所以,魚鰓能高效地進(jìn)行體內(nèi)外的氣體交換,但是這也意味著它能高效地進(jìn)行體內(nèi)外的水交換。這使得海魚面臨著一個(gè)嚴(yán)重的問題。因?yàn)楹K柠}濃度比血液的鹽濃度高,而在滲透壓的作用下,水將自動(dòng)從低濃度溶液滲透到高濃度溶液中。魚每一次呼吸,海水流經(jīng)鰓,給血液送去氧的同時(shí),血液中的水也會(huì)流到海水中。血中的水流走后,血容量減少,血壓下降,下降到一定程度,心臟就無法把血輸送到全身各處了。而且血中水分減少,血鹽濃度隨之增加,奪走了細(xì)胞中的水,細(xì)胞就有了脫水死亡的危險(xiǎn)。
為了防止脫水,魚必須從外界補(bǔ)充血液中喪失的水分,也就是必須喝水。誰都知道,人再渴也不能喝海水,海水進(jìn)入腸道以后,反而會(huì)把體內(nèi)的水奪走,會(huì)越喝越渴,脫水會(huì)越厲害。但是,海魚沒有別的水可以選擇,只能靠喝海水來補(bǔ)充水分。海水進(jìn)入魚腸內(nèi),怎么防止血液中的水被進(jìn)一步奪走,而從海水中吸取水分呢?
滲透現(xiàn)象是無法改變的,只能試圖去改變滲透的方向,那就要讓體內(nèi)的鹽濃度比海水還高。為了做到這一點(diǎn),海魚在喝水之前要先吃鹽:腸壁細(xì)胞中有“分子泵”,能把腸道內(nèi)海水中的鹽轉(zhuǎn)運(yùn)到腸道外,使得腸道外體液的鹽濃度變得比腸道內(nèi)海水的鹽濃度還高,于是水分就從腸道內(nèi)滲透到腸道外,由血液帶走。
但是,那些被“分子泵”帶進(jìn)了體內(nèi)的鹽分怎么辦呢?還得想辦法再排出去。這個(gè)問題交給了帶來所有這些麻煩的鰓去處理。血液把多余的鹽送到鰓,鰓上皮組織中有泌鹽細(xì)胞,它們有另一套“分子泵”,把血液中的鹽轉(zhuǎn)運(yùn)出去,回歸大海。海魚就是通過“分子泵”的吸收和排出鹽分來吸收水分的,這么來回折騰并不是“免費(fèi)”的,“分子泵”的運(yùn)轉(zhuǎn)要耗費(fèi)能量。
淡水魚面臨的是完全相反的問題。它們從不喝水,事實(shí)上,不請自來的水已經(jīng)多得讓它們的身體受不了了,必須耗費(fèi)能量清除體內(nèi)多余的水。由于血鹽濃度比淡水中的鹽濃度高,水的滲透方向倒了過來。淡水魚每一次呼吸,在吸入水中的氧的同時(shí),有大量的水通過鰓滲透到血液中,為此,淡水魚擁有一個(gè)極為高效的腎臟,日夜不停地排出水分。如果人類的腎臟也像魚類那么高效,我們每隔十幾分鐘就要排一次尿。
除了魚類,其他在海邊生活的動(dòng)物也需要處理水鹽平衡的問題。例如海鳥,它們也要靠喝海水來解渴,而且在吃海洋生物時(shí)也會(huì)把食物中的高濃度鹽分吃進(jìn)去。所以,它們和海魚一樣,需要把體內(nèi)多余的鹽分排出去。當(dāng)然,海鳥沒有鰓,它們的泌鹽裝置在眼眶上方的頭骨窩內(nèi),那里長著鹽腺,把血液中的鹽泵出來,排到鼻腔中。下次你看有海鳥畫面的電視節(jié)目時(shí)留心一下,它們會(huì)時(shí)不時(shí)地?cái)[擺頭,抖掉從鼻孔流出來的水珠,那就是鹽腺排出的高鹽黏液。