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水温上升可能危及许多鱼类的交配

  • 科学
  • 2020-07-03 08:30:37
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在一项新的荟萃研究中,阿尔弗雷德·韦格纳研究所(Alfred Wegener Institute),亥姆霍兹极地和海洋研究中心(AWI)的专家发表了关于气候变化对全球鱼类种群影响的开创性发现。正如他们报告的那样,鱼的风险比以前设想的要高得多,尤其是考虑到在某些发育阶段,它们对水温上升特别敏感。

鱼的生命周期中的一个关键瓶颈是它们在交配过程中对热的耐受性低。换句话说,产卵区的水温在很大程度上决定了繁殖的成功程度,这使得鱼类特别容易受到气候变化的影响-不仅在海洋中,而且在湖泊,池塘和河流中。根据研究人员的分析,如果任其发展,气候变化和水温升高将对多达60%的所有鱼类的繁殖产生不利影响。他们的研究今天发表在最新一期的《科学》杂志上。

有机体必须呼吸才能使其身体产生能量。这对人类和鱼类同样适用。此外,我们知道人类和动物的能量需求都取决于温度:温度升高时,对能量的需求成倍增加,对氧气的需求也成倍增加。在此基础上,可以得出结论,有机体只能通过向人体提供更多的氧气来适应其附近的温度升高。但是这种能力有某些特定种类的限制。如果超过这些限制,则可能导致心血管衰竭。

掌握了这些知识之后,来自亥姆霍兹极地和海洋研究中心(AWI)的阿尔弗雷德·韦格纳研究所的专家进行了一项荟萃研究,以确定全球盐水和淡水鱼在哪个生命阶段对热最敏感。为此,生物学家收集了关于694种鱼类的温度耐受性的科学数据,并分析了成鱼准备交配时,卵中的胚胎,幼虫以及交配季节以外成年后鱼可以生存的温度范围。

在交配季节最敏感

第一作者,AWI海洋生物学家弗莱明博士说:“我们的发现表明,无论是卵中的胚胎还是成年的成年动物,鱼对热的敏感性都比其幼体阶段或成年后性成熟的成年动物高得多。”达尔克“例如,从全球平均水平来看,交配季节以外的成年动物可以在比准备交配或钓鱼卵的成年动物高10摄氏度的水中生存。”

这种可变的温度耐受性的原因在于鱼的解剖结构:鱼的胚没有刺,不会让它们吸收更多的氧气。相反,准备交配的鱼会产生卵子和精子细胞。这额外的体重也需要提供氧气,这就是为什么即使在较低的温度下,其心血管系统也承受巨大压力的原因。

每个程度的变暖都会增加鱼类种群的压力

这些发现适用于所有鱼类,并清楚说明了为什么鱼类对热敏感,尤其是在交配季节和胚胎阶段。因此,在第二步中,研究人员分析了所研究物种的产卵区由于气候变化而导致水温可能上升到何种程度。为此,他们采用了新的气候情景(“社会经济共同途径”),这些情景也将在IPCC的下一份评估报告中使用。

他们的结论证实,每摄氏度变暖给世界鱼类种群带来更多麻烦。“如果人类能够在2100年之前将气候变暖成功地限制在1.5摄氏度,由于温度升高,我们调查的鱼类中只有10%会被迫离开传统的产卵区,” AWI生物学家和合著者解释说汉斯·奥托·珀特纳教授。相反,如果温室气体排放量保持在很高或非常高的水平(SSP 5–8.5),则平均升温可能会达到5摄氏度或更高,这将威胁到所有鱼类的60%。

适应的有限选择

然后,那些受影响的物种将要么被迫通过生物进化来适应(这一过程很可能会花费很长时间),要么在一年的另一个时间或在其他地方交配。“某些物种可能会成功应对这一变化,”弗莱明·达尔克(Flemming Dahlke)说。“但是,如果您考虑到这样一个事实,即鱼类在极长的时间范围内已适应特定栖息地的交配方式,并根据特定的洋流和可利用的食物来源调整了交配周期,则必须假定鱼类被迫放弃其正常产卵对他们而言将意味着重大问题。”

此外,生活在河流和湖泊中的鱼类还存在一个问题,即其栖息地受到其所生活水域的大小和地理位置的限制:几乎不可能迁移到更深的水域或较凉的地区。

新的细节水平可改善投影效果

“我们的详细分析涵盖了鱼类的所有发育阶段,将有助于我们了解气候变化如何影响这些物种,以及与气候有关的生态系统转变在多大程度上导致了适当生境的丧失”,汉斯·奥托·珀特纳说。

鱼类迁徙或繁殖速度下降的地方,物种之间将发生新的相互作用,在某些情况下,生态系统的生产力将下降。IPCC在其《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》中发布了有关全球鱼类种群未来的相应预测。珀特纳说:“我们新的详细评估将有助于改善这些预测。”

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