珊瑚礁作為地球上最為脆弱的生態系統之一，對溫度變化極為敏感。海水溫度的升高對珊瑚礁造成了嚴重的威脅，包括珊瑚白化、生物多樣性下降等。雖然科學家們已經意識到氣候變暖對珊瑚礁的威脅，但對于珊瑚礁魚類如何應對溫度變化，以及它們的適應能力是否存在極限，仍然缺乏深入的了解。

“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到，2025年3月6日，紐約大學科研團隊發布了一項的研究成果，揭示了全球最熱海域——阿拉伯灣的珊瑚礁魚類在應對氣候變暖方面的獨特適應性。不過，這種適應性并非毫無代價——其代價便是生物多樣性的顯著降低。

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圖源：紐約大學阿布扎比分校穆巴達拉氣候與環境科學中心官網
這項由紐約大學阿布扎比分校穆巴達拉氣候與環境科學中心（Mubadala ACCESS）的研究人員主導的研究發現，阿拉伯灣的珊瑚礁魚類相較于溫度更為穩定的珊瑚礁，展現出了更高的溫度波動耐受性。這表明，在極端高溫環境下，部分魚類確實能夠進化出適應能力。但令人擔憂的是，阿拉伯灣的魚類物種總數明顯少于溫度相對溫和的阿曼灣。這說明，只有特定種類的魚類才能在不斷升高的全球溫度中存活下來。

該研究團隊通過比較阿拉伯灣和阿曼灣魚類的生理特性，旨在探究珊瑚礁魚類如何應對氣候變暖帶來的挑戰。他們發現，盡管阿拉伯灣的魚類在溫度耐受性上略高于阿曼灣的同類，但整體生物多樣性的差距卻十分顯著。這一結果發表在《全球變化生物學》（Global Change Biology）期刊上，題為**《狹窄的邊緣：面臨極端溫度變化的珊瑚礁魚類的有氧表現和溫度耐受性》**。

珊瑚礁是海洋生命大產房。?攝影：王敏幹（John MK Wong） | 綠會融媒·“海洋與濕地”（圖文無關）該研究團隊通過對比生活在阿拉伯-波斯灣（southern Arabian/Persian Gulf）和阿曼灣（Gulf of Oman）的珊瑚礁魚類，分析它們如何適應極端溫度變化。

此外，研究人員還對一個名為**“可塑地板和堅固天花板”（plastic floors and concrete ceilings hypothesis）的假說進行了驗證。該假說認為，魚類可以通過調整其靜息生理速率（如心率或代謝率）來適應更溫暖的氣候。但是，通過對比阿拉伯灣和阿曼灣三種珊瑚礁魚類的代謝率，研究人員并未發現顯著差異。這表明，最初針對冷水物種提出的這一假說，并不適用于****經歷溫度變化的熱帶魚類**。

阿拉伯-波斯灣是地球上溫度最極端的珊瑚礁生態系統之一，其年均溫度變化范圍可達18.0°C–36.5°C，遠超許多其他熱帶海域。在這樣的環境下生存的魚類，必須面對劇烈的溫度波動，以及夏季高溫帶來的生理壓力。相比之下，鄰近的阿曼灣溫度相對溫和，年均變化范圍在21.0°C–32.0°C。研究人員選擇了三種珊瑚礁魚類——淡帶眶棘鱸（Scolopsis ghanam）、線紋異齒鳚（Ecsenius pulcher）和九帶巨牙天竺鯛（Cheilodipterus novemstriatus），分別采集自這兩個海域，以此比較它們的溫度耐受性與代謝適應策略。這三種魚類在當地分布廣泛，生態角色、營養級及體型各異。

