跳动城乡网由马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的一个科学家合作小组最近发现，没有生理证据支持一个主要理论(涉及鱼鳃的表面积)来解释为什么许多鱼类随着海水变暖而“缩小”，这是由于气候变化。该理论被称为吉尔氧限制(GOL)理论，被认为是解释鱼类大小的通用机制，并已用于对未来全球渔业产量的一些预测。
然而，代表美国国家海洋和大气管理局、美国地质调查局、加州大学戴维斯分校和麻省大学阿默斯特分校的研究人员对溪鳟鱼进行了一系列长期实验，结果发现，尽管温度升高确实会导致鳟鱼数量显着下降。体型大小、鳃表面积的变化并不能解释。该研究结果最近发表在《实验生物学杂志》上。
“我们知道全球气候变化正在发生，我们的海洋和河流正在变暖，”麻省大学阿默斯特分校生物学讲师、该论文的主要作者约书亚·朗泰尔(JoshuaLonthair)说。“我们知道，许多动物——不仅仅是鱼类——在较高的温度下会成长为较小的成年体型。我们甚至为此起了一个名字，即温度体型规则。但尽管经过了数十年的研究，我们仍然不明白为什么体型会变小。随着温度升高而降低。”
对于海洋和淡水鱼类来说，水温升高对新陈代谢、繁殖和其他生命功能都有至关重要的影响，但大多数渔业管理模型所依赖的一个关键因素是鱼的大小。商业渔业通常受吨位限制，当鱼缩小时，需要更多的鱼才能填满一吨。体重减轻也与繁殖能力下降有关。总而言之，这意味着管理者需要调整他们的模型以适应不断变化的世界。
但如何呢?
GOL是一个领先的理论，认为鱼类的生长受到鳃从水中吸收的氧气量的限制。随着水变暖，鱼的生化过程加快，需要更多的氧气。GOL认为，鳃的表面积有限，限制了它们所能提供的氧气量，因此，鱼在温水条件下无法长得那么大。因此，鱼会“收缩”以适应其鳃所能提供的有限氧气。
GOL理论是广泛引用的未来全球渔业产量大幅下降的模型预测的基础，其中包括国际自然保护联盟使用的一些模型预测，但该理论从未经过直接检验。
“我们注意到，之前对GOL的研究依赖于其他不相关研究项目的数据，这些项目并不是专门为了测试该理论而设计的，”麻省大学阿默斯特分校环境保护助理教授、该论文的资深作者LisaKomoroske说。“我们设计了一系列长期实验，这些实验总体上是对GOL进行实证测试的首次尝试。”
具体来说，Lonthair、Komoroske和他们的同事希望了解GOL的三个关键成分——生长、能量需求和鱼鳃的表面积——如何随着水温升高而变化。为了做到这一点，他们转向溪鳟鱼，这是理想的测试对象：科学家们已经对该物种有了很多了解，它们生长速度快，对美国东北部具有经济和生态重要性，而且相对容易处理。
一旦他们有了测试对象(最初每条重量在1到2克之间的小鱼苗)，它们就会被放入水箱中，其中一些装有正常的15摄氏度水，另一些装有加热至20摄氏度的水。在实验开始时对鱼进行称重和测量，然后每月进行一次称重和测量。他们还在两周、三个月和六个月时测量了耗氧量，这是确定代谢率的一种方法。最后，研究人员收集了同一条鱼的鳃样本，以测量其鳃表面积的变化。
一旦他们开始分析数据，一些事情就变得清晰了：正如预期的那样，温暖水箱中的溪鳟鱼较小，并且符合温度尺寸规则。然而，鳃的表面积足以满足鱼类的能量需求，这意味着它们的生长并不像GOL预测的那样受到鳃表面积的限制。
此外，研究小组发现，虽然暖缸鱼的新陈代谢率在三个月后确实有所增加，但到六个月后，它们的含氧量恢复正常，这表明鱼可以随着时间的推移调整其生理机能，以适应水的增加。温度。
“氧气的使用可能仍然是鱼类大小的一个重要限制因素，”Lonthair说，“但是，总的来说，我们的研究结果表明，GOL无法预测我们所看到的情况，这对于预测气候对未来渔业和生态系统的影响具有重要意义。”。
“我们的工作强调了跨学科的重要性，”科莫罗斯克补充道。“渔业和宏观生态学科学家倾向于在种群和物种层面上进行研究，而生理学家则倾向于在个体和细胞层面上进行研究。但这些都是学术上的区别，而不是自然上的区别，如果我们要帮助鱼类在变暖的水域中生存，我们需要跨生物尺度开展工作，并结合所有这些领域的见解。”
那么控制鱼体大小和温度的机制是什么呢?
“我们还不知道，”朗泰尔说。“这可能不是一个单一的机制，它可能是许多因素的结果，包括氧气的使用。我们需要更多跨学科的长期研究，以便我们能够了解如何最好地适应我们变暖的世界。”
