海水对陆地生物的危害
生物细胞都有生物膜,细胞膜是半透性的,水可以在细胞内外自由扩散,但是钠离子、氯离子和其他物质无法自由进出细胞。当细胞外部的盐浓度高于细胞内部时,水就会从细胞内部向细胞外部流动,以纠正这种不平衡。半透膜两边的物质浓度倾向于平衡趋势称为渗透。
海水的盐度是体液的四倍,喝入海水对于渗透压的平衡是灾难性的。如果不加控制,水从细胞内部向外部的转移将导致细胞收缩。在这种情况下,身体的调节机制可能是致命的,喝入海水后,细胞外钠浓度上升,为了维持细胞膜内外的等渗状态,生物体会试图从细胞外液体中去除多余的钠,主要通过分泌尿液的形式。然而,肾脏只能产生略低于海水的尿液。因此,为了去除海水中钠的极端摄入量,排尿所需的水比实际饮用的海水中的水要多,于是就导致脱水,最终喝海水的后果是,实际上并没有摄入任何水,反而是身体净损失了水,导致体液耗竭、肌肉抽筋、口干,还有口渴。
生物体随后会试图通过增加心率和收缩血管来弥补体液流失,以维持血压并流向重要器官,这时会感到恶心,虚弱,甚至精神错乱。如果继续脱水,应对机制失效,仍然没有喝大量淡水来逆转钠过量,大脑和其他器官接受的血液就会减少,导致昏迷、器官衰竭,最终死亡。
海洋生物对海水的淡化机制海洋哺乳动物血液和其他体液的含盐量与陆地哺乳动物或任何其他脊椎动物的含盐量没有太大区别,大约是海水含盐量的三分之一。
海洋哺乳动物的渗透平衡机制:首先,海洋哺乳动物不会因为呼吸和出汗散失水分,所以需要的水分较少;其次,鲸鱼、海豹和海狮等哺乳动物不需要通过饮用海水来获得身体所需的全部水分,它们也会从食物中获取水分,食物中的盐度并不高;最后,它们排出的尿液盐度极高,通过排出高度浓缩的尿液来排出多余的盐分。海豹和海狮的尿液中盐的含量是海水的2.5倍,是血液的7到8倍。
而对于海洋中的鱼类而言,鱼鳃中的泌氯细胞能够过滤血液中的盐分,并将盐分从鳃部排出体外,如下图,不在体内积攒盐,保持鱼体内盐分和水分的平衡,这种淡化海水的器官在海洋生物里非常常见。