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美国NOAA渔业局的研究人员首次发现了完全的温血鱼类——月鱼。研究显示,月鱼全身流淌着温热的血液,就像哺乳动物和鸟类一样。热血让它们在寒冷的深海中具有特别的竞争优势。
这种银色的鱼有汽车轮胎那么大,分布在全世界的海洋中,居住在寒冷而幽暗的深海里。它们通过快速拍打红色的大胸鳍在水中游动。
深海鱼通常行动慢而且反应迟钝,为了节省能量一般通过伏击来捕食。不过科学家们发现,月鱼胸鳍的持续拍打提高了体温,加快了代谢、运动和反应速度。相关论文发表在顶级期刊Science杂志上。
热血让月鱼成为强大的捕食者,它们游泳速度更快、反应更迅速、视觉更敏锐,NOAA渔业局的生物学家Nicholas Wegner说:“在这个发现之前,我一直认为这是种移动缓慢的鱼,就像大多数在寒冷环境中的鱼类一样。但是因为它可以使自身温度升高,变成了一个非常活跃的捕食者,跟踪像鱿鱼之类敏捷的猎物,并进行长距离的迁移。”
不同寻常的鳃
研究人员发现月鱼的鳃组织非常独特:将热血带入鱼鳃的血管缠绕着将冷血带回机体核心的血管。这是一种逆流热交换(counter-current heat exchange)设计,月鱼的热血离开身体核心,加热从呼吸表面返回(吸收氧之后)的冷血。大自然演化出的这种热量保存机制有点像是汽车的散热器,这一机制让月鱼的整个身体可以在寒冷的深海里维持较高的温度。
“我们是头一次见到这样的鳃,”Wegner说。研究人员在美国西海岸收集了月鱼的体温数据,发现它们的体温一直高于周围的水温。他们还把温度监测器装在月鱼身上,跟踪它们潜入深海。研究表明,即使水温急剧下降,月鱼的体温依旧可以保持稳定。当月鱼在水下150-1,000英尺活动的时候,平均肌肉温度比周围水温高五度。
哺乳动物和鸟类的体温都比环境高,但鱼类一直被认为是冷血的变温动物。这是人们首次发现能够保持整个身体温度高于环境的鱼类。
一些其他鱼类比如金枪鱼和鲨鱼会温暖身体某些部位比如肌肉,以提高游泳耐力。但是,当进入寒冷的深海,包括心脏在内的内脏会迅速冷却速度开始放慢,迫使它们回到浅海回温。
温暖提供竞争优势
Wegner说,月鱼大多数时候在水下150 - 1,300英尺活动,不常到水面上来。较高的体温可以增强它们肌肉、眼睛和大脑的功能,帮助抵抗寒冷对心脏和其它器官的影响。
脂肪组织围绕着月鱼的鳃、心脏和肌肉组织,其产生的内部热量将它们与冰冷的海水隔绝。
其他鱼类发育为温血则是受限的(称为区域温血动物)帮助扩大从浅水区到寒冷深处的范围。但是月鱼的演化谱系表明,在寒冷深处的进化变暖的机制,鱼类可以保持对其他竞争对手和猎物的一贯的优势。最近研究已经发现,世界各地的月鱼有着独特的差异,Wegner说科学家现在对它们之间温血对照比较感兴趣。
Wegner说:“自然有一种神奇的策略,会在我们最不经意的地方使我们感到惊奇。当你被冰冷的水包围时你很难保持温暖,但是月鱼已经做到了。”
加州的NOAA研究调查近年已经发现了更多的月鱼,但是生物学家不知道这是为什么。也许现状对鱼有利,或它们的数量正在增加。月鱼通常并不是加州渔民的目标,但是当地垂钓者和商业渔业会偶尔捉到它们。月鱼的鱼肉在海鲜市场已经越来越受欢迎。
西南渔业科学中心主任Francisco Werner说:“这样的发现有助于我们理解物质在海洋生态系统中的作用,以及我们为什么能在哪里找到它们。这真的证明了我们从水上的基础研究学习到多少,幸亏求知的科学家提出来‘此鱼为什么如此不同’的这个好问题。”
Journal Reference:
1. Nicholas C. Wegner, Owyn E. Snodgrass, Heidi Dewar, John R. Hyde. Whole-body endothermy in a mesopelagic fish, the opah, Lampris guttatus. Science, 2015 DOI:10.1126/science.aaa8902