19 7 月, 2024

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世界上最大的掠食性鲨鱼体温很高 – Ars Technica

世界上最大的掠食性鲨鱼体温很高 – Ars Technica

现今现存最大的鲨鱼是鲸鲨,身长可达 20 米,是一种性情温和的滤食性动物。 最近,四百万年前,这种体型的鲨鱼可能包括快速移动的掠食者巨齿鲨,即著名的巨齿鲨。 完全巨大的下巴 相比之下,还有巨大的牙齿。

由于化石数据不完整,我们不能完全确定巨齿鲨到底有多大,只能根据它的一些现存近亲(例如大白鲨和灰鲭鲨)来得出结论。 但由于对其化石牙齿的一些新研究,我们现在非常确定它与这些亲戚有其他共同之处:它并不完全是冷血动物,而且显然其体温高于周围海洋的温度。

温度测量

大多数鲨鱼和大多数鱼类一样都是变温动物,这意味着它们的体温与周围水温成正比。 但鲭鱼鲨中的少数物种具有特殊的血液循环模式,有助于保留肌肉产生的部分热量。 这使他们能够将身体某些部位的温度保持在高于周围环境的温度。 一种名为鲑鱼鲨的物种可以将其体温维持在比其所在的亚北极水域高出 20 摄氏度的水平。

巨齿鲨也是一种鲭鱼鲨,一些科学家认为,它也必须至少部分吸热,才能在其栖息的不同环境中保持生长速度。 但是,正如前面提到的,我们所拥有的巨齿鲨遗骸甚至不足以告诉我们这种动物有多大,更不用说它是否具有吸热鲨鱼所需的那种特殊的循环结构了。

因此,一组研究人员决定直接测试是否有迹象表明它利用我们已有的东西:牙齿来调节体温。

这项工作依赖于一种称为同位素团聚的现象。 如果环境足够温暖,原子同位素之间的微小重量差异并不重要,因为热量足以使同位素在材料内完全混合。 但当物体冷却时,较重的同位素往往会聚集在一起,在物质内形成团块。 我们现在拥有可以高精度跟踪材料内同位素分布的设备,从而可以直接测量其质量。 反过来,这可以用来估计物质形成的温度。

(科学家们使用这种技术来估计古代温度,以跟踪我们不断变化的气候。)

这项新工作依赖于至少包含三种不同类型化石的化石。 很明显,其中一颗就是巨齿鲨的牙齿。 但还需要其他人为从鲨鱼获得的估计提供某种程度的外部参考。 其中包括著名的冷血鱼的骨头,它为环境温度提供了基础。 他们还从已知的温血对照中获取了鲸鱼耳骨样本。 至关重要的是,他们从大西洋和太平洋广泛分布的地点获取了这些样本,确保任何差异不仅仅是当地环境条件的问题。

预热,快速移动

室外热量样本显示了海水温度的区域变化,估计范围从加利福尼亚州的 17°C 到地中海的 23°C。 相比之下,巨齿鲨标本比冷血标本要温暖得多,平均温差约为 7°C。

这不像鲸鱼标本那么温暖。 但是,正如研究人员指出的那样,鲸鱼样本来自它们的内耳,该内耳在一定程度上与环境隔绝,因此可能反映了动物的内部温度。 相比之下,鲨鱼的牙齿相对暴露于环境中,因此可能处于典型体温和外界温度之间。 鲭鱼的体温也随着身体部位的不同而变化。

那么为什么选择巨齿鲨的高热疗法呢? 有两个可能的原因。 一是,如上所述,温度可能是维持像巨齿鲨这样的大型生物在非热带环境中进化所需的生长速度所必需的。 第二是速度。 温暖的肌肉可能是动物在水中足够快地移动以成为有效捕食者所必需的。 例如,灰鲭鲨是速度最快的部分吸热鲨鱼。

巨齿鲨的体型较大,这可能使保温变得更容易,因为它增加了体型与表面积的比率,这意味着与产生热量的肌肉数量相比,散失热量的表面积更少。

然而,这篇新论文的作者指出,这也可能使巨齿鲨容易受到气候变化的影响。 吸热维持所涉及的高代谢需求可能使巨齿鲨对生态系统的变化敏感。 在它们灭绝前后,地球普遍变冷,导致海平面下降,这可能会破坏沿海生态系统。 巨齿鲨早年似乎依赖于沿海苗圃。

PNAS,2023。DOI: 10.1073/pnas.2218153120 (关于 DOI)。

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