南美肺魚 寒冷的冬天，魚兒依然在水中自由自在的游著

為什么冷水里魚不怕冷

魚類依靠自身的血液來調節體溫，適應溫度的變化。 魚的體溫隨著水溫的變化而變化。 當水溫很高時，金魚的身體也變得很暖和。 當水變冷時，金魚的體溫也會下降，與水的溫度大致相同。 魚類對水溫的適應能力很強，在冰凍的寒冷氣候或超過30℃的炎熱天氣下都能堅強生存。 而且，在低溫下，魚類的繁殖功能更加發達； 如果常年保溫的話，其實會導致它無法產卵。

在寒冷的冬季，銀魚、南極鱈魚等許多生物在體液達到-2攝氏度時仍能生存。 事實證明，它們都會產生抗凍蛋白來幫助它們在冰水中生存。 這種抗凍蛋白通過附著在冰晶上并迫使它們改變形狀來防止冰晶形成，就像將石頭放在枕頭上會使其變形一樣。 這樣，即使魚體內溫度低于零，由于抗凍蛋白的作用，體液也不會變成冰晶，魚就能生存。

每一種動物都有其能夠耐受的生命溫度極限，但耐受程度不同。 比如熱帶魚生存的適宜溫度就比較高，太冷的話它們就無法忍受。 還有喂鯨魚、巨嘴鳥等魚類生活在陽光照射不到的海底。 它們能忍受的溫度下限比較低，但一旦溫度低于它們能忍受的溫度下限，它們仍然會受到影響。 沒有被凍死。

許多生物體，包括銀魚和南極鱈魚，都會產生抗凍蛋白來幫助它們在冰冷的水中生存。 按理來說，它們的體液中會形成冰晶，使脆弱的細胞膜和細胞組織破裂。 然而，抗凍蛋白會粘附在冰晶表面，并充當冰晶的屏障。

密歇根大學的 和 展示了這個過程是如何發生的。 當蛋白質附著在冰晶上時，冰被迫在它們之間膨脹。 計算機模型顯示，如果膨脹的冰塊足夠大，冰就會消耗掉蛋白質，而不是繼續生長。 這減緩了冰晶的膨脹。 “如果制冰過程較慢，更多的蛋白質就會附著而不是被吸收，冰就沒有足夠的時間‘吃掉’它們，”桑德爾說。 “這個過程被破壞了，冰就停止了。” 當冰停止形成時，周圍的液體會冷卻到冰點以下。一些動物在體液達到-2攝氏度時仍然可以生存。研究人員用不同形狀的蛋白質測試了這個模型，以推測水在之前可以冷卻多遠。模型顯示，球狀蛋白質最有效，因為它們沒有地方讓冰優先攻擊，而桿狀蛋白質則無效，因為冰很容易在其末端堆積。

魚的進化

在五大類脊椎動物中，魚類的地位最低，也是地球上最早出現的。 我們對活魚都很熟悉，但是對于地質歷史上的早期魚類以及它們是如何進化成活魚的，我們就相對陌生了。 讓我們沿著時間的長河向前追溯。

已知最早的魚類化石是在距今約5億年前的寒武紀晚期地層中發現的，但它們只是一些零散的鱗片，無法為我們提供魚類身體的輪廓。 直到距今4億至3.5億年前的志留紀晚期和泥盆紀時期，才發現了大量的魚類化石。 其中一些魚類化石在結構特征上彼此差異很大，表明當時存在多種魚類。 很可能在有化石記錄之前，它們就已經各奔東西，在各自的進化道路上走了相當長的距離。

最早出現的魚是無頜魚。 顧名思義，它們沒有上頜或下頜，只有位于身體前部的漏斗形嘴。 這種嘴不能主動攝取食物，只能依靠水流將微小生物帶入口腔。 此外，它們沒有腹鰭，但有包裹身體的膜狀外骨骼。 因此，無頜魚也被稱為裝甲魚。 這種外骨骼的存在引起了相關學者的一些爭論：軟骨還是硬骨，哪個先有？ 脊椎動物的胚胎發生過程中，總是首先出現軟骨，然后由軟骨形成硬骨。 人們普遍認為個體發育反映了系統發育。 據此，在生物進化過程中，應先有軟骨，后有硬骨。 然而，最早的脊椎動物首先出現時具有堅硬的骨骼。 這怎么解釋呢？ 有人說軟骨還是第一位的南美肺魚，但是軟骨不能作為化石保存下來。 。 具體如何發生尚未確定。

