鯊魚竟能“屏住呼吸”

李木子

許多魚類和海洋哺乳動(dòng)物會(huì)從溫暖的水面潛入更深的水域捕食，但周圍的水溫僅比冰點(diǎn)高幾攝氏度，因此它們不得不面對(duì)低溫的挑戰(zhàn)。它們需要保證新陳代謝足夠活躍，以便狩獵。

在寒冷的海洋深處，要想做一個(gè)“溫暖的獵人”，停止吸氧從而保存熱量不失為一種好辦法。雙髻鯊就進(jìn)化出一種獨(dú)特的能力，當(dāng)它們潛入寒冷的深水捕獵時(shí)，“閉上鰓”可以避免體溫下降。

“對(duì)于任何魚類來說，熱量損失最快的地方是鰓。”美國(guó)夏威夷大學(xué)海洋生物研究所鯊魚生理和行為博士后研究員Mark Royer說，由于大量溫暖的血液流經(jīng)鰓，這里“本質(zhì)上就像綁在頭上的巨大散熱器”。

一些魚類，如鯨鯊，巨大的體形使其能夠在潛水時(shí)保存體溫。其他魚類，如金槍魚、馬林魚及大白鯊和灰鯖鯊等，在鰓處進(jìn)化出了專門的熱交換系統(tǒng)，以避免身體流失過多熱量。

雙髻鯊既沒有這些身體優(yōu)勢(shì)，也沒有這些適應(yīng)能力，但人們發(fā)現(xiàn)它們?cè)诤Ｃ嫦?00米左右的深度會(huì)快速、反復(fù)地潛水。

為了了解鯊魚是如何應(yīng)對(duì)溫度變化的，Royer和同事開發(fā)了一種由測(cè)量深度、水溫、位置和運(yùn)動(dòng)的儀器組成的裝置，以及嵌入背鰭附近肌肉的探針，用來記錄鯊魚的核心溫度。該裝置在幾周后會(huì)斷裂，并漂浮到水面上發(fā)出信號(hào)。

在夏威夷海岸捕獲的3條雙髻鯊被嵌入了這種裝置。

在《科學(xué)》5月11日發(fā)表的論文中，研究小組報(bào)告說，雙髻鯊會(huì)在溫度為5至11攝氏度的深水中潛水幾次，其中一條鯊魚每晚會(huì)在比水面低20攝氏度左右的深水中潛水6次，每次停留5至7分鐘，然后浮出水面。在鯊魚潛水的大部分時(shí)間里，體溫都保持不變。

Royer認(rèn)為，鯊魚在潛水過程中不張開鰓或嘴，即有效地“憋氣”，是為了保持核心溫度穩(wěn)定。“如果鰓上沒有水，就不會(huì)排放身體的熱量。”Royer說，“當(dāng)靠近水面時(shí)，它們可以放慢速度，張開鰓，重新開始呼吸，因?yàn)檫@里不像海底那么冷。”

澳大利亞西澳大利亞大學(xué)海洋研究所魚類生態(tài)學(xué)家Mark Meekan說，以這種方式停止氧氣攝入，表明雙髻鯊能夠應(yīng)對(duì)潛水時(shí)血氧水平的急劇下降，盡管其機(jī)制尚未被發(fā)現(xiàn)。

“它們所做的可能是減緩心肌運(yùn)動(dòng)，從而放慢血液在全身的流動(dòng)。”Meekan說，鯊魚的組織和血液可能已經(jīng)進(jìn)化到每單位體積能夠容納更多的氧氣，類似于生活在高海拔地區(qū)的人的適應(yīng)能力。

目前，雙髻鯊雖然是第一種被發(fā)現(xiàn)有“憋氣”能力的魚，但詹姆斯·庫克大學(xué)海洋生物學(xué)家Simpfendorfer說，其他鯊魚或魚類可能也有同樣的適應(yīng)能力。

◎ 來源| 中國(guó)科學(xué)報(bào)