科学家揭示了动物潜水的新基本原理 - 潜水生物学

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潜水大甲虫

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在动物王国里，潜水作为一种生活方式已经进化了很多次，所有潜水动物的生态本质上是由它们能屏住呼吸的时间决定的。

根据一项新的研究，世界上的潜水动物——从小型昆虫到巨型鲸鱼——都遵循着一些类似的原则。

一个国际科学家团队使用了迄今为止最大的数据集，研究了新陈代谢限制如何控制呼吸空气的水生物种的潜水表现，所有这些物种都进化到能够在水下停留的时间最大化。

他们发现，在所有动物中，最大潜水时间随着体重的增加而增加，这是可以预测的，但这一变化的速度取决于新陈代谢模式。

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外温动物是一种冷血动物，如两栖动物、爬行动物和昆虫，它们在特定的体重下可以在水中停留更长的时间，但在温血恒温动物中，体重的增加对潜水时间的影响——包括鸟类和哺乳动物——要明显得多。

科学家们在《英国皇家学会学报B》(Proceedings of the Royal Society B)上发表文章称，他们的发现构成了进化生理学的一个新的基本原则，表明在像水甲虫和海象这样的不同动物身上，同样的“规则”支配着潜水的进化。

他们还说，这可能部分解释了为什么许多温血潜水动物——包括现代鲸鱼，但也包括灭绝的爬行动物，如鱼龙和蛇颈龙——进化出相对较大的身体尺寸，因为尺寸的增加导致潜水持续时间的相对增加。

这项研究是在普利茅斯大学(英国)完成的，由一个国际科学家团队领导，该团队目前在荷兰内梅亨大学(Radboud University)、加拿大魁北克大学和普利茅斯生物和海洋科学学院(Plymouth’s School of Biological and Marine Sciences)工作。

他们整理和分析1792条记录为286种,其中包括62冷血动物和224恒温动物,并测试是否全球认可氧气储存/使用的假设表明,更大的动物能够潜水时间和deeper-applies潜水动物,无论它们的进化起源和代谢模式。

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研究报告的主要撰写者、内梅亨大学的助理教授威尔科·韦尔伯克博士说:“我们的研究从新陈代谢的角度对潜水行为的生态学进行了前所未有的分析，这一研究具有深远的意义。”它表明，在昆虫、爬行动物、鸟类和哺乳动物等进化距离较远的物种中，身体质量和温度以类似的方式影响潜水时间。这表明，无论是古代还是现代，同样的物理和生理原理塑造了所有动物群体的潜水进化，构成了进化生理学的一个新的基本原理。”

资深作者大卫·比尔顿是普利茅斯大学水生生物学教授，也是世界著名的水生甲虫专家，他补充说:“我们的研究结果极大地改变了我们对动物潜水的理解，并帮助我们更好地了解是什么塑造了现存和灭绝的潜水员的生态和进化。”这表明，庞大的体型和随之增加的储氧能力，允许较长的潜水时间，为大型呼吸机打开了许多以前无法进入的水生生态系统，并为许多温血潜水动物相对较大提供了可能的解释。”