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巨齿鲨:热生理学解释了它的进化和灭绝

已灭绝的巨型巨齿鲨曾经位于海洋食物网的顶端。他们的 进化 对于巨大的尺寸和它们的灭绝尚不清楚。最近的一项研究分析了化石牙齿中的同位素,发现这些鲨鱼发展了吸热温度调节并进化到巨大的体型,但由于气候变化和海平面变化导致生产性栖息地缩小,高代谢成本和生物能需求无法持续更长时间。结果,它们在 3.6 万年前就灭绝了。这项研究还凸显了一个事实,即与已灭绝的巨齿鲨一样,现代鲨鱼物种也无法免受气候变化的影响,因此需要对其进行保护。  

巨齿鲨,意思是“大牙齿”鲨鱼,是一种在新生代进化的超大型鲨鱼,体型达到约15m,并在约3.6万年前(Mya)的上新世灭绝 时代

地质时代
出处:Capps, D.、McLane, S. 和 Chang, L.,公共领域,来自 Wikimedia Commons

这些巨鲨拥有香蕉大小的锋利牙齿,是体型最大的鲨鱼之一(仅次于蓝鲸)。 它们被认为是有史以来最强大的海洋掠食者之一,捕食鲸鱼、海豚、海豹和其他较小的鲨鱼。  

巨型鲨鱼的牙齿
归因: Géry PARENT, CC BY-SA 4.0 ,通过Wikimedia Commons

在其 进化这些鲨鱼的牙列发生了巨大的变化,包括加宽的牙冠和锯齿状的边缘,这使它们能够从以鱼类为主的饮食转向以更有活力的海洋哺乳动物为基础的饮食。这帮助他们变得更加富有 营养 这是他们背后的原因之一 进化 到巨大的体型1.

巨齿鲨是食物网的顶端和终极捕食者2。 对于任何海洋物种来说,它们的营养水平都较高。 (营养级是生物体在食物链中的位置,其范围从初级生产者的 1 到海洋哺乳动物和人类的 5)。    

这些鲨鱼是如何进化到巨大的体型的,以及为什么它们在大约 3.6 万年前就灭绝了?  

变温法  冷血动物,包括除鸟类和哺乳动物之外的所有动物。 例如,鲨鱼  
中温(或区域吸热) 具有介于冷血变温动物和温血恒温动物之间的体温调节策略的动物。 例如,一些鲨鱼、海龟 
吸热  无论环境温度如何,温血动物都保持恒定的体温,包括鸟类和哺乳动物。 (吸热包括区域吸热或广义的中温) 

鲨鱼是软骨鱼,是冷血海洋动物(变温动物)。 这些动物没有能力通过新陈代谢提高体温和保留热量。  

巨齿鲨在其生存过程中经历过热生理变化吗? 进化 获得吸热特性?这一假设是相关的,因为与冷血(变温)海洋动物不同,温血(吸热)海洋动物可以比变温动物有更高的巡航速度,并且可以行驶更远的距离来捕捉猎物。吸热特性的获得(以及牙列的转变)可以解释为什么这些鲨鱼进化到如此巨大的体型。  

26 日发表在 PNAS 上的一项最新研究th 2023 年 XNUMX 月,研究人员调查了巨齿鲨的热生理学,以解释其 进化 和灭绝。他们研究了来自凝块同位素古体温测量法和从牙齿化石样本中获得的磷酸氧同位素的温度调节的地球化学证据,发现同位素推断的耳鲃物种的体温平均比环境海水温度和其他共存的鲨鱼物种高出约 7°C。整体体温升高意味着巨齿鲨已经进化为吸热动物,这表明吸热是它们巨人症的关键驱动因素3。 但事实证明,这种体温调节能力对于巨齿鲨来说代价高昂。  

巨齿鲨是海洋食物网顶端的顶级掠食者2。他们的顶级营养级饮食、巨大的体型和吸热生理学意味着高代谢成本和高生物能需求。当生产性栖息地减少和海平面变化时,能量平衡就会受到干扰。这改变了猎物的景观,猎物变得稀缺。由此产生的食物短缺给巨型巨齿鲨带来了负面选择压力,最终导致 3.6 Mya 灭绝。吸热,关键驱动因素 进化 巨齿鲨的大量繁殖也导致了它们因气候变化而灭绝。  

与已灭绝的巨齿鲨一样,现代鲨鱼物种也无法免受气候变化的影响,因此需要对其进行保护。 

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参考文献:  

  1. Ballell, A.、Ferrón, HG 对巨齿鲨齿列的生物力学见解(唇形目:齿齿鲨科)。 科学报告 11, 1232 (2021)。 https://doi.org/10.1038/s41598-020-80323-z  
  1. 卡斯特ER 2022年,新生代巨齿鲨占据了极高的营养位置。 科学进步。 22 年 2022 月 8 日。第 25 卷,第 XNUMX 期。DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.abl6529  
  1. 格里菲斯 ML, 2023.已灭绝巨齿鲨的吸热生理学。 美国国家科学院院刊。 26 年 2023 月 120 日。27 (2218153120) eXNUMX。 https://doi.org/10.1073/pnas.2218153120  

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乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
科学记者| 《科学欧洲》杂志创始人编辑

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