無頜魚類包括兩個截然不同的類別：頭胸部魚類和鰭甲蟲。 每個門類都有自己的分支和不同類型的代表，也曾盛極一時。 但好景不長，到了泥盆紀中期（距今約3.5億年前），大部分滅絕了。 正是因為現存七鰓鰻和盲鰻的一些特征與頭胸部一致，學者們推測前者可能是后者的活代表。 據此，頭胸部動物最終不應滅絕。 然而，從泥盆紀到現代3億多年，頭足類動物、七鰓鰻和盲鰻之間并沒有發現中間聯系（圖14）。 這些過著寄生生活的現代無頜魚究竟是如何從它們的裝甲祖先進化而來的，仍然是一個未解之謎。 鰭甲蟲沒有現存的代表，它們被認為是滅絕的物種。 不過，由于鰭甲蟲中的異鱗魚的某些特征與后來的有頜魚類相似，因此有人說異鱗魚可能是有頜魚類的遠祖。 是否確實如此，還需要更多證據。

最早的有頜魚類是盾皮魚，它不僅有上頜和下頜，而且還有均勻的鰭。 這樣，它才有可能主動進食。 盾皮魚通常分為節甲蟲和甲蟲。 他們都身披鎧甲，在泥盆紀晚期最為繁盛。 前者可以以尾魚為代表，后者可以以溝鱗魚為代表。 一些人認為盾皮魚可能與現代鯊魚有親緣關系，但另一些人則認為它們可能與硬骨魚關系更密切。

軟骨魚也被稱為軟骨魚，包括鯊魚和全頭魚。 鯊魚因其軟骨骨骼而通常被認為是原始魚類。 軟骨首先出現，硬骨最后出現。 但也有人認為鯊魚的軟骨是次生的，是由硬骨“退化”而來的。 硬骨先出現，軟骨隨后出現。 甲魚和盾皮魚不是都有堅硬的骨頭嗎？ 最早的硬骨頭確實很原始。

最早的軟骨魚出現在泥盆紀早期（距今3.8億年前）。 裂鯊通常被認為是最原始的代表之一，很可能是所有鯊魚的祖先。 它是一條近1米長的鯊魚，具有典型的鯊魚體型——紡錘形，眼睛很大，靠近吻尖。 有兩個背鰭，第一個背鰭前面有粗大的背刺。 胸鰭特別大，腹鰭很小。 尾鰭上下葉在外觀上是對稱的，但內部結構的上棘一直延伸到尾鰭上葉的末端，所以它仍然是一條彎曲的尾巴。 甚至鰭也有寬底和尖尖的，這是鰭的原始類型。 牙齒呈“鉛筆”形，牙尖中央高，兩側牙尖低（圖15）。 從與軟骨魚類似的裂口鯊的中央軀干開始，后來進化出了各種后來的鯊魚，包括典型的鯊魚和身體扁平的鰩魚。 這些鯊魚自中生代以來一直生活在海洋中。 他們從來沒有特別繁榮過，但也沒有被淘汰。

硬骨魚是最進步的魚類，是當今世界水域的“主人”。 人們普遍認為硬骨魚是由刺魚進化而來的。 刺魚是早期有頜魚類，早在志留紀（4億年前）就出現了，一直持續到二疊紀（2.5億年前）。 這是一種曾經被認為與盾皮魚和軟骨魚有親緣關系的小魚，但通過新材料的研究，確定它與硬骨魚有親緣關系。

硬骨魚分為兩大類，一類稱為輻鰭魚，一類稱為葉鰭魚。 前者最早出現于約3.8億年前的泥盆紀中期，經過軟骨鱗類（部分軟骨，鱗片呈梯形，尾部明顯彎曲）和全骨魚（部分軟骨，鱗片呈梯形），現代魚類由三個進化階段演化而來：淺彎尾）和硬骨魚（骨頭、圓鱗、直尾）。 葉鰭魚包括葉鰭魚和肺魚，又分為腔棘魚和扇鰭魚。 拉蒂默是腔棘魚唯一現存的代表，而扇鰭魚都是化石物種。 后者一度被認為是陸生四足動物的祖先，但被中國學者否認。 肺魚在泥盆紀（距今3.6億年前）開始出現，以澳大利亞肺魚、非洲肺魚和南美肺魚為代表。 顧名思義，肺魚可以用肺呼吸，這是陸生脊椎動物的基本要求。 連同其他一些特征，肺魚一度被認為是陸生四足動物的祖先。 后來，這種“祖傳”地位被“內鼻孔”的扇鰭魚所取代。 20世紀80年代，隨著扇翅魚有內鼻孔的否認，扇翅魚祖先理論被動搖。 于是相關學者又回到肺魚身上尋找陸生四足動物的祖先。

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