科学家表示，浅水区如今已成为新物种演化和繁衍的理想场所，而在过去的年代里，许多鱼类曾偏好深海。
深海占据了海洋中90%的水体，但由于缺乏光合作用所需的阳光，这里对物种而言是一个难以生存的环境。
该研究表明，由于海洋变暖，气候变化将在未来几年对深海鱼类产生巨大影响。
研究人员发现，在地球漫长的古代历史中，曾有数个时期许多鱼类实际上偏好寒冷、黑暗、荒芜的深海水域。
深海占据了海洋中超过90%的水体，但深海鱼类物种仅约占所有鱼类物种的三分之一。长期以来，科学家认为其原因显而易见：浅海水域温暖且资源丰富，使其成为新物种演化和繁衍的理想场所。
“人们很容易看到珊瑚礁等浅水栖息地珊瑚礁，它们种类繁多、景象壮观，因此便想当然地认为它们一直都是如此，”伊丽莎白·米勒说道。她在华盛顿大学水产与渔业科学学院完成了该项研究，目前是俄克拉荷马大学的博士后研究员。“这些结果确实对这一假设提出了挑战，并帮助我们理解鱼类物种如何适应气候的重大变化。”
深海通常被定义为约650英尺（约198米）以下的区域，在该深度以下已不再有足够的阳光供光合作用进行。这意味着深海的食物和热量远少于浅水区，使其成为一个难以生存的地方。
米勒通过分析鱼类的基因记录（可追溯至2亿年前），发现了一个令人惊讶的演化规律：物种形成速率（即新物种演化的快慢）随时间推移呈现反复起伏。在某些长达数千万年的时期内，新物种在深海的演化速度快于较浅的区域。
从某种意义上说，这一发现提出的问题多于给出的答案。是什么促使鱼类偏好某一栖息地而非另一个？为什么有些鱼类比其他鱼类更容易进入深海？这些古老的变迁又是如何促成了我们今天所见的物种多样性的？
当米勒将这些反复起伏的物种形成速率与地球历史的时间线相对照时，她能够确定三个可能发挥了作用的重大事件。
“第一个事件是泛大陆的解体，发生在2亿至1.5亿年前，”米勒说。“这形成了新的海岸线和新的海洋，意味着鱼类有了更多从浅水区迁移至深水区的机会。突然之间，进入深海的通道多了许多。”
接下来是白垩纪高温温室期，发生在约1亿年前，是地球历史上最温暖的时代之一。在此期间，由于海平面上升，许多大陆被淹没，在全球各地形成了大量新的浅水区域。
“正是在这一时期，我们确实看到浅水鱼类迅速兴起并开始多样化，”米勒说。“我们今天在浅水区看到的许多物种多样性，都可以追溯到这一时期。”
第三个事件发生在约1500万年前，是另一次重大气候变化，被称为中新世中期气候转型。这一变化是由大陆进一步漂移所引起的，它导致海洋环流发生重大变化，并使地球降温，甚至影响到深海。
“大约在这一时期，我们看到深海物种形成速率确实大幅加快，”米勒说。“这尤其是由冷水鱼类所推动的。我们今天在华盛顿和阿拉斯加沿岸看到的许多物种，都是在这一时期发生多样化的。”
但仅凭气候变化并不能解释鱼类最初是如何在深海定居的。并非每个物种都具备在深水中生存、并利用阳光无法到达之处那些相对有限资源所需的特征组合。
“要在深海演化出新物种，首先得能够到达那里，”米勒说。“我们发现，不仅物种形成速率随时间推移反复起伏，深海鱼类的外形也同样如此。”
最早能够过渡到深海的鱼类往往有着较大的颌部。这可能使它们有更多机会捕食，而在深海中食物往往十分稀少。研究人员发现，在更晚的历史时期，尾巴较长且呈锥形的鱼类最能成功过渡到深水区。这使它们能够沿着海床滑行，而非在水体中游动，从而节省能量。
“纵观如今的深海居民，有些物种身体呈锥形，而另一些则长着巨大、可怕的尖牙利齿的颌部，”米勒说。“这两种身体构造代表了相隔数百万年、分别殖民深海的祖先。”
尽管这些事件看似属于远古历史，但它们或许能帮助我们了解当今不断变化的气候将如何影响海洋生命。米勒希望未来的研究能够以这些发现为基础，探究现代深海鱼类将如何应对气候变化，并可能为保护工作提供参考。
“从这项研究中我们了解到，深海鱼类在海洋较为寒冷时通常生长良好，但随着气候变化，海洋正在变暖，”她说。“我们可以预见，这在未来几年里必将对鱼类造成影响，波及深海。”
该研究发表于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）。其他合著者来自加州大学欧文分校、加州大学戴维斯分校、克莱姆森大学、美国国家海洋和大气管理局阿拉斯加渔业科学中心以及华盛顿大学。
该研究由美国国家科学基金会资助。
来源：华盛顿大学
