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新发现 生物多样性 收藏的文章 发布日期:2021年9月13日

鱼的故事:热水和危险行为!

摘要

气候变化正在使世界各地的海水变暖,包括旧金山河口。这导致生活在那里的鱼以意想不到的方式改变了它们的行为。所有的动物,包括鱼类,都有规律和专门的行为来帮助它们生存。鱼会独自或成群地游到更安全的栖息地,寻找食物或配偶,或只是为了躲避危险。科学家们担心,海水变暖导致的这些行为的改变,将使河口对三角洲等稀有和濒危鱼类的安全程度降低。在旧金山河口,我们发现温暖的海水导致三角洲鲈鱼游得更快,离它们的邻居更远,并且更经常被捕食者吃掉。所有这些变化都可能损害三角洲冶炼厂未来的生存能力。

气温变暖会发生什么?

加州是地中海气候,这意味着我们经历了所有的季节,包括温和潮湿的冬天;春天;干燥、炎热的夏天;和秋天。当雨停了,气温开始变暖,我们可以享受更多的户外活动。在温暖的夏天,一家人可能会做运动,去山上露营或徒步旅行,或者去海滩、湖泊或河流划船或钓鱼。

虽然温暖的夏天对人类来说很有趣,但对鱼来说可能不安全。温暖的温度对鱼类来说是非常危险的,如果它们不能移动到一个更凉爽的地方或调整自己的体温。室外暖和的时候,人还好,因为人的体温不受外界温度的调节。我们是恒温动物这意味着我们的体温调节来自于我们的身体内部。大多数鱼类不能像人类那样控制自己的体温,因此,它们的身体温度与环境温度相同。它们被称为变温动物这意味着它们的温度调节来自外部。

由于变温鱼不能控制自己的体温,温暖的水温会给鱼带来很大的压力,导致鱼生病或行为怪异。高温不仅影响到一条鱼;气候变暖还会影响鱼类与朋友和天敌的互动!当一条鱼游得更快或表现得很害怕时,它可以改变它的朋友们的行为,改变他们作为一个群体的运作方式。1].鱼经常成群结队地游在一起,这种成群的行为为它们提供了保护。当整个群体发生变化时,比如当鱼不在一起时,它们更有可能受伤或被捕食者吃掉。

为什么我们要担心旧金山河口的温暖温度?

旧金山河口是淡水河流与咸水海洋交汇的地方。它包括萨克拉门托、圣华金、绥孙和旧金山湾的所有河流和海湾。科学家们担心河口水温的升高,因为生活在那里的几种鱼类是河口健康状况的重要指标[2].一些本地鱼类已经被证明对温暖的温度很敏感[3.],其中一些物种受到威胁或濒临灭绝,这意味着它们面临灭绝的风险灭绝

河口的一种濒临灭绝的鱼类是三角洲黑鳕鱼(Hypomesus transpacificus).三角洲鱼是一种小型鱼类,过去在河口非常丰富,但由于它们的栖息地发生了所有的负面变化,它们现在非常罕见,可能会灭绝[45].我们怀疑温暖的温度可能是导致三角洲冶炼厂数量下降的一个因素。气候变化正在加剧这一威胁,因为预计它将继续导致空气和水温升高。

河口的水温受气温控制。这意味着在干燥炎热的夏天,热浪会使水变暖,从而提高三角洲胡瓜鱼的体温。这可能会使三角洲鱼变得不健康,或削弱它们争夺食物或逃离捕食鱼的能力。在我们的研究之前,没有人测试过这些鱼的行为是如何对温暖的水做出反应的,或者温暖的水是否会导致更高的机会被捕食者吃掉。所以,我们决定做一些实验来研究这些东西!