**【具體的研究方法】**這項研究采用了嚴謹的實驗設計和細致的數據分析方法，旨在深入探究阿拉伯灣和阿曼灣珊瑚礁魚類在不同溫度條件下的生理適應性。該研究團隊選取了淡帶眶棘鱸、線紋異齒鳚和九帶巨牙天竺鯛三種具有不同生態角色、營養層級和體型的魚類作為研究對象。這3個物種，在進化上相距甚遠，代表了三個不同的科，為研究種內和種間生理性能的差異提供了理想的材料。研究人員分別在阿拉伯灣和阿曼灣的四個珊瑚礁地點采集這些魚類，并將其置于溫度可控的實驗環境中，模擬了兩個海灣冬季最低、春季平均和夏季最高的溫度條件，以評估魚類在自然溫度范圍內適應性。

為了全面評估魚類的生理性能，研究人員測量了包括臨界高溫極限（CTmax）、臨界低溫極限（CTmin）、標準代謝率（SMR）、最大代謝率（MMR）和有氧代謝范圍（AS）在內的五個關鍵指標。通過間歇流動呼吸測量法，研究人員精確測量了魚類在不同溫度下的耗氧率，從而計算出SMR和MMR。同時，他們還通過控制水溫變化速率，記錄了魚類失去平衡時的溫度，以此確定CTmax和CTmin。為了確保實驗結果的準確性，研究人員對所有數據進行了嚴格的統計分析，包括線性模型、置換多元方差分析（PERMANOVA）以及事后成對比較。此外，研究團隊也對魚類的體重進行了校正，以消除因個體差異對實驗結果的影響。

研究團隊還細致地處理了實驗數據，以確保結果的可靠性和可重復性。所有實驗數據均通過Figshare平臺公開，而海面溫度數據則來源于NASA OBPG。在數據分析過程中，研究人員采用了多種統計方法，包括t檢驗、Mann-Whitney U檢驗、線性模型和PERMANOVA，以評估不同因素對魚類生理指標的影響。為了處理不符合正態分布的數據，研究人員還使用了Tukey的冪變換。此外，他們還對P值進行了多重比較校正，以避免假陽性結果。這些嚴謹的數據處理和分析方法，為研究結果的科學性和可靠性提供了有力保障。

該研究發現，生活在阿拉伯-波斯灣的珊瑚礁魚類相較于阿曼灣的同種個體，表現出更高的溫度耐受上限，并且它們的有氧代謝能力（aerobic scope）在更廣的溫度范圍內保持較高水平。這表明，在多代適應過程中，這些魚類的生理機能已經發生調整，使其能夠應對極端溫度變化。但是，研究人員并未在阿拉伯-波斯灣的魚類中發現“可塑地板”效應，即它們的基礎代謝率并未隨著溫度升高而降低。這與此前一些研究發現的結果有所不同，表明珊瑚礁魚類在長期適應過程中可能存在不同的生理調節機制。

盡管如此，該研究也發現，這些魚類的**“夏季熱安全邊際”**（thermal safety margins）比阿曼灣的同種個體低 1.47°C。這意味著，即便它們已經展現出一定的溫度適應能力，仍然難以跟上全球變暖導致的長期溫度上升趨勢。換句話說，珊瑚礁魚類的耐熱能力存在一定的可塑性，但這種可塑性，還可能不足以讓它們適應未來更為極端的氣候條件。

這項研究為理解珊瑚礁魚類如何應對極端氣候提供了重要的實證數據，也為預測未來珊瑚礁生態系統的變化提供了新視角。“阿拉伯灣魚類表現出的溫度耐受性增強，表明它們對多年極端高溫環境的一種適應性反應，”該研究團隊成員丹尼爾·里普利博士指出，“不過，阿拉伯灣魚類多樣性明顯低于阿曼灣，這意味著，只有某些物種才能在生理上適應溫度變化，隨著氣候持續變暖，能夠存活的物種將會減少。”

穆巴達拉ACCESS中心聯合首席研究員約翰·伯特教授補充道：“雖然阿拉伯灣的一些珊瑚礁魚類顯示出對溫度升高的輕微適應性，但許多魚類并非如此。這表明，隨著全球溫度升高，許多生態系統的魚類生物多樣性可能會下降。我們的發現強調了進一步研究不同環境下的熱耐受性理論的必要性，以便更好地預測氣候變化的長期影響。”

