Wie steigen und sinken Fische im Wasser?
Fische sind ein bisschen wie Vögel oder fliegende Insekten: Sie haben eingebaute Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, sich in ihrer Umgebung auf und ab und nebeneinander zu bewegen. Aber die Methoden, mit denen Fische dies tun können, sind den Prinzipien künstlicher Flugmaschinen näher als den natürlichen Flugmethoden. Die meisten Fische steigen und sinken im Wasser genauso wie ein mit Helium gefüllter Ballon oder ein Heißluftballon in die Luft steigt und sinkt.
Um zu sehen, wie dies funktioniert, müssen Sie die verschiedenen Kräfte in der Luft und unter Wasser verstehen., Während diese Umgebungen für uns sehr unterschiedlich erscheinen, sind Wasser und Luft tatsächlich sehr ähnlich. Beide sind Flüssigkeiten, Substanzen mit Masse, aber ohne Form., Auf der Erde erfährt ein in eine Flüssigkeit getauchtes Objekt (wie ein Fisch oder eine Person) zwei Hauptkräfte:
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- Der Abwärtszug der Schwerkraft
- Der Aufwärtsdruck des Auftriebs
Der Auftrieb wird durch einen Unterschied des Flüssigkeitsdrucks auf verschiedenen Ebenen in der Flüssigkeit verursacht., Partikel auf den unteren Ebenen werden durch das Gewicht aller darüber liegenden Partikel nach unten gedrückt. Die Partikel in den oberen Ebenen haben weniger Gewicht über ihnen. Folglich gibt es immer einen größeren Druck unter einem Objekt als darüber, so dass die Flüssigkeit das Objekt ständig nach oben drückt. (Um mehr über die Auftriebskraft zu erfahren, lesen Sie, wie Heißluftballons funktionieren.)
Die Auftriebskraft auf ein Objekt ist gleich dem Gewicht der von diesem Objekt verdrängten Flüssigkeit. Wenn Sie beispielsweise einen leeren Gallonenmilchkrug in eine Badewanne tauchen, verdrängt dies eine Gallone Wasser., Das Wasser in der Badewanne drückt dann mit etwas mehr als 8 Pfund Kraft, dem Gewicht einer Gallone Wasser, auf den Krug. Ein Objekt mit größerem Volumen wird mit größerer Kraft nach oben gedrückt, da es mehr Flüssigkeit verdrängt. Wenn das Objekt dichter (und daher schwerer) als Wasser ist, spielt es natürlich keine Rolle, wie viel Wasser es verdrängt-es sinkt immer noch.
Um aufzusteigen, muss ein Fisch seine Gesamtdichte reduzieren, indem er sein Volumen erhöht, ohne seine Masse signifikant zu erhöhen. Die meisten Fische tun dies mit etwas, das als Schwimmblase bezeichnet wird., Eine Schwimmblase ist nur ein erweiterbarer Sack, wie eine menschliche Lunge. Um seine Gesamtdichte zu reduzieren, füllt ein Fisch die Blase mit Sauerstoff, der über die Kiemen aus dem umgebenden Wasser gesammelt wird. Wenn die Blase mit diesem Sauerstoffgas gefüllt ist, hat der Fisch ein größeres Volumen, aber sein Gewicht ist nicht stark erhöht. Wenn die Blase ausgedehnt wird, verdrängt sie mehr Wasser und erfährt so eine größere Auftriebskraft. Wenn die Blase vollständig aufgeblasen ist, hat der Fisch maximales Volumen und wird an die Oberfläche gedrückt., Wenn die Blase vollständig entleert ist, hat der Fisch ein minimales Volumen und sinkt auf den Meeresboden. Um auf einem bestimmten Niveau zu bleiben, füllt ein Fisch seine Blase bis zu dem Punkt, an dem er ein Wasservolumen verdrängt, das wiegt, was der Fisch wiegt. In diesem Fall heben sich die Auftriebs-und Schwerkraftkräfte gegenseitig auf, und der Fisch bleibt auf diesem Niveau.
die Meisten Fische steigen und sinken mit dieser Methode, aber nicht alle tun das. Einige Arten brauchen keine Schwimmblase, weil sie ihr ganzes Leben auf dem Meeresboden Skimming verbringen., Andere Fische wie Rochen und Haie steigen auf und ab, indem sie sich vorwärts treiben. Genau wie in einem Flugzeug erzeugt die Bewegung der Flüssigkeit unter den Flossen Auftrieb, der den Fisch nach oben drückt.
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