海洋科普:深海獅子魚-神秘的超深淵居民
發布時間:2021-02-01
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海洋科普:深海獅子魚-神秘的超深淵居民

在海洋學上,透光層以下的區域常被定義(yi) 為(wei) 深海,深度一般在200米以下。此外,按照深度不同進一步將其劃分為(wei) :中層帶、深層帶、深淵帶與(yu) 超深淵帶。隨著深度的增加,海洋物理環境也發生著急劇變化。在大約1,000米處除了生物光以外,其它光線都基本消失;海平麵氣壓為(wei) 1atm,向下以1atm/10m的速度增加;深海溫度變化約在4 ℃至 -1 ℃間,可以說深海基本處於(yu) 等溫狀態,並且沒有季節變化;鹽度也幾乎保持恒定,在2,000米以下為(wei) 35‰;此外,維持深海生物需求的氧氣主要依靠南北極地表層寒冷、富含氧氣的海水降流。

  惡劣的生存環境,對深海生物來說是一個(ge) 極大的挑戰。特別是對超深淵魚類(6,000米以下),除了應對惡劣物理環境外,最重要的就是食物的來源,研究表明深海生物的食物來源主要是依靠上層生物有機體(ti) 的沉降(圖1)。長久以來,在如此惡劣的環境中,人們(men) 往往認為(wei) 生物分布稀少,此前,我們(men) 根據國內(nei) 外相關(guan) 資料以及Fishbase等數據統計表明生活在海洋3,000米及以下的魚類共計18目56科141屬約302種。而在這些類群中,尤其以深海獅子魚分布深度最深,垂直分布深度跨度最大。

深海獅子魚-神秘的超深淵居民

 

深海獅子魚(圖2),隸屬鱸形總目鮋形目杜父魚亞(ya) 目獅子魚科,體(ti) 延長,前部亞(ya) 圓筒形,後部漸側(ce) 扁狹小。頭寬大平扁。吻寬鈍。口端位,上頜稍突出。眼小,上側(ce) 位。鰓孔中大。體(ti) 無鱗,皮鬆軟,光滑或具顆粒狀小棘。背鰭延長,連續或具一缺刻,鰭棘細弱,與(yu) 鰭條相似;臀鰭延長;尾鰭平截或圓形,常與(yu) 背鰭和臀鰭相連;胸鰭基寬大,向前伸達喉部;腹鰭胸位,在淺海類群中具有腹鰭愈合特化形成的吸盤,而在多數深海種類,如副獅子魚屬等,它們(men) 的吸盤退化,形成了絲(si) 狀腹鰭,這一現象被看成是對深海軟泥底質的適應性進化。此外,深海獅子魚主要分布於(yu) 北太平洋、北大西洋及北極海,少數見於(yu) 南極海。

深海獅子魚-神秘的超深淵居民

 

近些年,隨著國內(nei) 外深海探測技術發展,不斷有新物種相繼被發現。2008年,英國阿伯丁大學研究團隊在日本海溝7,700米處發現一新的獅子魚;此後該團隊還在克馬德克海溝7,000米以下拍攝到一組克馬德克隆背獅子魚攝食圖片(圖3)。從(cong) 拍攝的圖片中可以看出,盡管深海環境十分惡劣,這些獅子魚卻展現出遊刃有餘(yu) 的適應能力。

深海獅子魚-神秘的超深淵居民

 

此外,最近,中國科考團隊在馬裏亞(ya) 納海溝約7,400米處也誘捕到若幹尾深海獅子魚(圖4)。通過解剖,還在這些獅子魚胃含物中發現大量形態較為(wei) 完整的甲殼類生物(圖5),這也表明超深淵區域並非如人們(men) 想象中生物資源匱乏。

深海獅子魚-神秘的超深淵居民

 

由於(yu) ,在眾(zhong) 多的超深淵海溝相繼發現獅子魚的蹤跡,目前,深海獅子魚被認為(wei) 是地球上棲息最深的脊椎動物。然而,麵對深海海底如此惡劣環境,特別是幾百甚至上千倍的大氣壓,獅子魚卻能輕鬆應對。形態學研究表明,獅子魚為(wei) 適應這種高壓環境,其身體(ti) 的生理機能已經發生了很大變化。這些變化主要反映在肌肉和骨骼上。由於(yu) 深海環境的巨大水壓作用,其骨骼變得非常薄;而且容易彎曲;肌肉組織變得特別柔韌,纖維組織變得出奇的細密。更有趣的是,皮膚組織變得僅(jin) 僅(jin) 為(wei) 一層非常薄的層膜,它能使魚體(ti) 內(nei) 的生理組織充滿水分,保持體(ti) 內(nei) 外壓力的平衡。這就是深海魚類為(wei) 什麽(me) 在如此巨大的壓力條件下,也不會(hui) 被壓扁的原因。此外,關(guan) 於(yu) 海洋生物對壓力適應性的最早研究始於(yu) 20世紀70年代末,當時科學家發現,深海動物能承受巨大壓力的關(guan) 鍵在於(yu) 它們(men) 體(ti) 內(nei) 擁有一種稱為(wei) 乳酸脫氫酶(LDH)的物質——淺水魚的LDH隻能適應小於(yu) 500米深度的較低壓力;相比之下,深海魚的LDH則能適應更深處海水的巨大壓力。與(yu) 此同時,一種有助於(yu) 深海生物適應壓力的小分子piezolytes被發現,這種小分子可有效防止海水壓力對蛋白質的扭曲影響。此外,一種被稱為(wei) 氧化三甲胺(TMAO)的分子對承受高壓影響的蛋白質可起到穩定作用。英國科學家此前在深海獅子魚中檢測到高水平的TMAO含量並推測深海魚類分布的極限深度為(wei) 8,200米。

  然而,生物對環境的適應是一種複雜的機製,同樣,深海獅子魚對環境的適應可能也取決(jue) 於(yu) 多種因素的組合。從(cong) 另一層麵來說,形態特征的適應性變化常是分子機製層麵適應性進化的結果。所以,在當今基因組學時代,對深海獅子魚適應性進化的分子機製研究也亟待開展。對於(yu) 生活在深海裏的生物來說,既然無法躲避、逃脫這些變化,它們(men) 就必須學會(hui) 去應對和適應這些變化。這些研究將讓我們(men) 更多地了解深海生物是如何應對如此極端的生存環境挑戰。



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