人們模仿魚鰓的構造和功能,研製成功了一種具有類似魚鰓功能的“半透膜”。這種膜由兩層橡膠薄膜(每層僅厚1.27微米)構成。在一個方向上,它隻允許溶解在水中的氧氣通過,而水和其他氣體則透不過。在相反的方向上,它又隻允許二氧化碳氣通過,別的一切都透不過。人們做了這樣的實驗,用這種薄膜作壁製成了一個容器,把一隻老鼠放進這一容器,再把容器連同其中的老鼠沉入水中。結果,這隻老鼠在水下生活得很好,因為它在這樣的容器中能夠進行正常的呼吸活動。老鼠呼吸所需要的氧氣是通過薄膜從水裏獲得的(水裏溶解有氧氣)。老鼠呼出的二氧化碳則通過薄膜排入了水中。
用作“人工肺”,來保證血液中含有足夠的氧。原則上說來,把一捆這樣的半透膜裝在潛水麵罩上,潛水員就可以象魚那樣直接從水中吸收氧氣了。
不過實際應用起來也還具有一定困難。實驗證明,一平方米半透膜每分鍾隻能透過10立方厘米的氧氣。而一個人在靜止不動時,每分鍾至少也需要200立方厘米的氧氣,就是說至少要有20平方米半透膜才能保證一個人的正常呼吸所需要的氧氣。
膜是那樣薄,麵積又那樣大,因此實際應用還要先解決一係列技術問題。目前,這種半透膜還隻是用作水下呼吸的輔助器。
盡管這種從水中攝取氧氣的薄膜離實用還有一段距離,但它已經向人們展示了一幅誘人的前景。著名的法國深海研究家科斯蒂奧曾經預言,到2000年時人們將可以用“人工鰓”
從水中直接吸取氧氣,因而可以在水下城市和工廠生活和工作,就象在陸地上一樣。我們相信,隨著科學技術的發展,總有那麼一天人可以作為“水中人”而在水下長時間自由生活。到那時,海洋就再也不是魚類等水生動物的一統天下,這個水中世界的主宰者必定成為學會了魚兒呼吸本領的人類了。
遊泳能手
青少年朋友們大概都十分熟悉清澈見底的遊泳池水,也許你們正是在那裏學會了遊泳,又在那裏觀看過遊泳健將們的精湛表演。可是,你們是否見到過碧波蕩漾的湖泊、滾滾東去的江河,見過白浪滔滔、浩瀚無際的大海?
你們中的許多人一定都仔細觀察過魚缸裏的金魚,一些青少年朋友還在水族館裏看到過好多種海洋動物,你們知道這些動物在水中是多麼悠然自得。然而,你們大多數人,並沒有在江河湖海裏細致地觀賞過水生動物無與倫比的遊泳技巧。
你們是否知道,和這些水生動物比較起來,人的遊泳是多麼的笨拙;如果舉行一場遊泳比賽,人類的遊泳冠軍也許要敗給許多遊速並不是最快的魚類。
嘴似利劍的箭魚,每小時可遊110-125公裏,速度比火車還要快。
身體軟綿綿的烏賊,一般情況下每小時可以遊上50公裏,最大時速則可以達到150公裏。有“海上霸王”之稱的虎鯨,時速為55公裏。體長近20米、體重近100噸的龐然大物——抹香鯨,每小時也能夠輕而易舉地遊上20公裏。10000多種各色各樣的魚,都是遊泳能手。就連一條小小的鱒魚,時速也有10公裏,而稍大一些的鯨魚時速可達40公裏。總之,水裏的遊泳能手實在是太多了。
在軍事上,速度快就能夠爭取到時間,而時間就是生命,時間就是勝利。因此,人們十分關注速度的提高,一直在想方設法提高各種飛機、戰車和艦艇的速度。現代空軍截擊機的最大速度,已經超過三倍音速(約3700公裏/小時)。核動力攻擊潛艇,水下航速已經達到每小時60多公裏。使用燃氣輪機作動力的導彈快艇,時速已達70-80公裏。還有一種反潛艇氣墊快艦,時速竟達到了150-185公裏。
雖然,現代海軍艦艇的航速已經大大提高,但在“航行效率”以及速度快慢各個方麵,都還遠遠落後於水生動物。比如,體長僅有2-3米的鯨類動物——海豚,以其有限的體力,卻可以毫不費力地超過核動力潛艇;對於一隻上百噸重的鯨,按照它現有的遊速(20公裏/小時),從船舶航行的角度去衡量,本應需要大約450馬力的動力,而實際上這種動物隻有大約60馬力。也就是說,海豚、鯨等動物動力的有效利用率要比船隻高6-7倍。那麼,水生動物在水中的運動為什麼會比人造的船隻“省力”呢?總括起來可以說,這是由於水生動物在水中運動所受到的阻力較小的緣故。