鲸鱼和潜水艇有什么关系？人们从鲸鱼身上得到什么启示来发明潜水艇的呢？
佳鸿打捞
2024-10-23 广告
鲸类动物的共同特点是体温恒定，大约为35.5℃左右。皮肤裸出，没有体毛，仅吻部具有少许刚毛，没有汗腺和皮脂腺。皮下的脂肪很厚，可以保持体温并且减轻身体在水中的比重。头骨发达，但脑颅部小，颜面部大，前额骨和上颌骨显著延长，形成很长的吻部。颈部不明显，颈椎有愈合现象，头与躯干直接连接。前肢呈鳍状，趾不分开，没有爪，肘和腕的关节不能灵活运动，适于在水中游泳。后肢退化，但尚有骨盆和股骨的残迹，呈残存的骨片。尾巴退化成鳍，末端的皮肤左右向水平方向扩展，形成一对大的尾叶，但并不是由骨骼支持的，脊椎骨在狭长的尾干部逐渐变细，最后在进入尾鳍之前消失。尾鳍和鱼类不同，可作上下摆动，是游泳的主要器官。有些种类还具有背鳍，用来平衡身体。它们的骨骼具有海棉状组织，体腔内有较多的脂肪，可以增大身体的体积，减轻身体的比重，增大浮力。
它们的眼睛都很小，没有泪腺和瞬膜，视力较差。没有外耳壳，外耳道也很细，但听觉却十分灵敏，而且能感受超声波，靠回声定位来寻找食物、联系同伴或逃避敌害。外鼻孔有1—2个，位于头顶，俗称喷气孔，一般鼻孔位置越靠后者进化程度越高。用肺呼吸，左右各有一叶肺，其中有许多毛细血管，富有弹性，能有助于氧的流通，适应在水面上进行的气体交换，每隔一段时间需要浮出水面来进行换气，也能潜水较长时间。肋骨有10一20对。胃分为4个室。肾脏大多为瘤状。雄兽的睾丸位于腹腔内。雌兽在水中产仔和哺乳，子宫为双角形，有一对乳房，位于生殖裂两侧的乳沟内，有细长的乳头，乳汁中含有丰富的钙、磷和大量的脂肪。幼仔在胚胎期间都具有牙齿，但须鲸类的牙齿到出生的时候则被须所取代，齿鲸类的牙齿则终生保留。
鲸类动物的祖先原来也是在陆上用四肢行走的动物，可能是主要生活在海滨一带的食虫类或食肉类，后来由于被水中的鱼类等食物所吸引，经过漫长的岁月，又从陆地回到了海洋，并逐渐了适应海洋生活。最早的鲸是出现在大约5500万?/FONT>3600万年前的始新世中期的始鲸、始齿鲸和始新世后期的原鲸等，它们和现存的鲸比较，头骨比较小，鼻孔位于头部的前方，尚未移至头的上方，牙齿和古代的食虫类、肉齿类的牙齿差不多，都是44枚或不足44枚，齿形、头骨也很相像等，仅有少数不同点，但它们已经具有适应在海水中生活的、与鱼类相似的体形。
须鲸类动物的体形巨大，最小的种类体长也大于6米。口中没有牙齿，只有在胚胎发育时可以看到退化的牙齿，但上颌左右两侧的腭部至咽部各生有150—400枚呈梳齿状排列的角质须。须的颜色、形状和数目因种类的不同而有差异，是进行分类的重要依据之一。外鼻孔有2个，位于头顶，呼吸换气时可以喷出两股水柱。头骨极大，有的种类可达体长的1／3，左右对称。颈椎愈合或者分离。胸骨较小，仅有1—2对肋骨与胸骨相连接，胸廓不完全。没有锁骨。鳍肢一般具4指。消化道中具有盲肠。主要以磷虾等小型甲壳类动物为食，有的种类也吃小型群游性鱼类，以及底栖的鱼类和贝类。须鲸类在全世界有露脊鲸科、灰鲸科和长须鲸科等3个科，共约6属、11种。
齿鲸类的体形变异比较大，最小的种类体长仅有1米左右，最大也在20米以上。口中具有圆锥状的牙齿，但不同种类牙齿的形状、数目相差也很大，最少的仅具1枚独齿，最多的则有数十枚，有的还隐藏在齿龈中不外露，所以也是进行分类的重要依据之一。外鼻孔只有1个，因此呼吸换气时只能喷出一股水柱。头骨左右不对称。鳍肢上具有5指。胸骨较大。没有锁骨。没有盲肠。主要以乌贼、鱼类等为食，有的还能捕食海鸟、海豹以及其他鲸类等大型动物。齿鲸类在全世界共有河豚科、抹香鲸科、剑吻鲸科、一角鲸科、尖嘴海豚科、鼠海豚科、海豚科和领航鲸科等8个科，大约34属、72种。
鲸类由于经济价值很大，自古以来就是人类捕杀的对象，但过去由于捕猎的手段落后，猎取量较小，尚不足以影响鲸的数量。到了近代，人们改用舰船和火炮猎捕鲸类，杀伤力大大增强，使得鲸的数量锐减，很多种类濒临灭绝。
