古代鱼类是如何在深海殖民的？

古代鱼类是如何在深海殖民的？米勒说："我们很容易看到像珊瑚礁这样的浅层栖息地，它们非常多样化和令人兴奋，并假设它们一直是这样的，"他作为华盛顿大学水产和渔业科学学院的博士后研究员完成了这项研究，现在是俄克拉荷马大学的博士后研究员。"这些结果挑战了这一假设，并帮助我们了解鱼类物种如何适应气候的重大变化。"深海通常被定义为650英尺以下的任何地方，在这个深度，不再有足够的阳光支持光合作用。因此，这里的食物和温暖远远少于浅滩，使其成为一个具有挑战性的生活区域。然而，米勒通过使用可追溯到2亿年前的鱼的DNA记录来研究鱼的关系，发现了一个意想不到的进化趋势：物种进化率，或新物种进化的速度，随着时间的推移而翻转变化。有几千万年的时间，新物种在深海的进化速度比在浅海的进化速度快。这一发现在某些方面产生的问题比它解决的问题更多。是什么让鱼喜欢贫瘠的栖息地而不是更好的？是什么导致某些鱼类能够比其他鱼类更容易进入深海？这些过去的转变又是如何促成目前的物种多样性的？当米勒将这些翻转的物种形成率映射到地球历史的时间表上时，她能够确定三个可能起作用的主要事件。第一件事是发生在2亿至1.5亿年前的潘加群岛的解体。这创造了新的海岸线和新的海洋，这意味着有更多的机会让鱼从浅水区向深水区移动。突然有了更多的通道。接下来是白垩纪热温室时期，它发生在大约1亿年前，标志着地球历史上最温暖的时代之一。在这一时期，许多大陆由于海平面上升而被淹没，在整个地球上创造了大量新的浅水区。正是在这一时期，我们真正看到浅水鱼类的起飞和多样化。我们可以把今天在浅水区看到的很多物种多样性追溯到这个时期。"第三个事件是大约1500万年前的另一个重大气候变化，被称为中新世的气候过渡。这是由大陆的进一步移动造成的，它引起了海洋环流的重大变化，使地球变冷--一直到深海。在这段时间里，我们看到深海的物种进化速度真的加快了。这尤其是由冷水中生活的鱼驱动的。你今天在华盛顿和阿拉斯加沿海看到的很多物种都是在这段时间内实现了多样化。但是，仅仅是气候变化并不能解释鱼类首先是如何来到深海定居的。并非每个物种都有正确的特征组合以在更深的水域中生存，并利用阳光照射不到的相对有限的资源。要在深海中进化成一个新的物种，首先必须到达那里。最新的发现是，不仅物种形成的速度随着时间的推移而翻转，而且深海鱼类的样子也是如此。最早能够过渡到深海的鱼类往往有大颚。这些可能使它们有更多的机会捕捉食物，而这些食物在深海可能是稀缺的。研究人员发现，在历史的晚期，拥有更长、更细的尾巴的鱼类往往最能成功地过渡到深水中。这使它们能够通过沿着海底滑行而不是在穿梭并借助水流来节省能量。米勒说："观察下今天生活在深海中的物种，其中一些有锥形的身体，其他物种有大的、可怕的、有牙齿的下巴。这两种身体代表了相隔数百万年在深海殖民的祖先。"虽然这些事件可能看起来像古老的历史，但它们也许能够告诉我们，今天不断变化的气候将如何影响我们海洋中的生命。米勒希望未来的研究能够在这些发现的基础上，调查现代深海鱼类将如何应对气候变化，并可能为保护工作提供参考。她说："我们从这项研究中了解到的是，深海鱼类往往在海洋较冷时表现良好，但随着气候变化，海洋正在变得越来越暖和。我们可以预计，在未来几年，这真的会影响到深海中的鱼类。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334415.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334415.htm

