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温血鱼之谜


□ 卓然

摘 要:

我们都知道,人类、狮子、老鼠、鲸鱼都是温血动物,而两栖动物、鱼类等则是冷血动物。近日,美国的海洋科学家发现,美国阿拉斯加海湾的马哈鲨具有温热的肌肉,较其鳞片皮肤,其热乎乎的肌肉更像哺乳动物的肌肉。难道地球上真有像温血动物一样能保持体温的鱼类吗——

  我们都知道,人类、狮子、老鼠、鲸鱼都是温血动物,而两栖动物、鱼类等则是冷血动物。近日,美国的海洋科学家发现,美国阿拉斯加海湾的马哈鲨具有温热的肌肉,较其鳞片皮肤,其热乎乎的肌肉更像哺乳动物的肌肉。难道地球上真有像温血动物一样能保持体温的鱼类吗——

  阿拉斯加海湾冰冷水域的大型鲨鱼,它们的肌肉颜色比血还红,温度达到26℃,较周围20qC的水温要更高。这表明为了在北太平洋的冷水中生存,马哈鲨已经变成非常典型的温血动物,以维持一个高于周围环境的核心体温。

  温冷血动物有何不同

  几个世纪以来,学术界按照动物调节体内温度的方式不同将生物分为温血动物和冷血动物两类,所有哺乳动物和鸟类都属于温血动物,除此之外的动物都归于冷血动物。但这个分类方法不够全面和准确,例如有一种生活在大漠中的鬣蜥蜴,是冷血动物,可是它们的体温只比人类的平均体温低1—2℃,说它们是冷血动物是不准确的。

  哺乳动物与鸟类体内的酶只有在37℃的时候才能达到最高的催化效率,即便温度稍有偏差也会严重破坏其催化机能。即便哺乳动物与鸟类的细胞在经历了很大的温度变化之后幸运地存活下来,其身体的机能也会受到破坏。

  如果你从今天起不再吃饭,那你绝活不过一个月,而鳄鱼不吃不喝却能活上一年,甚至更长时间。我们与鳄鱼之间的差别为什么如此之大呢?这是因为我们是温血动物,我们每天所吃的食物产生的大部分能量都在调节体温的过程中消耗掉了。鳄鱼则是冷血动物,它们只需要较少的能量就能维持体温和生理机能。温血动物的体温调节,是地球生命进化中最大的奥秘之一。

  温血鱼竟有二十多种

  20世纪初,就有科学家发现存在温血鱼。早期发现的金枪鱼差不多都是温血的。与其他鱼类不同,金枪鱼身上长有一块很大的负责中央加热的肌肉,它的新陈代谢也很快,因此能够产生大量的热。为了防止热量的损耗,金枪鱼的血管里有一个热交换系统,能将热量保持在体内。它的鱼鳃则起着散热器的作用,当血液通过它们循环吸收氧气时,鱼鳃就把热传到周围的冷水中,以免体内储存过多的热量。

  30年前,科学家又相继发现了二十多种温血鱼类,比如像大马林鱼和箭鱼等。大马林鱼和箭鱼的眼睛旁边有一块肌肉,专门用来给大脑和眼睛提供热量,以确保这两个重要器官,时刻处在最佳状态。

  在鸟类和哺乳动物中,温血性是所有动物都具备的原始特征。但就鱼类而言,这被认为是一个较先进的特点,并不是所有的鱼类都具有这样的本领。科学家相信,如果能够对温血鱼类的进化关系有所了解的话,就能够揭开它们具有温血特性的谜团。

  利用基因技术,科学家仔细研究了几种温血鱼共有的一个基因的相同与差异,再研究每种鱼的DNA,很快绘制出一份有关它们的历史的新图表,然后标出温血鱼出现的交汇点,在温血鱼被发现的每一个进化分支上,它最近的亲属都是冷水鱼,这说明它们的温血特性不是来自某个共同的祖先,只能用适应生存环境来解释了。

  适者生存与各有千秋

  多数科学家认可“生态龛拓展”的观点,通俗讲就是鱼类为了能向更深更冷的水域延伸自己的捕猎空间,在大胆挑战极限时所意外获得的进化优势。例如,最早的金枪鱼不是生活在两极冷水中的,为了甩掉竞争者,它们远赴南北两极,逐渐适应了那里的严寒环境,只保留下返回热带水域产卵的习惯。箭鱼在冰冷海底觅食的习性,也是慢慢形成的。半小时内要经历18℃的水温变化,这是普通鱼类所不能承受的。

  要挑战极限,除了胆量之外还要有本领,而敏捷的动作与准确的判断都离不开宝贵的能量,包括可以在最短的时间内产生能量并有效保存能量。金枪鱼与箭鱼的神速及捕食成功率是所有鱼类难以企及的。

  至于金枪鱼为什么要时刻温暖自己的肌肉和内脏,而箭鱼却只给自己的大脑和眼睛保温,科学家还拿不出有说服力的结论。

  冷血动物需要通过晒太阳才能获取热量,而温血则可以让动物在寒冷的气候中保持活力,还可以用体温给幼仔提供温暖舒适的怀抱。但问题是,这样的优势是要付出一定代价的。对于大多数鸟类和哺乳动物来说,必须维持体内的“炉火”时刻“燃烧”着。为保持体温,温血动物每天摄取的食物量相当于体形相仿的爬行动物一个月的食物量。如此来看,保持恒定体温是生命进化中一种危险而奢侈的生存策略。

  南于温血动物的热量流失是与它们身体的表面积成正比的,身体产生的热量义与体重成正比,而体形越大的动物,其身体表面积与体重之比越小。所以,温血动物的体形不能太小,否则它们流失的热量将会多于产生的热量。

  温血特性的另一个不利因素是温暖的身体给病毒、细菌和寄生虫提供了理想的滋生环境。哺乳动物和鸟类更容易感染各种传染病,疯牛病、禽流感,都是温血动物制造的瘟疫,而爬行动物由于它们不断变化的体温,使得病毒等难以落脚,从而远离各种疾病的困扰。

  (特邀编辑 杨素梅)

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