现在由于世界各国对每年捕获的鲸类的数目进行了严格的限制，所以捕鲸已经逐渐不再是监视鲸类的数量和生存状况的科学家所担心的主要问题。但是，在整个世界的范围内，人类经济发展所造成的空前的海洋污染则对鲸类构成了极大的威胁，其威胁的程度远远大于捕杀，另外飞速发展的产业化捕鱼也极大地影响了鲸类等海洋哺乳动物的食物来源，是影响它们生存的又一个主要因素。人们从前总是把海洋想象为宽广无垠的自由世界和可以从事冒险活动的象征，因此在肆无忌惮地对海洋资源进行掠夺的同时，不仅由于航运业产生的大量海洋噪声和每年排放大量的压载水，而且还大量地向海洋中倾倒垃圾，大约有10万种化学药品也通过污水的排放和空气到达海洋里，难以分解的有机氯化物增加了海洋有机物含量，使海洋污染越来越严重，并且带来了严重的后果。
现代科学的研究结果表明，海洋是储存废气二氧化碳的巨型容器，冷热海流系统对地球气候有很大的影响，在尚少开展研究的深海中，有着众多未知的、有益于人类的动植物，其中包括很多人类潜在的食物和药物等来源，具有重要的价值。海洋污染程度的不断增加，将使这些宝贵的资源遭到毁灭。由于臭氧层受到破坏，生活在南极周围海域的磷虾的种群密度急剧减少，每1000立方米海水所栖息的磷虾尾数已从1982年至1983年以前的177.8尾，急剧减少到1984至1985年的41.2尾。磷虾是海洋中的一种甲壳动物，是海洋鱼类、鲸类和其他海洋哺乳动物的重要饵料，在海洋生物链中具有极其重要的地位，而且它作为留存于地球上的最大的蛋白质资源也受到人们的极大关注。由于鲸类等海洋哺乳动物位于食物链的末端，所以海洋污染，尤其是重金属污染等有激紊作用的物质，严重地削弱了它们的免疫系统，从而使它们极易受到病毒和细菌的攻击，污染还妨碍雌兽受孕或引起流产，从而使它们的繁殖率大大降低。
我国的鲸类动物资源非常丰富，迄今为止在我国海域发现的已经达到9科、26属、38种，其中既有体长在30米以上的蓝鲸，也有体长仅有1米左右的江豚，特别是还拥有特产的淡水鲸类——白鳍豚，是鲸类动物中的一朵奇芭。我国的鲸类动物除白鳍豚和中华白海豚2种被列为国家I级保护动物外，其他所有种均被列为II级保护动物。
鲸类是一种生活在水中的哺乳动物，他具有和陆上哺乳动物相同的生理特徵，例 如用肺呼吸、胎生等，更贝备了一些为适应水生环境所演化出的特殊生理构造。鲸在分类「属 於动物界(kingdom Animel)、脊索动物门(phylum Chordata)、哺乳纲(class Mammrha)、鲸目(orderCetacea)。
鲸目之下又区分为两个亚目，分别是须鲸亚 目(suborderMysticeti,blaleenwhales)和齿鲸亚日(suborderOdo-ntoceti,toothedwhales) 。这两大类的分群，再学术上主要是依据它们摄食方式之不同而定，须鲸亚目主要的形态特徵 是没有牙齿，但是有具大的鲸须，可用来筛选浮游生物．所以为滤食性。齿鲸亚目的主要特徵 为有牙齿，掠食性，其牙齿的数目与排列方式受到食性的影向会有不同，全世界现存有13科约 79种。
H鱼虽然有鱼字，其实它并不是鱼类，而是哺乳类动物，它有许多和鱼类极不相同的特性，例如一般鱼类是左右摆动尾鳍来使身体前进，而鲸鱼却是以上下摆动尾鳍的方式前进。它们利用前端的鳍状肢来保持身体平衡及控制力向，有些鲸鱼背部的上端还有能保持身体垂直的鳍呢！
鲸鱼是群集动物，它们通常成群结队的在海里生活，可是当鲸鱼呼吸时，就需要游到水面上来，这时鲸鱼是利用头上的喷水孔来呼吸，呼气时，空气中的湿气会凝结而形成我们所熟悉的喷泉状。专家们甚至可以从喷水的高度、宽度及角度，来辨识鲸鱼的种类呢！鲸鱼的种类很多，大致分成齿鲸和须鲸两大类。
