改寫教科書!科學家首次發現溫血魚(圖)



改寫教科書,科學家首次發現溫血魚(網路圖片)

一直以來,普遍認為魚是變溫動物,體溫會隨著環境而改變。科學家們首次確認在太平洋深處生活的月魚有一顆溫暖的心臟,儘管它的鰭是冰冷的。溫血魚的存在,改寫了人類的教科書。

《今日美國》5月14日報導,美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的科學家們檢測後確認,月魚不同於普通魚類,它在游動的時候會產生熱量,並通過它特殊的血液系統將此熱量傳遍全身。

月魚(opah, Lampris guttatus),也有人稱斑點月魚、花點三角仔,分布範圍遍及全世界。月魚有時會生活在水溫很冷的深海,但它能借由的胸部肌肉產生熱。而它體內的脂肪和鰓部血管的特殊構造,也讓它減少了熱的散失。研究人員推測,擁有一顆溫暖的心臟和大腦,使得這鮮為人知的魚能夠成為活躍的掠食者。

水會帶走生物大部分的熱,所以魚的體溫通常維持在所處水域的水溫範圍。低溫也限制了它們的生理功能,尤其是心血管循環耐力。當然也有部分例外:鮪魚、旗魚和某些鯊魚可以暫時提高身體肌肉的溫度,但它們還是必須回到溫暖的海水好讓核心溫度能恢復正常。

月魚看起來並不像一個凶狠的掠食者,但人都不能光看外表了何況是魚:它長度大約一公尺左右,透過划動胸鰭讓自己能在水中游泳。儘管月魚分布在世界各地的海洋,卻很少有人瞭解有關它的生物學。它捕食魷魚、章魚等頭足類和其他魚類,通常在海面下50∼200公尺的區域活動,那裡的水溫只有10°C甚至更低。


與普通的深海魚類游動緩慢不同,月魚游動比較迅速。

2012年,在美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)擔任漁業生物學家的歐文·斯諾德葛拉斯(Owyn Snodgrass),在加州海岸抓了一些月魚作為例行調查的一部分。他把月魚的鰓給了他的同事魚類生理學家尼古拉斯·韋格納(Nicholas Wegner)。

這個魚鰓浸泡在防腐劑裡好幾個月,直到韋格納把它拉出來看,並且眉頭一皺注意到這魚鰓並不單純:一般魚通常只有幾個大血管讓血液進出魚鰓,微血管則負責交換水中的氧氣。但月魚魚鰓的微血管卻是一個複雜的網路,而且動脈就在靜脈旁邊一起形成了排列緊密的陣列。

動脈和靜脈這樣成對佈置被稱為細脈網(rete mirabile),在這網路中,帶有溫度的靜脈血會從肌肉進入網路,熱量便借由管壁傳給鄰近比較冷的動脈,所以當動脈血進入肌肉時已經帶有些溫熱了。這種熱交流作用可以將熱量留在肌肉中,不同於一般魚類熱量會直接在血液流經魚鰓時散失。鮪魚、旗魚和某些鯊魚便是使用細脈網來保持自己的肌肉溫度。其他像是腳在水裡很冷的水鳥,或者是一些鯨魚的舌頭上都有類似的熱交流系統。

而月魚是第一條發現魚鰓圍繞著細脈網的魚。他的魚鰓還包裹在一層一公分厚的脂肪裡,推測這不尋常的構造應該是為了保溫。綜合幾點,科學家們決定來量量看月魚在海中的溫度;當月魚被拖上來後,研究團隊發現它的體溫比水溫平均高了5°C!

研究人員還測量了活魚游泳時的肌肉溫度;為了要做到這一點,他們用魚鉤和線抓住月魚,在胸部肌肉植入了一個溫度監測器,並讓它游泳幾個小時,當然線不能放掉。儘管在4°C的水溫裡游泳,他的肌肉還是能保持約13°C ∼14°C的溫度。

比較高的體溫可以提供它一些優勢,像是游泳會更有力量也有更好的續航力,這些都得益於一顆溫暖的心臟。而其他研究人員於2009年發表的研究亦發現,月魚的腦和眼睛比身體其他地方的溫度高,這是因為它會在顱底進行小型的逆流熱交換(countercurrent heat exchange)。流向眼睛的血液之所以是溫暖的是因為有專門的眼部肌肉不會收縮而是在產生熱量,只有魚類才會有這樣的特徵。

這種種的證據讓韋格納推測月魚應該是一個積極的掠食者,不像其他海中掠食者往往只能守株待兔。靠著敏銳的眼力,快速的反應時間和耐力,月魚可以抓到烏賊和游得很快的裸蜥魚(barracudinas)。

責任編輯:陳鋼

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