国际研究:声学交流或为箱鱼进化关键因素,揭示两套发声系统差异

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一项国际研究提出,声学交流在箱鱼(箱鲀科)的演化过程中可能扮演了此前被低估的角色。研究团队认为,这一发现为理解声学信号在多类鱼群进化史中的作用提供了新的线索。相关成果已发表在《林奈学会生物学杂志》。

研究人员指出,过往用于追溯鱼类群体进化史的工作,尤其在慈鲷科或小丑鱼等类群中,常以体色与花纹作为物种识别或性选择的重要依据。但比利时列日大学功能与进化形态学实验室主任埃里克·帕尔芒蒂耶(Eric Parmentier)表示,这类研究路径往往忽略了许多鱼类同样会利用声音完成社会互动与识别功能。

研究团队称,鱼类发声长期未受到足够关注,科学界更多聚焦视觉信号;然而在繁殖、领地防御等社会行为中,声音在不少物种中被用于交流。在此背景下,研究人员对箱鱼的发声机制展开了系统探索。

装甲化体型限制运动方式

箱鱼以由骨板融合形成的刚硬、棱角分明体型著称,外观呈箱状。研究称,在已知约3.7万种鱼类中,仅箱鲀科与阿拉坎科发展出类似皮肤装甲的骨质甲壳。

研究人员表示,这种“天然装甲”有助于防御捕食者,但代价是显著降低身体柔韧性。由于难以像多数鱼类那样通过躯干波动推进,箱鱼形成了不同寻常的游泳方式,主要依靠胸鳍、背鳍和臀鳍驱动前进与转向。研究描述,这种运动形态使其在水中呈现类似“漂浮的水下无人机”的效果。

两个亚科对应两套发声系统

研究介绍,箱鲀科可分为两个亚科:仅分布于印太地区的箱鲀亚科,以及原生于大西洋的乳鲀亚科。研究人员称,尽管箱鲀科物种普遍能够发声,但声学数据仍不足,尤其是大西洋物种的发声机制此前并不清楚。

研究团队在大西洋物种中识别出一种新的发声装置——声球(sphaera sonica)。该结构由两团球状结缔组织构成,外部包裹快速发声肌肉。研究人员解释,肌肉的收缩与放松会驱动声球在鱼鳔内往复运动,从而产生声音。

相比之下,研究称印太地区物种拥有更为专业化的系统:其发声结构不包含球状体,但在鱼鳔周围分布有更明确的肌肉组织。研究人员据此提出,大西洋物种可能代表箱鲀科的遗存类型,而印太地区则出现了发声系统更专业化的谱系。

发声能力或源于运动肌肉功能转变

研究还将箱鲀科与外部装甲相对较软的阿拉坎科进行比较解剖,发现阿拉坎科缺乏发声机制。研究人员指出,两科对比显示,阿拉坎科中参与波动游动的部分肌肉,与箱鲀科的发声肌肉存在同源关系。

研究人员认为,在箱鲀科中,这些肌肉被更刚硬的骨质“箱体”包裹后,原有的运动功能受到限制,随后可能出现两种演化结果:相关肌肉结构消失,或转而承担新的功能。研究团队表示,箱鲀科走向了后者,即发展出声学交流能力,并伴随发声结构逐步专业化。

研究人员表示,该研究展示了不同功能之间的演化转变,以及向更复杂发声机制的次级演化过程,并呼吁在鱼类自然史研究中重新评估声学交流作为演化因素的重要性。


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