对于鱼鳔有什么作用,有一种常见的观点,听起来非常可信:如果鱼想要从深水中浮到较浅的地方,就会把鳔鼓起来。于是它的身体体积增大,排开的水的重量比它本身的重量就要大。根据浮力原理,鱼就能从深水中浮到上面了。反之,如果它想往下沉或者停止上浮,它就把自己的鳔缩起来,这样它身体的体积就小了,所排开的水的重量相应就会减少,鱼就可以往下沉了。
17世纪,佛罗伦萨科学院的科学家们首次提出了上面这种说法,不过他们只是对鱼鳔的作用进行了简单的解释。1685年,波雷利教授正式提出了上面的观点。在随后的长达200年的时间里,没有任何人质疑这个观点。不仅如此,教科书也一直采用这种说法,并代代相传,直到莫罗·沙尔波奈尔提出了新的研究成果,这一理论才被推翻。
鱼鳔跟鱼的沉浮有着至关重要的联系,这是毫无疑问的。鱼只有努力摆动鱼鳍才能浮在水里。假如鱼失去了鳔,无法摆动鱼鳍,鱼就会沉到水底。既然如此,鱼鳔的真正作用是什么呢?其实,鱼鳔的作用非常有限,它只是帮助鱼停留在水里的某个深度——鱼排开的水的重量与它自身重量相等的地方。当鱼摆动鱼鳍下沉到比这个位置更低的地方时,在来自另一个方向的水的压力作用下,鱼的身体开始缩小。同时,鱼鳔也受到了这个压力。这时候,鱼排开的水的体积就减小了,那被排开的水的重量自然也小于鱼自身的重量,于是鱼就会往下沉。而鱼往下沉得越深,水的压力就会越强(鱼每下沉10米,水的压力就会增加1个大气压),鱼的身体被压缩得越小,在水的压力作用下,鱼就越往下沉。
当鱼使用鱼鳍的力量,离开那个可以保持平衡的水层,升高一些的时候,情况也一样,只不过是朝着相反的方向上升而已。鱼的身体摆脱了一部分外来压力之后,鱼鳔就会把鱼的身体撑大。鱼的体积变大,它就可以向上游动了。而鱼越往上浮,体积就会越大,继续往上升。因为鱼鳔壁上的肌肉纤维根本不能主动改变自身的体积大小,所以 “压缩”鱼鳔的方法也无法阻止这一趋势。
图 关于鱼的实验。
我们可以用实验证明,如 图 所示,鱼的身体完全可以在外力作用下变大。先把一条鱼麻醉,然后把鱼放进一个已有部分水的密封容器中,要求这个容器里某个深度的压力接近天然水池的压力。这时候,已经麻醉的鱼会肚皮朝上,静静地躺在水面。如果把它放到深一点儿的水里,它还会重新浮上来。如果把它放在接近容器底部的地方,它就会沉到水底去。但是当鱼待在位于两个水层之间的某个水层时,鱼可以保持静止的状态,既不会向上浮,也不会向下沉。结合刚才所讲的内容,我们就可以很容易地理解这个现象了。
所以,与现在流行的说法完全相反,鱼鳔并不是由鱼自身控制的,它并不可以随心所欲地胀大或者压缩。根据波马定律,是外部压力的作用导致了鱼鳔体积的变化,它的大小随着外部压力的增加或者减小而改变。这种体积的改变对鱼可没有什么好处,甚至是有害的,因为鱼会因为体积的改变而越来越快地沉到水底,或者越来越快地浮到水面上。也就是说,鱼鳔可以帮助鱼维持一个静止不动的平衡状态,但这个状态却并不稳定。这才是鱼鳔对鱼的沉浮所起的真正作用。
通过观察钓鱼时的情景,我们可以证实上面所说的内容。当鱼从深水中被钓起的时候,鱼可能会中途挣脱。这时候,鱼会重新落入水中,不过它不是像我们想象的那样重新沉到深水中去,而是在落水后又快速地浮到水面上来。有时候,人们甚至能看到鱼的鱼鳔已经凸起到嘴里了。