科学家发现,一条外形引人注目的鲨鱼屏住呼吸约17分钟,以便在寒冷水域的捕食潜水中保持温暖。
扇形双髻鲨 (Sphyrna lewini) 分布于世界各地温暖的近地表海水中,尤其是在海岸线附近,体长可达约12英尺。但这些鲨鱼会冒险进入寒冷的深水区进行捕食。这可能存在问题,因为扇形双髻鲨像大多数鲨鱼一样,是冷血动物,这意味着它们的体温与周围环境的温度相匹配。“当您进入冷水时,如果您的身体冷却下来,您就无法有效地捕猎,”夏威夷海洋生物研究所的鲨鱼生物学家马克·罗耶说。“为了成为一名高效的猎人,尽可能保持身体温暖非常重要。”
一些鱼类,如蓝鳍金枪鱼、大白鲨 (Carcharodon carcharias) 和旗鱼具有特殊的肌肉和血管,即使在寒冷的水域中也能保持大脑、眼睛和游泳肌肉温暖——但扇形双髻鲨没有。然而,当罗耶和他的同事分析六条扇形双髻鲨进行的106次深潜时,他们发现这些动物在这些远足中神秘地保持温暖了很长时间,根据记录鲨鱼肌肉温度、方向和潜水深度以及周围水温的传感器显示。
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“我们查看了体温数据,[并且]马上就看出这些鲨鱼正在做一些非常有趣且非常不同的事情,与其他任何鱼类相比,”罗耶说。“很明显,这些鲨鱼不是仅仅依靠简单的热惯性来在深潜时维持体温。这里面还有更复杂的原因。”
研究人员发现,这些鲨鱼会快速陡峭地下降,在深水中享用几分钟的盛宴,然后加速大部分返回水面。这些动物一直保持温暖,直到它们上升的速度减慢——平均而言,为17分钟,罗耶说。该团队的研究结果于5月11日发表在《科学》杂志上。
研究人员认为,谜团在于鲨鱼的鳃。这些器官就像肺一样,从海水中提取氧气。但鳃也有缺点,因为大量的水会流经它们。“鳃就像绑在您头上的巨大散热器,”罗耶说。“每当鲨鱼或鱼进入较冷的水中时,它都会通过鳃迅速散失体热,因为鳃的表面积很大。”
该团队无法直接监测鲨鱼的鳃,尽管罗耶说,他将来希望为鲨鱼配备指向鳃的胸鳍摄像头。但目前,科学家们认为鲨鱼在它们大胆的潜水过程中会闭合鳃——基本上是屏住呼吸。(罗耶指出,其他研究人员有拍摄到一条扇形双髻鲨闭合鳃潜水的画面。)
“据我所知,这绝对是以前没有为外温[冷血]鱼类提出的理论,我认为这将为未来的研究创造非常酷的途径,”圣心大学的海洋生物学家阿什利·斯托尔说,她专门研究鱼类,没有参与这项新研究。
罗耶说,扇形双髻鲨在深潜中采用这种技术可能并非独一无二。远洋白鳍鲨 (Carcharhinus longimanus) 不像扇形双髻鲨那样频繁地进行这些潜水,他说,但它们仍然以大胆的潜水而闻名。科学家们知道,这些鲨鱼也缺乏可以保持鱼类温暖的特殊肌肉和血管。尽管如此,扇形双髻鲨的屏住呼吸技术似乎是一种应对大胆寒冷水域的罕见方法。“对于一个非凡的物种来说,这是一种令人难以置信且出乎意料的行为,”罗耶说。