鱼是如何在水中上升和下沉的?

鱼有点像鸟或飞虫:它们有内在的机制，允许它们在环境中上下和左右移动。但让鱼做到这一点的方法更接近于人工飞行器背后的原理，而不是自然飞行的方法。大多数鱼在水中上升和下沉的方式是一样的氦气球或者一个热气球在空中起落。

要了解这是如何工作的，你需要了解在空中和水下起作用的各种力量。虽然这些环境对我们来说非常不同，但水和空气实际上非常相似。两者都是液体即有质量但没有形状的物质。在地球上，浸入流体中的物体(如鱼或人)会受到两种主要的力:

浮力是由流体的差异引起的压力在液体中的不同浓度处于较低水平的粒子被高于它们的所有粒子的重量压下。在上层的粒子在它们上面的重量更小。因此，物体下方的压力总是大于物体上方的压力，所以流体不断地将物体向上推动。(要了解更多关于浮力的知识，请阅读热气球是如何工作的。)

物体上的浮力等于液体的重量流离失所的被那个物体。例如，如果你把一个空的一加仑牛奶罐放进浴缸里，它会排开一加仑的水。浴缸里的水会以8磅多一点的力向上推罐子，相当于一加仑水的重量。体积越大的物体向上推力越大，因为它排出的液体越多。当然，如果物体的密度比水大(因此也更重)，不管它排开了多少水——它仍然会下沉。

为了上升，鱼必须通过增加体积而不显著增加质量来降低整体密度。大多数鱼用一种叫做鱼鳔。鱼鳔就是一个可扩张的囊，就像人类的肺。为了降低整体密度，鱼的膀胱里充满了通过鳃从周围水域收集的氧气。当膀胱充满这种氧气时，鱼的体积变大了，但它的重量并没有很大的增加。当膀胱膨胀时，它排开更多的水，因此经历更大的浮力。当膀胱完全充气时，鱼的体积最大，被推到水面。当膀胱完全放气时，鱼的体积最小，沉入海底。为了保持在一个特定的水平，鱼把它的膀胱填满，直到它排出的水的体积与鱼的重量相同。在这种情况下，浮力和重力相互抵消，鱼就会保持在那个高度。

大多数鱼都是用这种方法上升和下沉的，但不是所有的鱼都是这样。有些物种不需要鱼鳔，因为它们一生都在海底游动。其他鱼类，如鳐鱼和鲨鱼，通过推动自己前进来上升和下降。就像在飞机，鳍下的流体运动产生电梯这就把鱼推上去了。