气候变化正在改变鱼类觅食行为 可能导致物种灭绝

气候变化正在改变鱼类觅食行为可能导致物种灭绝根据《自然-气候变化》杂志最近的一项研究，鱼类正在调整它们的捕猎和进食模式，以应对海洋温度的升高。在德国生物多样性综合研究中心（iDiv）和耶拿弗里德里希-席勒大学研究人员的领导下，研究人员发现波罗的海的鱼类会通过消耗它们最先遇到的猎物来应对温度的升高。这种觅食行为的变化导致鱼类选择数量更多、体型更小的猎物。在所有温度条件下，它们所处环境中的小型猎物包括脆星、小型甲壳类动物、蠕虫和软体动物。鱼类和许多其他消费物种一样，在气温升高时需要更多的食物，因为它们的新陈代谢也会加快。虽然更丰富的猎物能提供直接的能量来源，但这种所谓的灵活觅食行为意味着鱼类会失去机会，无法通过捕食能提供更多热量的大型猎物来满足长期的能量需求。欧洲比目鱼（Platichthysflesus）是一种坐等捕食者，也是研究数据库中的六个物种之一。图片来源：JFredriksson，维基共享资源食物网模型计算显示，鱼类的能量需求与其实际食物摄入量之间的这种不匹配可能会导致更多的物种在气候变暖的条件下灭绝，鱼类最终会因为摄入的食物不足以满足其能量需求而饿死。该模型也可应用于其他消费物种，它表明，对于食物链中较高的物种来说，情况尤其如此。作者认为，总体而言，这种灵活的觅食行为可能会使生物群落更容易受到气候变化的影响。第一作者、iDiv和耶拿大学的BenoitGauzens解释说："人们通常认为，物种会调整它们的觅食方式，以最大限度地消耗能量，但这些发现表明，鱼类以及其他动物可能会以意想不到的低效方式应对气候变化带来的压力"。来自鱼胃的数据研究人员分析了基尔湾六种重要商业鱼类十年来的胃内容物数据，这些鱼类的觅食策略各不相同。例如，欧洲比目鱼（Platichthysflesus）等比目鱼往往是坐等捕食者，而大西洋鳕鱼（Gadusmorhua）则是更积极的觅食者。研究人员使用了波罗的海西部基尔湾六种不同鱼类胃内容物的数据库。图片来源：N-爱因斯坦，维基共享资源这些数据从1968年到1978年常年收集，有助于了解鱼类的饮食情况--它们胃里的食物--以及在不同温度下它们所处环境中存在的猎物。胃内容物表明，随着水域温度升高，鱼类逐渐将注意力从数量较少的猎物转移到数量较多的猎物上。莱布尼兹淡水生态与内陆渔业研究所（IGB）的合著者格雷戈尔-卡林卡特（GregorKalinkat）补充说："波罗的海和其他地方的鱼类物种正面临着多种人为压力，如过度捕捞或污染。在气候变暖的情况下，更低效的猎物搜寻行为可能是导致鱼类种群无法恢复的另一个因素，而这一因素迄今为止一直被忽视。"利用这些见解，研究人员随后使用基于理论群落的数学食物网模型，计算了在不同温度下觅食行为的变化对其他物种和整个生态系统的影响。结果表明，当温度升高时，这种觅食行为的变化会导致更多的消费物种（如鱼类）灭绝。这些物种的灭绝反过来又会对群落中的其他物种产生连锁反应。"适应当地环境条件的觅食行为通常是维持生态系统高度生物多样性的关键，"高赞斯补充说。"因此，令人费解的是，在气温升高的情况下，这一点可能并不完全正确。"尽管这些发现令人震惊，但由于目前这些发现都是基于理论模型，因此其意义尚待估计。今后，研究人员希望在自然环境中检验这一机制，并研究不同的生物，看它们的觅食行为是否会出现类似或不同的变化。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422634.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422634.htm

气候变化造成鱼类体重减轻

气候变化造成鱼类体重减轻日本凤尾鱼、沙丁鱼和鲭鱼是所研究地区的重要鱼类。图片来源：物理学家组织网根据联合国粮农组织的数据，2019年，来自北太平洋西部的鱼类几乎占全球捕获和销售鱼类总数的1/4。研究人员此次调查了该地区13个鱼类物种的17个种群，结果显示，在20世纪80年代和21世纪10年代，该地区许多鱼类的体重有所减轻。团队分析了1978—2018年间4个鱼类物种的6个种群的长期数据、1995/1997—2018年间13个鱼类物种的17个鱼类种群中期数据，以及1982—2014年间的海水温度数据，以了解海洋表面和下层的变化是否对鱼类产生影响。研究团队将前段时期鱼类体重下降归因于日本沙丁鱼数量的增加，因为这导致鱼群内部和物种之间争夺食物的竞争加剧；而在21世纪10年代，尽管日本沙丁鱼和鲭鱼的数量略有增加，但随着海洋温度升高，较大的浮游生物被较小的浮游生物和营养较少的凝胶状物种（如水母）取代，营养供应减少，导致鱼类体重减轻。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421972.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421972.htm

