海洋变暖如何威胁珊瑚礁鱼的体型?

海洋变暖对鱼类和渔业的影响引起了激烈的争论，目前主流理论预测，热带鱼的适应能力有限，由于大型个体受氧气供应的限制，热带鱼到2050年其体型将缩小14-39%。近日，一项新的研究挑战了这一传统氧气限制理论，认为能量获取和需求不匹配才是尺寸减小的主要驱动因素。

鱼类尺寸减小背后的机制

鱼类对环境变化高度敏感，而海洋中的水温则是影响它们新陈代谢、生长和繁殖的重要因素，随着海洋温度升高，鱼类的新陈代谢率也会增加，这意味着它们需要消耗更多食物来维持体型和健康，而不断增加的新陈代谢需求也存在局限性。

根据温度-尺寸规则假设，生活在较温暖条件下的生物幼年生长更快，但成年体型较小，随着温度升高而减小体型，这种随温度升高体型减小的现象从极地到赤道，从细菌到脊椎动物，各种生物都得到了验证。

而另外一种观点认为，体型的变化受氧气限制导致，鱼类的大小与氧气供应密切相关，较大的鱼由于体重较大对氧气的需求也较大。但随着海洋水温升高，海水中的氧气水平下降，鱼类获取满足新陈代谢需求的氧气变得更加困难。对于较小的鱼来说，这种限制不那么严重，因为它们对氧气的需求相对较低。然而，对于较大的鱼来说，氧气供应变得越来越不足，导致生长受损和繁殖成功率降低。

新的研究发现

为了探讨在极端高温环境下鱼类如何通过代谢和游泳性能的适应性变化来生存，并验证现有理论的有效性。研究人员利用波斯湾等区域高温珊瑚礁生态系统作为自然实验室，验证在在极端高温环境下，珊瑚礁鱼类如何通过代谢和游泳性能的适应性变化来生存，海洋变暖和氧气供应如何影响鱼类体型变化。

研究人员以波斯湾和阿曼湾的六个珊瑚礁站点中的黑斑鲷和阿拉伯单片鲷作为研究对象进行比较，在2018年至2020年期间，通过潜水收集了85条成年鱼类，并在实验室中进行代谢和游泳性能的测量，并使用线性混合效应模型对数据进行分析，比较不同温度和区域间鱼类的代谢和游泳性能差异，并验证体型缩小的理论。

研究发现，黑斑鲷在高温下表现出较低的代谢需求增加，且有氧范围在35.5°C时仍能维持，它们在在不同温度下的游泳性能没有显著变化。通过验证体型与温度的关系，黑斑鲷在高温下并未表现出与体型相关的代谢和游泳性能下降。

而阿拉伯单片鲷在不同温度下的表现表现出明显的区域差异，只有在波斯湾的个体能够适应35.5°C下生存，表现出更高的最大代谢率和有氧范围，而在阿曼湾的个体则无法适应这一温度。且阿拉伯单片鲷在不同地区也存在显著差异，波斯湾的个体在31.5°C时表现出最佳的游泳速度并且显著高于阿曼湾的个体。通过体型与温度关系的验证，阿拉伯单片鲷在31.5°C下表现出与体型相关的游泳性能下降。

研究结果表明，鱼类体型缩小可能与能量获取和需求之间的不匹配有关，而不是单纯的氧气供应限制，较小的个体在高温下具有较低的绝对能量需求，因此在资源有限的环境中更具竞争优势。

这项研究结果挑战了传统的氧气供应限制理论，表明鱼类体型缩小可能与能量获取和需求的不匹配有关，而不是单纯的氧气供应问题，这为未来预测和管理海洋变暖对鱼类和渔业的影响提供了新的理论依据。研究者提出了一个修改后的资源获取理论，解释了海洋变暖如何导致物种特定的体型缩小，并解释了为什么较小的个体在高温下具有进化优势。

思考

不同鱼类对海洋变暖的反应有何不同，哪些因素影响这些变化？

参考文献：Jacob L. Johansen, Matthew D. Mitchell, Grace O. Vaughan, Daniel M. Ripley, Holly A. Shiels & John A. Burt ，Impacts of ocean warming on fish size reductions on the world’s hottest coral reefs.  Nature Communications volume 15, Article number: 5457 (2024) ，doi.s41467-024-49459-8

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