四十多億年前,地球的原始海洋中進化出了最早的生命。隨著時間的推移,一些生物離開海洋登上陸地,但還有很多生物仍然生活在海洋中。據估計,目前全球海洋中生活著大約200萬個物種,約佔全球物種總數的五分之一。
生命的誕生離不開水,生命的生存也是離不開水,水可謂是地球生命之源。無論是陸地生物,還是海洋生物,都需要水來維持體內生物化學反應的進行,也需要水來運輸氧氣和營養物質。
雖然地球上存在水熊蟲這樣的嗜極微生物,它們可以在無水的環境中存活下來,但它們的身體運轉仍然需要水。如果沒有水,它們會進入隱生狀態,身體脫水,新陳代謝停止下來。一旦接觸水,水熊蟲又會復甦過來。
對於生活在海洋中的動物,它們的身體運轉也需要水。但我們知道,海水是鹹的不能喝,那麼,海洋或者鹹水湖中的動物是怎麼喝到淡水的呢?
早在四十多億年前,地球剛剛誕生之後不久,海洋就已經形成。但那時的海水並不是鹹的,而是酸的。隨著時間的推移,陸地上的雨水把礦物質帶到海洋中,並且海底不斷滲出的鈉鹽也會溶解於海水中。就這樣,大量的鹽逐漸溶解在海水中,海洋由酸性變為鹼性。
在海水變鹹到一定程度之後,其鹽度在過去幾十億年以來一直保持穩定。雖然每天都有大量的鹽溶解到海水中,但同時海水也會失去很多鹽,比如與海底玄武岩進行化學反應,這是一個動態平衡。
如今,全球海洋的鹽度約為3.5%,即每升海水中包含35克鹽,其中氯化鈉佔了大多數。生物體液的溶質濃度大都不到1%,如果一旦飲用海水,就會導致體液中的水分子流向濃度更高的海水中,因為體液中水分子的滲透壓要低於海水的滲透壓,從而引發生物脫水。
事實上,一些海洋魚類可以直接攝入海水,比如鯊魚,因為它們體液的溶質濃度要比海水更高。當這些海魚攝入海水之後,由於海水的滲透壓更低,其中的水分子將會流向它們的體液中。
但對於大部分的海魚,它們主要通過淡化海水的方式來攝入水分。一些海魚中的粘膜可以充當半透膜,在呼吸壓差的作用下,只允許水分子通過,把鹽分擋在外面。另外,海水魚的嘴部、鰓部等部位存在氯細胞,它們可以分泌出海水中的氯離子,從而達到海水淡化的作用。
對於生活在海洋中的哺乳動物,比如鯨魚,它們的體液濃度與陸地哺乳動物差不多,都是低於海水。然而,一些海洋哺乳動物可以直接喝海水,因為它們的腎臟具有強大的排鹽能力,它們的尿液鹽度可以達到海水的兩三倍。
另外,肉食性的海洋哺乳動物可以通過捕食獵物來直接獲取水分,而且代謝食物時也會產生淡水。由於一直生活在海水中,海洋哺乳動物失去水分較少,它們所需的淡水也會較少,其中一些甚至可以完全不用喝水。
不過,對於儒艮這樣的草食性海洋哺乳動物,它們攝入水分就比較麻煩了。這些海洋哺乳動物既沒有淡化海水的能力,也無法從食物中獲取足夠的水分,它們只能游到江河的入海口喝淡水。