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剥夺鲨鱼霸主地位的,可能是被海水酸掉的大牙

时间: 2019年12月27日 | 作者: Rachel Nuwer | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
最新研究发现,鲨鱼的鳞片和牙齿可能遭受酸化海水的腐蚀。这将严重影响鲨鱼的捕食与游动,甚至威胁到物种存亡以及海洋生态系统的稳定。


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图片来源:flickr


持续上升的二氧化碳排放不仅导致了温室效应,还造成了全球海洋酸化。此前的研究已经指出,海水中溶解的二氧化碳正对贝类、珊瑚等海洋生物的生存造成持续的威胁。现在,影响已经波及到海洋霸主——鲨鱼。一项发表于《科学报告》的最新研究发现,鲨鱼的鳞片和牙齿可能遭受酸化海水的腐蚀。这将严重影响鲨鱼的捕食与游动,甚至威胁到物种存亡以及海洋生态系统的稳定。


撰文 | Rachel Nuwer

翻译 | 石云雷

审校 | 吴非


鲨鱼是全世界最凶猛的捕食者之一,但它们在海洋食物链上的位置,正受到海水变暖和海洋酸化的影响。根据近期发表在《科学报告》上的一项研究,随着海水中的二氧化碳浓度上升,海水的酸度增加,鲨鱼的牙齿和齿状鳞片(盾鳞)开始受到腐蚀,而这会限制鲨鱼的游泳和捕食能力。


Lutz Auerswald是南非斯泰伦博斯大学以及该国农林渔业部的渔业生物学家,也是这项研究的通讯作者。他表示,鲨鱼在海洋中的顶级捕食者地位最终可能会被替代,这将会扰乱整个海洋的食物链。“一些体型较大的鲨鱼(例如如大白鲨)已经高度濒危,而这种海洋环境的变化可能会让它们走向灭亡。”


南非环境事务部的海洋研究学者Sarika Singh从啤酒中获得了该研究的灵感。当Singh注意到酸度较高的啤酒以及其他碳酸饮料会腐蚀人类的牙齿时,她立刻意识到,酸度更高的海水也可能腐蚀鲨鱼的牙齿。


绝大多数有关海洋酸化的研究,主要集中在贝类或其他以钙为基础结构的物种,例如珊瑚。只有少量研究考虑海洋酸化对鲨鱼的影响,这可能是因为鲨鱼的体型过于庞大,不易进行研究;另外有许多鲨鱼物种正濒临灭绝。其中,只有一项研究检测了海洋的pH值变化对鲨鱼牙齿和鳞片的影响,但研究人员只研究了分布在北大西洋的小点猫鲨,并没有发现显著的影响。但这项研究中海水的二氧化碳浓度较低,而目前大片海域的酸度已经超过了研究的假设。


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在光学显微镜下,埃氏宽瓣鲨的齿质。(图片来自:Jaqueline Dziergwa)


在最新论文中,Auerswald、Singh和同事的研究对象是埃氏宽瓣鲨(Haploblepharus edwardsii),这是一种底栖的小型猫鲨,主要分布在南非。这种鲨鱼的牙齿很小,所以研究人员决定研究海洋酸化对较大的盾鳞的影响。因为鲨鱼的牙齿和盾鳞都是由一种名为齿质的多孔磷酸钙材料构成,因此研究人员认为鲨鱼的牙齿可能出现与盾鳞一致的影响。


研究人员在南非开普敦港捕捉埃氏宽瓣鲨,并将它们转移到一家由政府资助的研究型水族馆。经过4个月的适应后,这13条鲨鱼被分为实验组和对照组。对照组的猫鲨被养在微碱性、pH值为8.1(与海水的pH值相当)的大型水缸中。与此同时,实验组猫鲨生活的水体pH值被逐渐调整至7.3——如果人类的二氧化碳排放持续增长,那么到2300年时,海水的pH值就会降至7.3。(即使是目前,在南非、美国加利福尼亚州等地区的海水中,由于洋流和风的影响,海水的pH已经达到了7.3甚至更低。)


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实验中的埃氏宽瓣鲨(图片来源:Jaqueline Dziergwa)


实验开展两个月后,研究人员通过电子显微镜分析了鲨鱼盾鳞齿质中的钙和磷酸盐浓度,发现这些齿质明显变小了。实验组的鲨鱼盾鳞有25%受损,而对照组只有9%。挪威科技大学的生物学家Fredrik Jutfelt说:“如果仅仅两个月之后,这些鲨鱼就出现了明显的腐蚀,可想而知一年之后,它们会变成什么样。”


Auerswald提出,海洋酸化对不同物种的影响不尽相同。埃氏宽瓣鲨喜欢在海底安静地等待和伏击猎物,所以被腐蚀的盾鳞可能不会影响它们的捕食活动。但对于体型更大、通过游动捕食的鲨鱼(如大白鲨)来说,它们的盾鳞在游动的过程中发挥了关键作用。一项发表于《鱼类生理学》的研究发现,鲨鱼的盾鳞能使鲨鱼的游泳速度提高12%。因此,损坏的盾鳞不仅会降低鲨鱼的速度,还会让它们更难捕食猎物。雌性鲨鱼的盾鳞能保护它们不被求爱的雄性鲨鱼咬伤,另一些鲨鱼也需要盾鳞来免受捕食者的伤害。因此,同等程度的腐蚀,将对一些鲨鱼造成更严重的伤害。


目前,关于海洋酸化对其他需要固定钙的生物的影响,已经有了更充分的研究,这些研究也显示出广泛的差异性。Auerswald和同事观察到龙虾对水体酸化显示出一定的适应性,而鲍鱼的生长速度会显著降低。Auerswald表示:“鲍鱼的壳因为海洋酸化,看起来很吓人。许多动物曾经历了海洋酸度更高的一些远古时期,但也有大量的物种在这些过程中消失了。只有对各个海洋物种进行逐一分析,我们才能详细了解它们将遭受的影响。”


原文链接:

https://www.scientificamerican.com/article/ocean-acidification-could-eat-away-at-sharks-teeth-and-scales/


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