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冻在冰雕里的鱼,“营救”出来还能活吗?

添加时间:2021-01-19 作者: 来源:数字北京科学中心 点击:744 收藏 打印 字体:
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前两天,话题#原来冰雕用的是野生冰#上了微博热搜。起因是一位博主发了哈尔滨工业大学门前的冰雕中有一条鱼,然后这条可怜的鱼儿就被全网围观了……



来源 | 微博


于是,大家开始纷纷打卡各地冰雕中的鱼。还有一些“热心群众”用铲子把冰雕里的鱼“营救”出来了,网友们还留言关心鱼还活着吗?



来源 | 微博


冰雕里的鱼还能复活吗?


那么,凿开冰雕“营救”出的鱼到底还能复活吗?还是,像一些网友说的:这条鱼成了“薛定谔的鱼”,处于死鱼和活鱼的叠加状态?



来源 | 微博


可以肯定地说,这种“营救”行为是无效的,因为鱼已经死了!!!除非你想把鱼营救出来,给它洗个热水澡暖和暖和,再加入一些生姜片啥的做养生浴……


为什么这么肯定鱼已经死了?


因为,自然界的绝大多数生物都是可以冻死的,而且在冻死后无法复活。之所以冻死无法复活,是因为细胞内细胞质的主要成分——水在低温环境中结冰后,会产生冰晶。



来源 | 知乎


虽然印象中的冰晶都是晶莹美丽的,但它会像一把把利刃,无情地刺穿细胞膜,加上水变成冰晶体积变大会涨破细胞。众所周知,除病毒之外的所有生物均由细胞所组成,一旦细胞全部死亡了,生命自然也不复存在。


显然,热搜中的鱼在冰雕中至少有几天,已经完全冻结了。说明它体内的细胞全部“暴毙”,就算挖出来放在温暖的环境也无济于事了。而且把它挖出来的行为反而会破坏冰雕结构,为了自己和他人的安全,劝大家还是不要效仿这位“热心群众”。



网友拍摄的长春冰雪世界冰雕中的鱼  来源 | 见水印


当然也有例外。少数生物在“冻成冰棍儿”后依然能够“死而复生”,例如某些林蛙。林蛙有很强的抗寒能力,气温降到摄氏零度以下后,它就会被冻得硬邦邦的,等气温回升后,就会逐渐解冻“复活”。



来源 | 维基百科


这是因为林蛙有一个“看家本领”——它可以在寒冬将至时,将提前储备好的葡萄糖填充进细胞,这些糖分起到防冻剂的作用,使细胞的水分不会随之凝结,保护细胞的完整性。冰冻的外表反而会像一个冰窖保护它的躯体。北极地区有一种毛毛虫,也是通过这种方法挨过寒冬。



春天冰雪融化,毛毛虫复活  来源 | BBC纪录片


既然自然界的绝大多数生物都没有林蛙这种绝技,那为什么每到冬天,江河湖泊的表面冻结后,里面的鱼还依然活着?


鱼为什么不怕冬天的低温?


鱼是一种变温动物(英语:Poikilotherm,俗称冷体动物、冷血动物或凉血动物),体温会随着水温而改变。人们根据鱼类对水温的适应情况将鱼类分成三类:冷水性鱼类、温水性鱼类、暖水性鱼类。只要温度没超出它们的耐受范围,鱼儿们就不会有任何生命危险。



江鳕(俗称山鲶鱼或花鲶鱼)就是一种比较典型的冷水性鱼类  来源 | 维基百科


在纬度较高的地方,如我国黑龙江、乌苏里江流域就有很多冷水鱼,它们甚至能耐得住-20℃的低温。在高寒地区,某些鱼类体内也有“防冻糖蛋白”避免细胞膜和细胞组织破裂。


所以,不用操心寒冷地区的鱼会不会冻死,一般情况下,鱼儿们完全hold住!


这时,细心的读者就会发现一个bug,在东北冬季室外温度动辄就低于-20℃,甚至低达-40℃,而冷水性鱼类最多耐得住-20℃的低温,它们是怎么生存下来的呢?


与我们常说的“热胀冷缩”不同,水在结冰时体积会变大,同等质量的冰就比水的密度小,冰自然就漂浮在水面上了。这层冰就像是给河面上盖了一层厚厚的棉被一样,无论外面温度有多低,冰下面的水几乎都可以保持在4℃左右,鱼儿照样可以在冰下的水中生活,只不过会减少活动量。



这只猫可能怎么都想不通自己为什么捉不到鱼 来源 | 网络


为什么是4℃呢?


其实,水在4℃以上也遵循着“热胀冷缩”的一般规律,但到了4℃(精确数值为3.98℃)时纯水的密度便会达到最大值。当环境气温降低后,水面降温到4℃的水就会沉下去,下面温度更低的水就会上升至水面,直至温度降到水面结冰。


除了紧挨着冰层的零度水温区域,更深层的水都是4℃左右。因为变温动物不需要用自身能量来控制体温,这样能减少抗寒时所损失的能量,只需要同等重量恒温动物的1/10-1/3的热量就能生存下去。


所以,低温并不是鱼最大的威胁,缺氧才是。


虽然鱼这种变温动物的新陈代谢较慢,但还是需要氧气的。当江河湖泊被冰封后,形成密闭空间无法进入水中。冰层变厚或雪覆盖冰面后,阳光进入量变少,水中的植物光合作用也就减弱,释放的氧气也就随之减少。而水下的生物和分解的物质(如鱼的排泄物、鱼类和昆虫的尸体等)都会大量耗氧,鱼可能会因缺氧而死。


这也就是为什么凿个冰窟窿,会有很多鱼蜂拥而至的原因。



来源 | 见水印


生活在寒冷地区的人们利用鱼的这个弱点,每逢冬日就进行冬捕活动,可怜的鱼儿们冒着生命危险,只为吸口氧气!然后,就成为了人们的盘中餐,小编不禁流下了伤心的口水……



来源 | 见水印


除了因缺氧而死和被捕捞走的鱼,少数鱼也会因为温度骤降、被其他物体牵制无法脱身等原因被冰封成“标本”。更倒霉的会连冰块一起被采冰人拉走,然后做成冰雕供人围观。



来源 | 微博


被液氮冻过的鱼为什么可以复活?


前几年在网络上爆火的一段视频不知道大家有没有看过,一条被冷冻得硬邦邦的鱼放进水里过了一会儿就“死而复生”了。


其实,这类视频都是将鱼先放入液氮或充满干冰的冰箱中,只需十几秒钟,它的表面就被冻结了起来,然后很快就放入温水中,这样才能看到“冻鱼复活”的效果。



液氮在零下196摄氏度的极低温度会瞬间使水结冰,避免了长时间在冰晶形成带温度附近徘徊。鱼细胞内的水虽然结冰了,但是体积变化不大,形成的冰晶也十分细小,破坏细胞的可能性较小。所以,当它们重新回到温水中后,只要表面的冰冻解除,就“死而复生”了。



但是,如果长时间放置在液氮或充满干冰的冰箱中,神经系统遭到破坏,鱼就不能再复活。


现在,低温保存技术也逐渐走向我们的生活,如主要用于水果和肉类保鲜的低温微冻技术。还有近些年备受关注的精子冷冻保存技术、人体超低温保存,都使用了超低温保存技术。


目前的科技还无法做到无损伤的解冻,但未来,可能真的会有技术突破,实现真正意义上的“完美解冻”。

 

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