鲸鱼的表皮下有著极厚的脂肪层，那就是俗称的鲸油，它可以使鲸体保持温暖，而且也能贮存能量以供应不时之需。由於鲸鱼体内拥有许多特殊的构造，使它能够长时间的在水中屏庄呼吸、减慢心跳速度，因此当它沈到海底，总要经过一段长时间后，才会再浮出水面。除了具有贮存氧气的构造外，当身体某个部位需要大量的血液供应时，体内还会有集中供应的特殊机能呢！
潜水艇是海军作战的重要舰艇之一，它可以在水下机动灵活地运动，用于攻击对方水面上的战舰和水中的潜水艇，也可以袭击陆地上的重要军事目标。必要时它还可以担负布雷，侦察及运输兵员和重要军事物资。潜水艇具有很好的隐蔽性和突然袭击能力，在水中可以长时间、长距离的持续航行。潜水艇的大小级别，是根据其排水量区分的：排水量在2000吨以上的为大型潜水艇；排水量在600～2000吨之间的为中型潜水艇；排水量在100～600吨之间的为小型潜水艇；排水量在100吨以下的为袖珍潜水艇。在第二次世界大战以前，潜水艇的能源动力是常规动力，如柴油机、蓄电池等。现在的潜水艇除常规动力外，各国都在大力发展和制造核动力潜水艇。常规动力潜水艇水下航速为30～40千米／时。下潜深度可达400米，在水底可持续航行30～60昼夜。核动力潜水艇水下航速为40～80千米／时。下潜深度可达500米，在水底可以持续航行60～90昼夜。
关于人们乘原始的潜水艇在水下航行的古代惊险故事很多。据说马其顿领导人亚历山大帝用一个玻璃桶来作水下旅行。
这样的故事很可能都是传说而已。然而荷兰人柯尼留斯·凡·德雷贝肯定建造了一艘潜水艇。1615年他在伦敦泰晤士河的河面下用浆划艇前进。英国国王詹姆士一世对此印象深刻。右图“海龟号”有两个螺旋推进器，一个（F）用于垂直运动另一个（E）用于水平线运动。还有一个用于掌握航向的舵（G）。
另一艘著名的早期潜水艇是美国人达维·布什内尔在1755年建造的“海龟号”。它由一个螺旋桨驱动，螺旋桨由驾驶员转动的手轮来发动。
在美国独立战争期间（1755年-1783年），“海龟号”用来进攻敌海并没有获得成功。由人提供动力的潜水艇并不十分有效。手轮不能提供足够的动力。19世纪的工程师们也发现很难封住螺旋桨出入口使其不漏水。直到效率高的汽油发动机研制出来后，潜水艇才真正成为潜水艇。左图：在一艘现代化的潜水艇上，有一排仪器向全体船员提供有关船的速度、深度以及外面水压等各种信息。
第一次世界大战期间，德国海军首先广泛使用了潜水艇。这时潜水艇已有了汽油发动机在水中航行时用电力来发动。
潜水艇的原理
靠改变潜艇的自身重量来实现的。潜艇它有多个蓄水仓。当潜艇要下潜时就往蓄水舱中注水，使潜艇重量增加超过它的排水量，潜艇就下潜。
物体在液体中的下沉、上浮两个动态过程中的受力分析。大家都知道潜水艇是一种军用舰艇，它可以潜人水下航行，进行侦察和袭击。但是对潜水艇的工作原理，许多同学则说不清楚，甚至有人误认为：潜水艇浸没水面后就下沉；直至沉底。其实潜水艇淹没水中后，排开水的体积不再变化，它所受到的浮力就不变了，控制它的下潜深度是靠改变水舱的水量(即改变重力)来实现的。当水舱里的水量保持不变时，潜水艇在水下某一深处是处于悬浮状态而不是沉底。
自制潜水艇模型
找一个装眼药水的小塑料瓶和一根铁钉，用胶布把它们缠在一起，在紧靠铁钉的塑料瓶侧壁上戳几个小孔，在瓶口接上橡胶管，这就做成了潜水艇模型。
把模型浸入水中，从管里吸气，模型将怎样？向管里吹气，模型又将怎样？
在第一次世界大战时期，出于军事上的需要，为使舰艇在水下隐蔽航行而制造出潜水艇。当工程技术人员在设计原始的潜艇时，是先用石块或铅块装在潜艇上使它下沉，如果需要升至水面，就将携带的石块或铅块扔掉，使艇身回到水面来。以后经过改进，在潜艇上采用浮箱交替充水和排水的方法来改变潜艇的重量。以后又改成压载水舱，在水舱的上部设放气阀，下面设注水阀，当水舱灌满海水时，艇身重量增加使可它潜入水中。需要紧急下潜时，还有速潜水舱，待艇身潜入水中后，再把速潜水舱内的海水排出。如果一部分压载水舱充水，另一部分空着，潜水艇可处于半潜状态。潜艇要起浮时，将压缩空气通入水舱排出海水，艇内海水重量减轻后潜艇就可以上浮。如此优越的机械装置实现了潜艇的自由沉浮。但是后来发现鱼类的沉浮系统比人们的发明要简单得多，鱼的沉浮系统仅仅是充气的鱼鳔。鳔内不受肌肉的控制，而是依靠分泌氧气进入鳔内或是重新吸收鳔内一部分氧气来调节鱼鳔中气体含量，促使鱼体人类根据鲨鱼做出了飞机，根据蝙蝠做出了雷达.人类根据蜻蜓的翅膀发明了飞机，根据蝙蝠的嘴和耳朵发明雷达，根据鲸鱼的外形发明了轮船，根据青蛙的眼睛发明了“电子蛙眼”.
