为什么鱼死了会浮在水面 而仿生潜艇炸了会沉？
鱼鳔是个很吸引人的东西，当然不是因为花胶鸡汤太好吃，也不是因为鲍鱼肚太出名，只是因为它真的有点玄机。
排除住在凡尔赛文学里的人，大部分人都见过父母杀鱼。当你画一把菜刀，把内脏挖出来，你会看到一个白色的，略透明的囊泡，也就是一个鱼鳔。
如果不出意外的话，不管课本上怎么说，家长里怎么说，老师里怎么说，没有人不认为鱼鳔是鱼用来控制漂浮和潜水的器官。经典的描述是这样的：鱼可以通过改变鱼鳔的体积来控制浮力，从而实现主动漂浮和水中潜水。
小学三年级，我们读了阿基米德洗澡发现浮力原理的故事。我们知道浮力与物体排出的水的体积有关。准确地说，物体的浮力等于排出液体的重量。
我们看着鱼肚里拉出的鱼鳔，动了小学三年级的脑子。鱼鳔柔软有弹性，就像气球一样。用它来控制漂浮和潜水是合理的。
300多年前，大家都这么认为。这个理论最早是由意大利佛罗伦萨科学院的教授们讨论的，最后由博雷利教授于1685年正式提出。详细的说法和我们的常识是一致的，就是鱼把鱼鳔胀起来，压缩鱼鳔潜水。
这个理论有一个最致命的缺陷。它提出鱼主动控制鱼鳔的体积来改变浮力，但没有解释鱼是如何控制鱼鳔的。
今天我们对鱼鳔的解剖表明，鱼鳔的结构分为三层，外层是坚韧透明的含鸟嘌呤晶体的纤维组织，中间层是由胶原纤维和弹性行为组成的结缔组织，最内层是只含部分血管的上皮细胞。
可见整个鱼鳔完全没有肌肉组织，不可能主动改变体积。这时，可以提出另一个假设。鱼可以通过其他器官和结构给鱼鳔充气和放气吗？
这可以通过简单的生活经历来验证。当我们自己杀鱼或者看着父母杀鱼的时候，我们会注意到，从鱼肚子里拔出来的鱼鳔，不仅是完整的，甚至不会漏，而且是煮熟后才会塌陷。这说明很多淡水鱼的鱼鳔没有明显的快速充气放气的管道。
其实鱼有两种：喉鳔和闭鳔。前者有与消化道相通的鱼鳔，有些硬骨鱼可以通过鱼鳔帮助呼吸，后者有退化的鱼鳔，鱼鳔中的气体通过“分泌物”进入，非常缓慢。
据资料显示，三文鱼鱼鳔内的气体被人工抽出后，需要4个小时才能重新充满，显然不能满足鱼类漂浮和潜水的需要。
如果以上生活经历不能令人信服，还有另一个更直观的证据。鱼能主动快速给鱼鳔充气放气。根据经典理论，鱼在潜水时需要补充空气。但现实中，鱼在潜水时既不能吸入水中的空气，也不能吐出气泡。
更难解释的是鱼的死亡。很多淡水鱼死后会腹部朝上浮出水面，不同于溺水后内部腐败产生的气体。
在一些非法捕鱼中，比如用电鱼煎鱼或者投毒，这些方法可以在短时间甚至瞬间杀死鱼，这些死鱼会很快浮出水面。如果鱼通过控制鱼鳔体积漂浮潜水，则不能解释死后漂浮的现象。
而被认为是模仿鱼的潜艇，在被击中或失去动力后不会自动上浮，反而可能会下沉。显然，潜艇漂浮潜水的原理并不是我们认为的仿生学，或者说我们误解了鱼鳔的功能。
其实，鱼鳔功能的理论一直存在争议，很可能是因为这样的知识不值得深入系统的论证。300多年来，鱼鳔控制盛衰的说法被写进教科书，成为人们的常识。
2008年，上海向明中学的黄增新老师带领五名中学生成立了一个研究小组，探索鱼鳔的功能。如上所述，中学生也发现了传统理论的矛盾。
他们还发现了更多的证据，比如不是所有的鱼都有鱼鳔，比如软骨鱼，鲨鱼没有鱼鳔，硬骨鱼也不都有鱼鳔，我们经常吃的罗非鱼也没有普通的鱼鳔。
显然，应该有其他设备来帮助鱼在水中上下游动。学生认为鱼主要靠胸鳍和腹鳍的运动来达到在水中漂浮潜水的效果。
虽然鱼鳔没有主动调节能力，但作为一种稳定的存在，它可以被动地保持鱼的重力和浮力之间的相对平衡，从而节省能量。
具体来说，当鱼通过鳍的运动潜水时，鱼鳔的体积随着压力的增加而减小，浮力随着下沉而减小。这种被动的改变可以帮助鱼潜水。
同理，鱼上浮时，由于压力降低，鱼鳔体积增大，浮力越高，浮力越大。简单来说，鱼鳔的作用是使整条鱼在它的栖息深度内有一个类似于水的密度，但这是一个不稳定的平衡，在漂浮或潜水时会打破平衡，需要更多的能量才能恢复平衡。
如果用一个简单的类比，类似于一个小球放在一个斜坡的顶部，会加速向前或向后下落，只有顶部的小区域才能保持平衡。如果把一条麻醉的鲤鱼放在容器里，它会在自然状态下浮在水面上，但当开口处的压力模拟深水环境时，压力达到一定程度后，鲤鱼就会沉到水底。
相反，当深海中的鱼快速上浮时，鱼鳔被动膨胀，仅靠自身的运动很难回到深处，可以严重观察到鱼鳔爆裂的现象。
比如渔民在捕捞生活在十几米深的小黄鱼时，很容易发现这些小黄鱼的鱼鳔几乎是不完整的，有的会因为鱼鳔过度膨胀而挤出内脏。
对大多数鱼类来说，鱼鳔的作用不是主动控制升降的升降，而是一个调节器官，通过缓慢的摄入和排出来适应鱼类栖息的水层。
但对于底栖鱼来说，鱼鳔的功能相对较小，一般是退化的。其他长时间快速游动的鱼类，如金枪鱼、鱼鳔等也不发达。
对于一些生活在非常浅的水域的鱼来说，它们可能不需要鱼鳔来调节浮力，但它们可能会用花来玩鱼鳔。非洲肺鱼每年都要忍受旱季的挑战。在旱季，它们钻入泥中，此时鱼鳔可以起到类似“肺”的作用。
最后，鱼鳔不仅是生存装备，也是求偶装备。比如石首鱼科的代表大黄鱼，通过鱼鳔与肌肉和椎骨的摩擦发出很大的声音。
长此以往，它们的鱼鳔进化得更发达更厚，最终成为花胶鸡汤里的顶级美食。
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