研究追踪琵琶鱼钓竿状诱饵的演化路径

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堪萨斯大学研究人员在期刊《鱼类学与两栖爬行动物学》发表论文称,通过对100多种琵琶鱼的比较研究,团队重建了雌性琵琶鱼“钓竿状”诱饵的演化历史。研究指出,这一结构由鱼类背鳍棘演化改造而来,除用于引诱猎物外,在部分深海类群中可能还承担与潜在配偶交流的功能。

论文第一作者、堪萨斯大学生物多样性研究所与自然历史博物馆博士生亚历克斯·梅尔表示,琵琶鱼分布于全球多类海洋环境,包括珊瑚礁、大陆架、深海栖息地以及海洋中央的大型海藻垫等,不同物种在诱饵形态与使用方式上呈现出显著差异。

梅尔称,传统观点多将诱饵视为捕食工具,但研究团队认为,尤其在深海环境中,当诱饵叠加生物发光特征后,可能同时用于吸引猎物与吸引潜在配偶。

该研究由梅尔与共同作者、圣克劳德州立大学生物学教授马修·戴维斯合作完成。研究团队利用自然历史收藏中的琵琶鱼标本,将诱饵形态多样性映射到进化树上,并结合化石证据推断关键变化发生的时间;同时通过计算机建模,评估诱饵设计与行为、栖息地以及物种多样化之间的关系。

戴维斯指出,关于琵琶鱼如何使用诱饵的直接观察数据仍然有限,许多物种尚未被拍摄或进行活体观察。研究结果显示,开放海域的发光琵琶鱼与近岸类群在诱饵策略上存在差异,且诱饵特征的变化与栖息地及选择压力相关,呈现出一定模式。

研究人员推断,现今琵琶鱼多样性的共同祖先约在7200万年前形成最初的诱饵形态,当时主要为基于运动的诱饵。随后在约3400万至2300万年前的渐新世,部分深海琵琶鱼类群出现生物发光诱饵;在这一时期,琵琶鱼的多样性也出现明显扩张。研究团队提出,这一扩张可能与生物发光在种内交流、尤其是与潜在配偶沟通中的作用有关。

梅尔表示,拥有发光诱饵的琵琶鱼物种呈现更高的物种形成率,这一现象与灯笼鱼、斧鱼和龙鱼等同样利用生物发光进行吸引或信号传递的深海鱼类相似。论文同时提到,有假说认为诱饵可用于与雄鱼交流:雄鱼具有较大的嗅觉结构与相对较大的眼睛,而诱饵可能具备类似“窗帘”的适应结构,可通过收缩周围肌肉纤维以特定模式调节光线。

研究还显示,具备生物发光特征的物种,其诱饵在演化过程中趋向更长。戴维斯解释称,更长的发光诱饵可能使光源悬挂得更远,从而在不照亮鱼体的情况下发挥作用,降低猎物发现本体的可能性。研究团队据进化树推断,这可能与向远洋栖息地过渡相关,并在该转变过程中出现诱饵变长的趋势。

除生物发光外,研究也讨论了化学诱饵的演化。结果显示,化学诱饵可能在两个不同的琵琶鱼类群中独立出现:约4900万年前的蝙蝠鱼,以及约500万年前的蟾鱼。

梅尔介绍,在蝙蝠鱼中,诱饵位于神经颅内,可前后移动;其以沙质底物中的无脊椎动物为食。相关视频显示,蝙蝠鱼会伸出诱饵并向底物释放化学物质,随后通过吻部或口部吹水清理底物或挖掘通道以捕食猎物。研究还提到,X光检查显示其体内可见大量硬壳无脊椎动物。对于蟾鱼,论文描述其可悬挂在水流上方分泌化学物质,借助水流扩散后吸引猎物逆流而上,再实施伏击。

研究人员指出,琵琶鱼化学诱饵的具体机制仍缺乏充分证据。梅尔表示,化学诱饵可能是后续研究的重要方向;在深海类群方面,仍需进一步研究雄鱼如何感知生物发光信号,以及雌鱼使用何种光信号模式等问题。


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