進化的智慧:遠古鯊魚如何在地球最熱的海洋中生存下來
在9,300 萬年前的一次重大氣候變暖事件中,一些鯊魚長出了拉長的胸鰭以適應更高的海洋溫度,最近的一項研究記錄了這一變化。這些適應性幫助它們從底棲動物過渡到高效的開放水域掠食者,在當今氣候變遷迅速的情況下,現代鯊魚可能很難模仿這種反應。
研究表明,在過去的一次全球暖化事件中,鯊魚從海底生物進化成了開闊海洋的掠食者,透過身體變化(如拉長鰭)來適應環境,從而成為更有效率的游泳者。
我們今天所熟知的鯊魚是公海上的頂級掠食者,它們是在數百萬年前全球暖化的劇變中,從矮小的海底居民進化而來的。
大約9,300 萬年前,大量火山熔岩噴湧而出,導致二氧化碳含量飆升,形成了溫室氣候,將海洋溫度推到了最高溫。加州大學河濱分校(UCR)的研究人員發現,有些鯊魚會用拉長的胸鰭來應付高溫。
今天(6 月3 日)發表在《當代生物學》(Current Biology)雜誌上的一篇論文記錄了這項發現。這項發現是透過對500 多種鯊魚活體和化石進行體長和鰭的測量而得出的。
UCR生物學博士生、論文第一作者菲利普-斯特恩斯(Phillip Sternes)說:”胸鰭是一種重要的結構,相當於我們人的手臂。我們在查閱大量資料集後發現,隨著鯊魚的棲息地從海底擴展到開闊的海洋,這些鰭的形狀也改變了。
生活在海洋不同區域的鯊魚及其各自的胸鰭。圖片來源:Phillip Sternes/UCR
較長的胸鰭有助於提高鯊魚運動的效率。 “它們的鰭堪比商用飛機的機翼,又長又窄,可以最大限度地減少運動所需的能量,」斯特恩斯說。
研究人員還發現,與底棲鯊魚相比,開闊水域生活的鯊魚的速度更快,鯊魚肌肉對溫度非常敏感,UCR進化、生態和生物有機體生物學系教授、論文共同作者蒂姆-海勒姆(Tim Higham)介紹說:「這些數據幫助我們在較高溫度、尾部運動和游泳速度之間建立了關聯。”
大多數現存的鯊魚物種仍然是底棲動物,佔據科學家所說的海底區域。在大眾文化中,這些底棲鯊魚並不像它們兇猛的開闊水域親戚那樣高大。許多底棲鯊魚是細長、扁平、中等體型的掠食者。
現代鯊魚中只有約13% 是快速游泳的開放水域掠食者。研究人員認為,對於它們的遠古親戚來說,呼吸可能已經變得困難。白堊紀時期,隨著熱量的增加,海底附近的氧氣含量可能會下降。
現代海面平均溫度約為華氏68 度。在白堊紀,海面溫度要高得多,平均達到83 華氏度左右。白堊紀的高溫並非一蹴而就,鯊魚的演化也是如此。
克萊蒙特麥肯納學院副教授、論文合著者拉爾斯-施密茨(Lars Schmitz)說:”在整個時代,我們的公海表面溫度相當高,然後在一兩百萬年的時間裡出現了一個明顯的峰值。
全球暖化推動了包括鯊魚在內的一些動物群體的進化,同時也導致了其他動物的滅絕。由於這些進化變化發生在過去較長的時間範圍內,因此很難準確預測鯊魚或其他海洋生物將如何應對當前的暖化趨勢。
生物學家看到一些鯊魚,包括虎鯊和公牛鯊等熱帶物種,開始游向更北的地方。但目前還不清楚,受到威脅的鯊魚能否再次適應它們生活的地方,並在迅速升溫的環境中生存下來。
斯特恩斯說:”現在氣溫上升得如此之快,據我所知,地質記錄中沒有任何東西可以用來進行真正的比較。”
編譯來源:ScitechDaily