受到质疑的流行理论：全球变暖对鱼类大小的意外影响

受到质疑的流行理论：全球变暖对鱼类大小的意外影响研究表明，虽然水体变暖会提高鱼的生长率和死亡率，但结果是鱼群变得更年轻，但体型更大。这一发现在一定程度上与关于全球变暖对自然生态系统影响的一般预测相矛盾，强调这些假设需要经过严格的大规模实验验证。随着水生生态系统变暖，预计鱼类等动物在年轻时会生长得更快，但成年后体型会变小。这种模式主要是在小规模实验中观察到的，尽管一些研究在自然环境中测试了这种预测，但这些研究大多是在进行捕捞的鱼类身上进行的，其中捕捞过程本身会影响生长速度和体型。“在自然环境中通过大规模、半对照实验来研究海水变暖对鱼类的影响的研究很少，但它们可以提供独特的见解，”主要作者、瑞典农业科学大学研究员马克斯·林德马克（MaxLindmark）说。“我们使用了一个独特的研究系统来调查温水污染如何改变了许多代鱼类的死亡率、生长速度和大小。”欧亚鲈鱼(PercaFluviatilis)图片来源：卡雷尔·雅库贝克研究小组在一个封闭的沿海海湾进行了研究，该海湾接受了来自核电站的冷却水，使其比周围水域的温度高5-10°C。他们比较了24年来封闭海湾和邻近群岛参考区域的欧亚鲈鱼种类。他们将渔获量数据与鱼类年龄身长测量值结合起来（从硬结构中的“年龄环”反算出它们的整个生命周期），然后使用统计模型对这些数据进行分析，以调查温水污染如何影响年龄、鱼类种群的规模，以及它们的生长和死亡率。虽然研究人员发现加热区域和参考区域之间的估计增长率、死亡率和鱼类种群规模在统计上存在显着差异，但并非所有这些变化都如他们预期的那样。尽管温暖地区的雌性鲈鱼生长得更快，但正如研究小组预期的那样，它们在一生中都会持续这样。因此，这些鱼在年龄时体型较大——与参考区域相比，任何年龄段的加热区域的体型大约大7-11%。此外，作者表示，由于温暖的海水，年轻鱼类的生长速度如此明显，即使由于变暖导致死亡率较高，并导致鱼类总体种群更年轻，但较大鱼类的平均大小和相对丰度加热区域的鱼含量仍然较高。这一趋势与全球变暖会随着时间的推移导致鱼类数量减少的预测相冲突，尤其是大型和老鱼。从本质上讲，在这项研究中，生态系统变暖反而培养了更年轻但更大的鱼类。“我们的研究提供了强有力的证据，证明二十多年来，未开发的温带鱼类在水温升高5-10°C的环境中，因变暖而导致自然种群的生长和死亡率存在差异。这些影响在很大程度上（但并非完全）相互抵消——虽然鱼更年轻，但它们的平均体型也更大。”合著者、瑞典西曼兰县行政委员会自然与环境部水资源经理MalinKarlsson说道。“这些发现强调，基于温度大小规则等理论的广义预测在预测人口水平变化方面可能用途有限，而且在研究温度影响时死亡率和增长率都很重要，”瑞典农业科学大学水生资源系教授，资深作者AnnaGårdmark总结说：“虽然我们只研究了单个物种，但这项独特的气候变化实验表明了加热对整个生态系统规模的影响，使其研究结果与全球变暖的背景高度相关。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370459.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370459.htm