這項研究揭示了氣候變化對珊瑚礁生態系統的復雜影響。雖然部分魚類可能具備一定的適應能力，但生物多樣性的損失卻是一個不可忽視的嚴峻問題。減緩氣候變化，保護這些脆弱的生態系統，是迫切的任務。

卡塔爾海域的珊瑚礁調查。?攝影：王敏幹（John MK Wong） | 綠會融媒·“海洋與濕地”（圖文無關）海濕小科普

熱安全邊際
熱安全邊際（Thermal Safety Margins, TSMs）是指生物體能夠承受的臨界溫度極限（如臨界高溫極限CTmax或臨界低溫極限CTmin）與其所處環境的實際溫度之間的差值。這個差值反映了生物體在面對環境溫度波動時的安全程度。簡單來說，TSMs越大，生物體在面對極端溫度事件時就越安全；TSMs越小，生物體就越容易受到極端溫度的威脅。科學家計算TSMs，可以評估氣候變化對生物物種生存和分布的潛在影響。
間歇流動呼吸測量法
間歇流動呼吸測量法（Intermittent Flow Respirometry）是一種測量水生生物耗氧率的實驗技術。它通過在封閉的呼吸室中，間歇性地測量水體中溶解氧濃度的變化，來計算生物體在特定時間段內的耗氧量。與連續流動呼吸測量法不同，間歇流動法允許呼吸室在測量間隙進行水體更新，從而維持水質穩定，并減少生物體代謝產物積累對其生理狀態的影響。這種方法適用于研究各種水生生物的代謝活動，包括魚類、甲殼類和底棲生物等。在本研究中，研究人員使用了這種方法，來測量魚類的耗氧率（?O2）。
阿拉伯灣、阿曼灣
阿拉伯灣是一個位于阿拉伯半島和伊朗之間的海灣，通過霍爾木茲海峽與阿曼灣相連。它是一個相對封閉的海域，高溫和高鹽度。阿拉伯灣是世界上最熱的海域之一，其水溫和鹽度都顯著高于其他海域，代表了極端環境。

阿曼灣位于阿拉伯半島東南部，比阿拉伯灣更加開闊，水溫相對較低，海洋生物多樣性也更豐富。

這兩個海灣在地理上相鄰，但在環境條件上卻又存在顯著差異，這為研究人員提供了一個天然的實驗場所。相比起阿拉伯灣，阿曼灣則相對溫和，水溫和鹽度波動較小，代表了相對穩定的環境。研究人員可以在這兩個海灣中觀察和比較魚類的生理特性，從而更好地了解它們對環境變化的適應機制。
思考題·拓展思維

Q1、這個研究表明，阿拉伯灣的魚類雖然表現出更高的溫度耐受性，但卻以生物多樣性降低為代價。那么，這種“適應性”是否可持續？在氣候持續變暖的情況下，這種“適應性”是否會達到極限？是否應該更加在整體的層面來關注生物多樣性的保護，而不是僅僅關注個別物種的適應能力？

Q2、即使部分魚類能夠適應高溫環境，但生物多樣性的整體下降是一個不可逆轉的趨勢。這項研究是否給人類敲響了警鐘？我們應該如何在全球范圍內加強氣候治理，以保護這些脆弱的生態系統？在保護珊瑚礁方面，除了關注魚類，我們還應該采取哪些綜合性的保護措施？

Q3、這個研究表明，阿拉伯灣的魚類在極端高溫下展現出一定的適應性，但這種適應性是否可以推廣到其他海洋生態系統（比如我國潿洲、斜陽島一帶的珊瑚礁）？不同物種、不同生態環境下的適應機制是否存在差異？在預測全球氣候變化對海洋生物的影響時，應該如何考量這些差異性？
（注：本文僅代表資訊。不代表平臺觀點。歡迎留言、討論。）
資訊源 | Global Change Biology
文 | 王海詩（Amphitrite Wong）
編輯 | Linda排版 | 綠葉
參考資料略

來源: 海洋與濕地