河面結了冰,魚爲什麼不凍死?
魚是冷血動物,只要血液不結冰就不會死的。雖然河面上結了冰,但河的下面還是液態水,液態水密度最大的溫度是4攝氏度,所以魚兒可以照樣游來游去,不會被凍死。
冬天河面上結了一層厚厚的冰,這層冰就像是給河面上蓋了一層厚厚的棉被一樣,不管外面天氣多冷,冰下面的河水都可以保持在4°C左右,所以我們魚兒可以照樣游來游去,不會被凍死,只是沒有夏天那麼活潑而已。
到現在爲止,沒有人能說清楚抗凍蛋白質是怎樣幫助昆蟲、魚和植物在零度以下生存的。
銀魚、南極鱈魚等多種生物都會製造抗凍蛋白質來幫助它們在冰水中生存。按理來說,它們體液中會形成冰晶,使脆弱的細胞膜和細胞組織破裂,然而,抗凍蛋白質會依附於冰晶的表面,起到阻遏冰晶的作用。 密歇根大學的倫納德·桑德爾和阿列克謝·特卡琴科已經證實了這一過程是怎樣發生的。當蛋白質依附在冰晶上時,冰就被迫在它們中間膨脹。計算機模型顯示,如果膨脹的冰團足夠大,冰就會吞掉蛋白質,而不是繼續生長。這就延緩了冰晶的膨脹。
桑德爾說:“如果冰的生成過程比較緩慢,更多的蛋白質就會依附上來,而不是被吸收,這樣冰就沒有足夠的時間來‘吃掉’它們。這一過程被破壞,冰就停止生成。”當冰停止生成後,四周的液體就會冷卻到冰點以下。一些動物在體液達到零下2攝氏度時仍然能夠生存。
研究人員用不同形狀的蛋白質在這個模型中進行了測試,以推測在冰重新形成之前水能被冷卻到什麼程度。模型顯示,球形蛋白質是最有效的,因爲它們沒有可以讓冰優先攻擊的地方,而棒狀的蛋白質就不行,因爲冰可以很容易地在它們的兩端生成。
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