改写教科书!科学家首次发现温血鱼(图)
改写教科书,科学家首次发现温血鱼(网络图片)
一直以来,普遍认为鱼是变温动物,体温会随着环境而改变。科学家们首次确认在太平洋深处生活的月鱼有一颗温暖的心脏,尽管它的鳍是冰冷的。温血鱼的存在,改写了人类的教科书。
《今日美国》5月14日报导,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家们检测后确认,月鱼不同于普通鱼类,它在游动的时候会产生热量,并通过它特殊的血液系统将此热量传遍全身。
月鱼(opah, Lampris guttatus),也有人称斑点月鱼、花点三角仔,分布范围遍及全世界。月鱼有时会生活在水温很冷的深海,但它能借由的胸部肌肉产生热。而它体内的脂肪和鳃部血管的特殊构造,也让它减少了热的散失。研究人员推测,拥有一颗温暖的心脏和大脑,使得这鲜为人知的鱼能够成为活跃的掠食者。
水会带走生物大部份的热,所以鱼的体温通常维持在所处水域的水温范围。低温也限制了它们的生理功能,尤其是心血管循环耐力。当然也有部分例外:鲔鱼、旗鱼和某些鲨鱼可以暂时提高身体肌肉的温度,但它们还是必须回到温暖的海水好让核心温度能恢复正常。
月鱼看起来并不像一个凶狠的掠食者,但人都不能光看外表了何况是鱼:它长度大约一公尺左右,透过划动胸鳍让自己能在水中游泳。尽管月鱼分布在世界各地的海洋,却很少有人了解有关它的生物学。它捕食鱿鱼、章鱼等头足类和其他鱼类,通常在海面下50~200公尺的区域活动,那里的水温只有10°C甚至更低。
与普通的深海鱼类游动缓慢不同,月鱼游动比较迅速。
2012年,在美国国家海洋和大气管理局(NOAA)担任渔业生物学家的欧文·斯诺德葛拉斯(Owyn Snodgrass),在加州海岸抓了一些月鱼作为例行调查的一部分。他把月鱼的鳃给了他的同事鱼类生理学家尼古拉斯·韦格纳(Nicholas Wegner)。
这个鱼鳃浸泡在防腐剂里好几个月,直到韦格纳把它拉出来看,并且眉头一皱注意到这鱼鳃并不单纯:一般鱼通常只有几个大血管让血液进出鱼鳃,微血管则负责交换水中的氧气。但月鱼鱼鳃的微血管却是一个复杂的网络,而且动脉就在静脉旁边一起形成了排列紧密的阵列。
动脉和静脉这样成对布置被称为细脉网(rete mirabile),在这网路中,带有温度的静脉血会从肌肉进入网络,热量便借由管壁传给邻近比较冷的动脉,所以当动脉血进入肌肉时已经带有些温热了。这种热交流作用可以将热量留在肌肉中,不同于一般鱼类热量会直接在血液流经鱼鳃时散失。鲔鱼、旗鱼和某些鲨鱼便是使用细脉网来保持自己的肌肉温度。其他像是脚在水里很冷的水鸟,或者是一些鲸鱼的舌头上都有类似的热交流系统。
而月鱼是第一条发现鱼鳃围绕着细脉网的鱼。他的鱼鳃还包裹在一层一公分厚的脂肪里,推测这不寻常的构造应该是为了保温。综合几点,科学家们决定来量量看月鱼在海中的温度;当月鱼被拖上来后,研究团队发现它的体温比水温平均高了5°C!
研究人员还测量了活鱼游泳时的肌肉温度;为了要做到这一点,他们用鱼钩和线抓住月鱼,在胸部肌肉植入了一个温度监测器,并让它游泳几个小时,当然线不能放掉。尽管在4°C的水温里游泳,他的肌肉还是能保持约13°C ~14°C的温度。
比较高的体温可以提供它一些优势,像是游泳会更有力量也有更好的续航力,这些都得益于一颗温暖的心脏。而其他研究人员于2009年发表的研究亦发现,月鱼的脑和眼睛比身体其他地方的温度高,这是因为它会在颅底进行小型的逆流热交换(countercurrent heat exchange)。流向眼睛的血液之所以是温暖的是因为有专门的眼部肌肉不会收缩而是在产生热量,只有鱼类才会有这样的特征。
这种种的证据让韦格纳推测月鱼应该是一个积极的掠食者,不像其他海中掠食者往往只能守株待兔。靠着敏锐的眼力,快速的反应时间和耐力,月鱼可以抓到乌贼和游得很快的裸蜥鱼(barracudinas)。
责任编辑:陈钢
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