地球过去的极端高温事件导致深海环流减少 预示未来气候混乱

地球过去的极端高温事件导致深海环流减少预示未来气候混乱在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的这项研究中，研究人员利用从古代深海沉积物中发现的贝壳化石，发现了5000万年前传送带是如何应对极端高温事件的。当时的地球气候与本世纪末预测的情况相似，如果不采取重大行动减少碳排放的话。海洋在调节地球气候方面发挥着至关重要的作用。它们将赤道的暖水向南北两极流动，平衡地球的温度。如果没有这个循环系统，热带会更热，而两极则会更冷。这一系统的变化与重大和突然的气候变化有关。此外，海洋在清除大气中的人为二氧化碳方面起着至关重要的作用。第一作者、加州大学地球与行星科学系副主任桑德拉-柯特兰-特纳（SandraKirtlandTurner）说："海洋是目前地球表面最大的碳库。""今天，海洋中含有近40000亿吨碳，是大气中碳含量的40多倍。海洋还吸收了大约四分之一的人为二氧化碳排放量，"KirtlandTurner说。"如果海洋环流减慢，海洋对碳的吸收也会减慢，从而增加留在大气中的二氧化碳量。"_ueditor_page_break_tag_有孔虫贝壳帮助科学家拼凑出始新世时期的海洋运动图景，当时大气中的高碳含量导致海水交换速度减慢。资料来源：MarciRobinson，美国地质调查局以前的研究已经测量了地球较近地质时期海洋环流的变化，如上一个冰河时期的变化；但是，这些变化并不能近似地反映当今大气中二氧化碳的水平或地球变暖的情况。其他研究提供了第一个证据，表明深海环流，特别是北大西洋的环流已经开始减缓。为了预测海洋环流如何应对温室气体导致的全球变暖，研究小组将目光投向了始新世早期，即大约4900万年前到5300万年前。当时的地球比现在要温暖得多，在高热基线上，二氧化碳和温度会出现峰值，这种峰值被称为"高热"（hyperthermals）。在此期间，深海的温度比现在高出12摄氏度。在远古时期，海洋的温度又上升了3摄氏度。柯特兰-特纳说："尽管人们对高热事件的确切原因还存在争议，而且它们发生在人类出现之前很久，但这些高热事件是我们对未来气候变化的最好模拟。"加州大学河滨分校的SandraKirtlandTurner和海洋岩芯沉积物样本。图片来源：综合大洋钻探计划有孔虫：古代海洋的微小指标通过分析来自全球不同海底地点的微小贝壳化石，研究人员重建了这些过热事件期间的深海环流模式。这些贝壳来自名为有孔虫的微生物，有孔虫生活在世界各地的海洋中，包括海面和海底。它们的大小与句末的句号差不多。柯特兰-特纳说："生物在制造外壳的过程中，会吸收海洋中的元素，我们可以测量这些外壳的化学成分差异，从而广泛地重建有关古代海洋温度和环流模式的信息。"贝壳本身由碳酸钙构成。碳酸钙中的氧同位素是生物生长的水温和当时地球上冰量的指标。研究人员还研究了贝壳中的碳同位素，这反映了采集贝壳的海水的年龄，或海水与海洋表面隔离的时间。通过这种方法，他们可以重建深层海水的运动模式。有孔虫不能进行光合作用，但它们的外壳能显示附近其他生物（如浮游植物）光合作用的影响。光合作用只在表层海洋中进行，因此最近在表层的水具有富含碳-13的信号，当这些水沉入深海时，这种信号就会反映在贝壳上。相反，长期与地表隔绝的水，随着光合生物残骸的下沉和腐烂，积累了相对较多的碳-12。因此，与'年轻'的水相比，老水的碳-12含量相对较多。气候模型和现代预测科学家经常利用计算机气候模型对当今的海洋环流进行预测。他们利用这些模型来回答这样一个问题："随着地球不断变暖，海洋会发生怎样的变化？"该研究小组同样利用模型模拟了远古海洋对气候变暖的反应。然后，他们利用有孔虫贝壳分析来帮助检验气候模型的结果。在始新世时期，大气中的二氧化碳含量约为百万分之1,000(ppm)，这导致了当时的高温。如今，大气中的二氧化碳含量约为百万分之425。然而，人类每年向大气中排放近370亿吨二氧化碳；如果这种排放水平持续下去，到本世纪末可能会出现与早始新世类似的情况。因此，当务之急是尽一切努力减少排放。她说："这不是一个全有或全无的情况。在碳排放问题上，每一点渐进的变化都很重要。即使是二氧化碳的少量减少，也会减少对自然界的影响、生命损失和变化。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436100.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1436100.htm

