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未来的大脑袋小鱼可能会在温暖的水域面临认知挑战

未来的大脑袋小鱼可能会在温暖的水域面临认知挑战

科学家发现,气候变化可能会使淡水鱼的大脑变大,但它们有效探索周围环境的能力却降低了。

为了生存,世界水生生物需要适应未来几十年全球变暖将产生的更温暖的水域。

格拉斯哥大学(University of Glasgow)的生物学家进行的一项新研究表明,鱼类在温暖的河流中所经历的生理变化可能需要它们用大脑来交换肌肉,这可能会带来具有挑战性的后果。

为了测试生活在温暖的水域会如何影响冷血淡水鱼,该大学生物多样性动物健康与比较医学研究所的研究人员从开尔文河(该大学附近)捕捞小鱼,并将它们分成两组。

一组小米诺鱼被放在装满水的水箱中,保持河水通常的14°C的温度。另一个人则待在加热至20°C的容器里,气候学家预计开尔文河的温度将在21世纪末达到最高温度。

在8个月的时间里,研究人员密切关注每条小米诺鱼的生理和行为,并观察它们如何与环境互动。

通过测量小鱼在休息和运动时的耗氧量,我们发现,鱼缸里的鱼在这两种状态下都消耗了更多的能量,这表明它们在适应高温的过程中新陈代谢加快了。

研究人员还观察到,在20°C温度的容器中,小鱼的大脑也比低温环境下的同类发育得更大。然而,尽管他们的大脑更大,但在一项旨在测试他们导航和寻找食物的能力的测试中,他们的表现明显更差。

他们在迷宫中艰难地摸索着找到一条面包虫,尽管他们尝试了四次来学习拼图的布局,但重复并没有改善他们的表现。

这篇论文的第一作者Libor Zavorka博士说:“虽然我们研究的小米诺鱼能够适应温暖的海水,但它们寻找食物的能力下降确实引发了一些问题。”尽管我们发现它们的大脑更大,但它们似乎不太能够完成小米诺鱼每天完成的简单任务。

“很可能脑组织的扩张并不伴随着神经密度的扩张,所以他们的大脑不会因为变大而带来任何额外的好处。”脑组织需要大量的能量来维持,所以小鱼的大大脑很可能只会消耗它们的资源。

“随着他们的新陈代谢增加,以适应更大的大脑和水温的升高,他们将需要吃更多的食物来补充身体所需的能量——但如果他们不能有效地找到食物,他们将需要花费更多的能量来寻找食物。”

肖恩·基伦教授是进行这项研究的研究小组的负责人,他说:“我们选择小米诺鱼进行这项研究,是因为它们是一个有用的物种模型,在北半球的很多地方都能找到,而且温度范围很广。”

“令人惊讶的是,这项研究是第一次真正研究鱼类的生理、大脑结构和行为可能会受到栖息地变暖的影响。”

“我们的研究结果表明,破坏小鱼的生理机能和生存环境之间的微妙平衡会导致一些意想不到的副作用。”我们渴望进一步扩展我们的研究,以探索淡水鱼在未来将面临的日益严峻的环境中的潜在后果。”

该研究小组的论文题为“在温暖适应环境的普通小米诺鱼大脑容量增加的情况下,探索能力降低”,发表在《实验生物学杂志》上。

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