温水对三角洲冶炼厂的影响试验

为了了解温暖的水温是否会改变三角洲熔体的行为,我们进行了实验,在一个大水箱中放置了12条鱼,将水温提高到温暖的21°C,并对鱼进行了一周的录像,以测量它们的行为。我们重点研究了温水如何改变三种类型的鱼类行为:(i)个体和群体的学习行为,(ii)它们对模仿受伤鱼或捕食鱼的警报气味的反应,最后(iii)这种气味如何避开捕食者。在捕食实验中,我们在每个装有12条delta冶炼鱼的水箱中加入1条大口黑鲈。我们整晚用视频记录了这个实验,并在早上统计了有多少delta鱼被鲈鱼伤害或吃掉了。每种类型的实验我们都进行了六次,这样我们就有足够的证据来判断鱼是否一直受到温暖温度的影响。我们还在正常的17°C的冷水温度下进行了所有的观察,以确保温水是导致熔体行为变化的原因。

温暖的水使三角洲冶炼厂表现不同

我们发现,较高的水温对三角洲冶炼厂的行为和生存产生了负面影响。我们看到,在温暖的水中,这种鱼游得更快。图1一个).它们也不会游得离邻居那么近,而是变得更分散(图1 b).当我们添加受伤鱼的气味时,delta smelt表现出了一种正常的反应,即快速游泳并试图逃跑,但在气味消失后,它们再也没有平静下来,就像冷水中的鱼那样(图2).这意味着,在温水中,嗅鱼可能会继续快速游泳,不必要的恐慌,使自己疲惫不堪。然后,它们可能没有足够的能量从真正的捕食者身边游开。由于三角洲鲈鱼在温水中游得不那么近,捕食者更容易攻击它们,导致被大口鲈鱼伤害和吃掉的鱼数量翻了一番(图1 c).因此,我们所有的结果都表明,温暖的温度以有害的方式改变了delta冶炼厂的行为。这些结果提供了额外的证据,表明水温升高可能对三角洲熔体等敏感物种特别不利。

图1 -温水以危险的方式改变三角洲冶炼厂的行为。
  • 图1 -温水以危险的方式改变三角洲冶炼厂的行为。
  • (一)温暖的海水增加了三角洲胡瓜鱼的游动速度。(B)温暖的海水增加了群游的三角鱼之间的距离。(C)当海水变暖时,更多的三角洲胡瓜鱼会受到大口鲈鱼捕食者的伤害和攻击,这可能是因为鱼群游得更远,受到的保护较少。蓝色条表示正常的冷水温度(17°C),红色条表示温水温度(21°C)(图片来源:T. Treleaven和B. Davis)。
图2 -在冷水(17°C)和温水(21°C)中加入受伤鱼的气味后,Delta的游泳速度都有所提高(用绿色表示)。
  • 图2 -在冷水(17°C)和温水(21°C)中加入受伤鱼的气味后,Delta的游泳速度都有所提高(用绿色表示)。
  • 但是,在温水中,即使警报气味消失了,鱼仍然以快速、恐慌的方式游泳。这种行为会使鱼精疲力尽,使它们更容易受到捕食者的攻击(图片来源:T. Treleaven和B. Davis)。

我们能帮助鱼类避开温水吗?

由于较高的气温会导致水温升高,对抗气候变化是解决对温度敏感的鱼类所面临问题的主要长期解决方案。然而,我们现在可以做一些事情来帮助保护鱼类免受温暖的温度。在有大坝的上游河流中,从水库深处释放出来的冷水有助于保持大坝下面地区河道的凉爽。这可以帮助生活在河里的鱼类,比如鲑鱼。在河口,冷却水是更有挑战性的,因为河口有三角洲的气味。有三种想法可能会有一些希望。首先,一些栖息地喜欢潮汐湿地更深的水池至少可以暂时逃离温暖的海水。潮汐湿地是靠近陆地的浅水区,有植物在水下生长。来自较冷海洋的潮汐每天都将这些地区淹没,为食物生长和鱼类寻找庇护所创造了良好的栖息地。通过栖息地恢复建设更多的潮汐湿地可能是支持三角洲熔体的重要途径。靠近旧金山湾的栖息地可能特别重要,因为那里的空气和水温往往略低。不幸的是,栖息地不能建在离海洋太近的地方,因为三角洲冶炼厂不能忍受海水的咸味。其次,当鱼有更多的食物时,它们往往更能忍受温暖的水。三角洲味食浮游生物.由于河口的浮游生物通常很稀少,增加这种重要鱼类食物的数量可以帮助胡鱼在温暖的水中生存,至少在短时间内是这样。建造更多的潮汐湿地将有助于增加浮游生物,因为潮汐湿地往往会产生大量的食物。最后,科学家们目前正在测试在孵化场中生长的三角洲熔体,看看能否提高熔体对温暖温度的耐受性。如果是这样的话,这些孵化场的气味有可能在某一天被释放到野外,以帮助这种濒危物种免于灭绝。

