氟化碳是否能幫助陸地生物在水下的呼吸,研究人員對小白鼠進行了水下呼吸實驗。首先,實驗人員將全氟化碳溶在水中,然後將小白鼠放進去,然後觀察它的反應。進入水中後,小鼠起初的反應十分掙紮,但後面又慢慢減少了慌張不安的表現。

並不是小鼠已經被淹死了,而是小鼠在水下的呼吸變得更順暢了。這個實驗持續了大約20個小時,實驗人員原以為拿出來的小鼠已經斃命了,但沒想到小鼠被拿出來後立刻恢復活力。正常情況下,小鼠在水中的生存時間不會超過一小時,這個實驗讓研究人員看到了全氟化碳的效果, 它可以改變水下環境,讓陸生生物的呼吸更順暢。

在科學家發現全氟化碳之前,一些科幻電影中就已經出現了人類在液體中自由呼吸的場景,比如宇航員在太空中執行星際任務時,需要進入特殊的艙位內保持身體的狀況良好,而這樣的艙內通常都由特殊液體組成。但電影裡並沒有交代這些液體是什麼,現在科學家發現的全氟化碳有機會充當艙內液體。

呼吸的問題或許能得到解決,壓力問題該如何解決?

利用全氟化碳液體來協助呼吸的方法被稱為「全液體呼吸技術」,這種技術實際上已經在醫學上有所應用。曾有新聞報導稱,國外一名嬰兒出生後出現呼吸困難的危險情況,醫生立即將他放入全氟化碳的液體中進行治療,結果嬰兒呼吸困難的情況減緩了。由此可見,全液體呼吸技術未來在幫助潛水人員呼吸方面是有前景的,但還有水壓的問題需要解決。

有時候我們不得不感歎水生生物真是神奇的生物,它們不僅能在水下呼吸,還能承受住海洋環境的壓力。科考活動發現,不僅淺海區域存在水生生物,深海地區也存在不少水生生物。

科學家通過研究發現,深海地區的魚類之所以能夠承受住水下很強的壓力,是因為魚體內的壓強和外部壓強正好平衡了,使得外部的壓強無法對魚的身體造成擠壓。

魚的這種本領是它們長期適應深海環境獲得的,而人類的祖先自出現後就一直生活在陸地上,因此人體內也存在著和標準大氣壓相平衡的氣壓,而海洋內的氣壓比標準大氣壓還要高,因此在不借助潛水器的幫助下,人類是無法潛入深海區域的。

未來人類可能進化成水生生物嗎?

隨著氣候變暖的趨勢越來越嚴重,科學家早已開始思考未來人類該如何生存的問題了。如果未來人類面臨著大量陸地被日益上升的海平面所淹沒,那麼人類是會繼續在陸地上的生活,還是主動適應水中的生活,從而進化成水生生物呢?對此科學家表示,存在這種可能性,但是人類要重新演變成水生生物,恐怕要經歷漫長的時間。

回溯地球生物發展史,我們發現陸地生物過去走的是水生生物到兩棲生物,兩棲生物再到陸地生物的道路。這是一個循序漸進的過程,因為水生生物體內的器官也需要時間來發生變化。因此如果人類要重新變回水生生物,同樣需要經歷從陸地生物到兩棲生物,再從兩棲生物到水生生物的過程,而這一過程至少需要上億年的時間。

一旦人類重新變回水生生物,或許人類文明就此沒落了,因為海洋環境幾乎不可能孕育出高等智慧文明,一是環境嚴苛,二是因為資源有限。

結束語

今天的分享到此結束。

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