研究人员探索海洋掠食者为何频繁潜入黑暗的深海

研究人员探索海洋掠食者为何频繁潜入黑暗的深海来自300多个大型海洋捕食者标签的数据以及船载声纳表明了海洋黄昏区的生态重要性。如果你曾亲眼目睹过鲨鱼破水而出--无论是亲眼所见还是在互联网上的某个地方--那一刻虽然转瞬即逝，但却令人敬畏，而这只是鲨鱼在海面上停留时间的一小部分。在大部分时间里，鲨鱼和其他大型海洋掠食者都消失在人们的视线之外，这不禁让人产生疑问：它们去哪儿了？一项新的研究表明，鲨鱼、金枪鱼和长咀鲉等大型掠食性鱼类会出人意料地多次进入深海--尤其是位于海面以下200米至1000米的中深海区。该研究称，这一区域也被称为海洋的暮光区，一直被忽视为大型掠食性物种的重要栖息地。该论文于11月6日发表在《美国国家科学院院刊》上。一项新的研究表明，鲨鱼、金枪鱼和长咀鲉等大型掠食性鱼类对深海--尤其是海洋的黄昏区--的访问次数令人惊讶，而黄昏区作为大型掠食性鱼类的重要栖息地一直被忽视。在伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）助理科学家卡姆林-布劳恩（CamrinBraun）的领导下，这项研究吸收了来自多个科研合作伙伴的大量数据。他和合著者综合了来自电子标签、船载声纳、地球观测卫星和数据同化海洋模型的数据，量化了深潜对大型中上层掠食者的生态意义。他们强调，一个健康的中深海区也能为人类带来诸多益处和生态系统服务。布劳恩说："无论你观察哪种顶级掠食者，或者你观察它们在全球海洋中的位置，它们都会在深海中度过一段时间。所有这些我们认为是表层海洋居民的动物，对深海的利用远远超过了我们之前的想象。"科学家们利用来自344个电子标签的数据，对北大西洋的12个物种，包括白鲨、虎鲨、鲸鲨、黄鳍金枪鱼、箭鱼等，进行了46659天的追踪。一项新的研究表明，鲨鱼、金枪鱼和长咀鲉等大型掠食性鱼类到访深海的次数之多令人吃惊--尤其是海洋的黄昏区，这里一直被忽视为大型掠食性鱼类的重要栖息地。图片来源：鳕鱼角近海的蓝鲨/©EricSavetsky标签记录下的这些鱼类的潜水模式随后与声纳数据进行了比对，后者显示了深散射层（DSL）的日常运动--在这一区域，大量的小鱼和海洋生物密密麻麻地聚集在一起，以至于最初使用声纳的科学家误以为该层是海底。白天，深海层中的动物栖息在中深海区。但当太阳落山时，其中许多个体，如鱼类、软体动物、甲壳类动物等，会游到表层水域觅食。当太阳再次出现在地平线上，将光线散射到海面上时，它们又会回到黄昏区，在那里一直待到夜幕降临。这种每日的节律被称为"昼夜垂直迁移"，世界卫生组织海洋研究所的科学家们对这种模式已经研究了几十年。汇集数据和惊人发现新西兰奥克兰大学专门从事声学研究的合著者和合作者爱丽丝-德拉-彭纳（AliceDellaPenna）说，数据集如此吻合令人惊讶。"当我们从不同的角度，从潜水和声学的角度一起来观察这个特定的过程时，看到一切都水到渠成，非常令人兴奋"。经过多年的数据收集和分析，这篇新论文有助于揭示与DSL相适应的捕食者（大概是为了捕食较小的猎物），以及经常偏离日常垂直迁移模式的动物，从而进一步提出疑问：如果不是为了觅食，它们为什么潜得这么深？布劳恩说，有几个物种完全符合它们下潜觅食的预期，但有些行为并不仅仅是为了觅食。例如，剑鱼就像钟表一样遵循"昼夜垂直迁移"模式。但也有一些"非常令人惊讶的行为偏差"，他解释说，"比如箭鱼不是潜到1500英尺，而是潜到3000或6000英尺，比我们预期的觅食行为要深得多。"探索深潜的其他动机这意味着它们可能出于其他原因潜入水下，而这些原因尚不完全清楚。根据这项研究，以前的工作已经指出，这些垂直运动可能是为了躲避捕食者或帮助导航。尽管存在这些异常现象，但研究中包括的所有大型物种都以这样或那样的方式与中上层生物发生了相互作用，研究发现，这些捕食者潜入海洋深处一个看似荒凉的地方是值得的，那里光照不足、气压高、温度接近冰点。"鲨鱼和金枪鱼在进化过程中相距甚远，感官系统截然不同。然而，这两种鱼类都发现这种行为是值得的，"世界卫生组织渔业研究所鱼类生态学家、本研究共同作者西蒙-索罗尔德（SimonThorrold）说。Thorrold说，由于有大量鱼类和生物进行这种跋涉，这些物种有可能将大量二氧化碳从海面转移到深海，并在那里停留数百年。Thorrold说："由于暮光区对许多商业捕捞的大型物种显然非常重要，因此这些深海生物量所提供的生态系统服务价值不菲。论文强调，保持中层海洋的完整性符合所有人的利益，在进行捕捞或开采活动之前，进一步研究这些深海食物网非常重要。"论文指出，"正在进行的捕捞活动与中上层捕食者分布的重叠、气候引起的中上层生态系统的预期变化以及对中上层生物量的潜在提取"都会危及这一重要的生态系统。"德拉彭纳说："我们发现，中层水为海洋的其他部分提供了重要支持。"如果我们在了解这些中层生态系统的运作方式之前就开始开发它们，那么我们将面临造成不易逆转的破坏的巨大风险。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396347.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396347.htm