由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
从萤火虫到人工冷光；
电鱼与伏特电池；
水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。
人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。
根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。
模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。
根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。
现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。
屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。
船桨模仿的是鱼的鳍。
锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。
苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上
根据蝙蝠，研究了雷达 根据鱼类，研究了潜水艇 根据鸟类，研究了飞机根据荧火虫,研究了荧光灯,
青蛙 电子蛙眼 一个人握住一个鸡蛋使劲地捏，无论怎样用力也不能把鸡蛋捏碎。薄薄的鸡蛋壳之所以能承受这么大的压力，是因为它能够把受到的压力均匀地分散到蛋壳的各个部分。建筑师根据这种“薄壳结构”特点，设计出了许多既轻便又省料的建筑物。人民大会堂、北京火车站以及其他很多著名建筑，屋顶都采用了这种“薄壳结构”。响尾蛇与现代军事装备 响尾蛇的视力几乎为零，但其鼻子上的颊窝器官具有热定位功能，即使爬虫、小兽等在夜间入睡后，凭借它们身体所发出的热能，响尾蛇都能感知并敏捷地前往捕食。科学家根据响尾蛇这一奇特功能，研制出现代夜视仪、空对空响尾蛇导弹，以及仿生红外线探测器长颈鹿与抗荷飞行服 超音速歼击机突然加速爬升的时候，由于惯性的作用，飞行员身体中的大量血液会从心脏流向双脚，使脑子产生缺血现象。如何解决这个问题？科学家从长颈鹿的身体构造得到启发。长颈鹿的脖子很长，脑子与心脏的距离大约是3米，要使血液能输送到头上，血压相对要高，大约是人体的两倍。但当长颈鹿低头喝水时，血液却没有一股脑地涌向头部。原来是裹在长颈鹿身体表面的一层厚皮起了作用。长颈鹿低头时，厚皮紧紧地箍住了血管，限制了血压，使其不能因血压突然升高而发生意外。依照长颈鹿皮原理设计的抗荷飞行服，飞行员穿上后在一定程度上起到了限制血压的作用，当飞行加速时，抗荷飞行服还能压缩空气，也能对血管产生一定的压力，就此而言比长颈鹿的厚皮更高明了一步。
向植物取经 车前草是一种很普通的小草，它的叶子是按螺旋形来排列的，这种排列方式，使每片叶子都能得到充足的阳光，有利于植物的生长。建筑师们依照车前草叶子的形状，设计建造了螺旋状排列的楼房，使每个房间都能享受到明亮、温暖的阳光，避免了普通楼房在这方面的不足。
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自由沉浮。然而鱼类如此巧妙的沉浮系统，对于潜艇设计师的启发和帮助已经为时过迟了。
