在漫长的生物进化的进程中,各种生物为了生存和繁衍,不断适应着环境的变化。其中,鲤形目鱼类的成功逆袭与其特化的鱼刺有着密切的关系,早在1.5亿多年前的中侏罗世后期,鲤形目鱼类开始出现,但它们在恐龙时代初期的淡水生态中,面临来自鲟鱼、弓鳍鱼等多种大型肉食鱼类的竞争,生存空间受限。
在三叠纪时,生物圈从二叠纪大灭绝中艰难恢复,但危机重重。曾经称霸水域的肉鳍鱼、软骨鱼及部分早期两栖动物几近灭绝,淡水环境变得空旷,这吸引了新鱼类的进入。然而,陆地的鳄类、植龙类和一些早期爬行动物却对淡水领域的鱼类展开残酷捕猎。为求生存,多数鱼类以坚硬鳞片作防御,雀鳝至今仍保留此特性。
而在冈瓦纳古陆西部,一些鱼类发现鱼鳔的新用途,它们将脊椎骨前三节演变成连接结构,提升了水中获取声波的能力,由此繁衍出骨鳔类鱼类。骨鳔类鱼类的部分后裔迁移到东亚和东南亚,演化出鲤形目。鲤形目鱼类嘴部无齿,却通过增强第五对鳃的骨化程度形成咽齿,配合颅骨底部的角质垫,在呼吸时形成独特嘴嚼机制。这种构造节省能量和钙质,更能适应多种食物类型。
进入新生代,鲤形目迎来转机。恐龙时代时淡水中有多种鱼类,鲤形目虽适应力强,但因出现晚,发展受限。中侏罗世至白垩纪,它们在亚洲艰难生存。约6600万年前,陨石撞击地球引发大灭绝,鲤形目便抓住机会。随着白垩纪末期的大灭绝事件,鲤形目获得了快速扩张,它们演化出了独特的肌间刺结构,这种结构在肌肉隔中固化成结缔组织。在生态恢复前,水中食物匮乏,鲤形目凭借肌间刺以应对。肌间刺外层有胶原蛋白,虽然是"刺"但它不会伤害自身,既坚韧又有弹性,既保护内脏又增加跳跃力度,能在不同情况下储存和释放能量,赋予鱼类在水中的灵活运动能力最为关键。鱼类用其提升运动能力,鲤形目则借此在营养不足时成长,营养充足时快速生长。这一特点使得鲤形目即使在营养不足的环境中也能躲避侵袭并生存繁衍下去。
面对水环境污染和缺氧,鲤形目它们能将营养化为肝糖原储存,能够在缺氧时将糖原发酵供能,比如鲫鱼在低氧环境中仍可存活数月。此外,鲤形目还演化出“速生慢死”特性,产卵多且寿命长,即高繁殖率和长寿命,能够在环境恶化时依靠少数抗性强的个体维持种群,一旦环境改善,便能迅速恢复和扩展。环境恶劣时少数个体能存活多年,环境改善后能迅速占据生态位。约2000万年前,地球经历古新世至始新世极热事件,全球变暖,鲤形目鱼类的扩张与适应能力进一步提升,迅速繁衍生息。其中亚口科鱼类凭借独特口部结构轻松捕食,占据亚欧大陆淡水区域,部分种群还迁至北美。
自约3000万年前,鲤鱼逐渐取代亚口鱼科,奠定东亚淡水生态系统主导力量的基础,也确定了现代亚欧大陆淡水的基本格局。如今,东亚亚口鱼科仅存胭脂鱼,北美则保留较繁盛的亚口鱼家族。然而,约340万年前,极热事件后地球气候转冷,河流干涸,大量淡水鱼面临灭绝危机。在此困境中,东亚地区的鲤科鱼类,比如鲤鱼、鲫鱼、鲢鱼和草鱼等,展现出惊人适应能力。它们演化出特定基因,可调节细胞膜中脂肪饱和度以保持细胞流动性,还发现苍蝇、蚊子幼虫等新食物来源。
除鲤形目鱼类,还有一些鱼类有独特生存策略。泥鳅能通过鳃、皮肤和肠呼吸,鳑鲏鱼将鱼卵产在蚌壳中保护后代,河蚌幼虫则依附在鳑鲏鱼鳃上迁徙,形成互利共生关系。此外,鲤形目还通过将咽齿演化成各种形状,以适应不同的食物来源,比如藻类、水草、螺壳等,这使得它们几乎可以涉足各种生态位。这种高度的适应性和生存策略使鲤形目逐渐成为淡水生态系统中的主导物种。
但并非所有鲤形目鱼类都能适应环境变化,比如武西棱鱼。约500万年前,喜马拉雅山脉快速隆起,其生存的高山湖泊变为盐湖。武西棱鱼因之前适应淡水缺钙环境,依赖肌间刺生存,在盐湖高钙环境中仍不断补钙,导致骨骼异常增粗,最终走向灭绝。如今,鲤形目鱼类成为亚欧大陆淡水生态系统的主宰,且在其它地区常为有竞争力的外来入侵物种。对人类来说,鲤形目多数成员生长快、易养殖,适合人类需求,产生众多食用鱼类,比如鲫鱼、鳊鱼、鲤鱼等,还有金鱼、锦鲤等观赏鱼及用作实验的斑马鱼。
团头鲂-武昌鱼成体两侧肌间骨的分布图(图片来自Liu et al., 2017)
综上所述,鲤形目鱼类的肌间刺,这似乎是历史演变的必然结果,见证了鲤形目鱼类与人类的紧密联系。总结来说,鲤形目通过独特的肌间刺结构和高效的生存策略,成功逆袭成为地球上广泛分布的鱼类群体之一。而鱼刺不仅成为它们生存与繁衍的关键,也成为了鱼类进化生物学中的一个显著特征。
来源:濮达天下
修编:西南渔业网
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