总之,我们发现水温变暖,如在旧金山河口,导致三角洲熔体改变它们的游泳行为。它们游得更快,离邻居更远,比在冷水中更容易被捕食者吃掉。随着加州的持续干旱和气候变化使世界各地的水变暖,其他鱼类也可能改变它们的行为,这可能对它们的生存非常危险。如果鱼类不能适应更温暖的温度,避免捕食者,找到足够的食物,或者我们不能帮助它们在世界各地为它们提供更凉爽的生活区域,那么很可能会有更多的鱼类物种受到威胁,濒临灭绝或最终灭绝。

术语表

恒温动物一种从内部控制体温的动物,因此体温与外界环境的温度不同。

变温动物一种不能从内部控制体温的动物,所以它的体温和外界温度是一样的。

灭绝地球上所有地方的一个物种都会灭绝。

潮汐湿地被浅水覆盖的区域,附近的陆地在水下生长植物和浮游生物(鱼的食物),每天通过潮汐的排水和泛滥来补充水。

浮游生物漂浮在水中的各种微小动物,为其他较大的动物(如鱼)提供食物。

利益冲突

作者声明,这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的,这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

致谢

我们要感谢加州水利部的Traci Treleaven的创造力,她帮助我们制作了这篇文章中的数字。此外,我们感谢其他科学家和鱼类孵化场经理,他们帮助了最初的研究,以及三角洲科学委员会的原始资金。


原文

戴维斯,B. E.,汉森,M. J.,科切尔,D. E.,阮,T. X., Sommer, T.,巴克斯特,R. D.等。2019。温度和温度变化对濒危三角洲熔体游泳活动、群体结构和捕食的影响。Freshw。医学杂志。64:2156 - 75。doi: 10.1111 / fwb.13403


参考文献

[1]沃尔夫,M.和克劳斯,J. 2014。为什么人格差异对社会功能和社会结构很重要。生态发展趋势。另一个星球。29:306-8。doi: 10.1016 / j.tree.2014.03.008

[2]萨默,T., Armor, C.,巴克斯特,R.,布鲁尔,R.,布朗,L.,乔特考斯基,M.等,2007。旧金山河口上游远洋鱼类的崩溃。渔业32:271-7。doi: 10.1577 / 1548 - 8446 (2007) 32 (270: TCOPFI) 2.0.CO; 2

[3]杰弗里斯,K. M.,康农,R. E.,戴维斯,B. E.,科莫罗斯基,L. M.,布里顿,M. T.,索默,T.等。2016。极端干旱期间高温对河口鱼类的影响。J Exp生物学。219:1705-16。doi: 10.1242 / jeb.134528

[4]莫伊尔,P. B.,布朗,L. R.,杜兰德,J. R.和霍布斯,J. A. 2016。三角洲冶炼厂:生活史和衰落的一个曾经在旧金山河口丰富的物种。旧金山河口流域科学14:1-30。doi: 10.15447 / sfews.2016v14iss2art6

[5]Hobbs, J., Moyle, P. B., Fangue, N., and Connon, R., 2017。三角洲冶炼厂和长鳍冶炼厂的灭绝是不可避免的吗?关于恢复的意见和建议。旧金山河口流域科学15:1-19。doi: 10.15447 / sfews.2017v15iss2art2