南極冰魚外型細長，頭比較大，外皮呈黑白相間 ，大大的眼睛和長著長牙的嘴，纖細的魚鰭骨上覆蓋著透明的膜。它沒有鱗片，而且是白色，某些部位潔白如雪，其他部位則是半透明的，體內幾乎不含血紅蛋白。南極冰魚因其神奇的白色外形和幾乎無色的血液（由於血紅蛋白缺失）而被早期的英國捕鯨者命名。南極冰魚肉質雪白、細嫩，味道鮮美，屬南極海洋珍品；且來自於無污染水域，是一種符合現代人需求的健康食品。
基本介紹
- 中文學名：冰魚
- 別稱：鱷冰魚
- 目：鱸形目
- 科：帶齶魚
簡介,生存奧秘,分類及棲息地,年齡鑑定方法,漁獲物體長分析法,鈣化組織分析法,身體半透明的原因,
簡介
一些不同種類的魚類之俗稱，其中鱸形目(Perciformes)帶齶魚科(Chaenichthyidae或Chaenichthyidae)內的一些魚，因為吻部形狀似鱷，又稱鱷冰魚。又因為體內缺少紅血球及血紅素亦稱為白血魚。其血液攜帶的氧氣比紅血球的魚少得多，但其心臟及鰓血管較大，循環血量較大，能從含氧豐富的南極海水中吸取足夠的氧。鱷冰魚約有16種，多數分布在南極，主要以甲殼類和小魚為食。此外銀白魚(smelt)及銀魚屬(Salanx)的銀魚亦稱為冰魚，這些魚類則分屬鮭形目(Salmoniformes)內的一些不同的科。
由來自德國、澳大利亞等國家的科學家所組成的南極調查小組25日表示，因氣溫上升導致崩塌的南極拉森(Larsen B)冰架下方的海域，2007年1月發現了19種新海洋生物，新發現的一些動物顯示出驚人的適應寒冷的能力，其中包括一種冰魚，已經進化到可以在沒有紅血球細胞的情況下生存。
在寒冷的冬天，人們已經穿上了厚厚的棉襖，可是魚卻在水底自由地游來游去，一點兒也沒有怕冷的意思。這是我們生活中的一個常見的現象，你見過被凍死的魚嗎？當然沒有，但是這是什麼原因呢？魚既沒有可以蔽寒的皮毛，又不會像蛇那樣鑽進洞裡進行冬眠。它是靠著什麼才不至於被凍壞的呢？”
生物界真是一個奇妙的領地，它們可以生存在地球上的任何一個角落。即使在人類看來，那是一個難以想像的苛刻環境，生物照樣可以以它們在長久的進化歲月中形成的適應本能過著正常的生活。魚類，特別是生活在極 地冰海下的魚類就是如此。
生存奧秘
讓我們來探討一下這些在冰海中生活的魚類的奧秘吧！
魚類根據生物學研究認為，它是一種體溫隨外界溫度改變而改變的所謂冷血動物。寒冷的冬天到來了，在北極和南極附近廣闊的海面上已經是千里冰封了，幾米厚的冰層把海面變成了一個凍的大陸，但是原來在那裡生活的魚類，卻絲毫不避嚴寒，仍然在那裡自由自在地生活。人們不禁會產生疑問：“在冰海中生活的魚類，為什麼不會被凍死呢？”
在1953年，美國沃茲堡海洋研究所的斯科蘭德等人發現，生活在南極海域的魚類血液中，都存在著一種高分子物質，正是這種物質使得這裡的魚類血液冰點降低。隨後，他們為闡明這種物質作了大量的研究工作。1970年前後，美國加利福尼亞大學的德佛里斯等人又指出：上述那種具有抗凍作用的高分子物質，實際上是糖類和蛋白質結合在一起的一種糖蛋白質。他們從生活在南極海的，兩種特殊魚類的血液中分離出一種糖蛋白質，稱為“冰點下降糖蛋白質”（縮寫為FPD糖蛋白質，FPD是英文freezing point de－pression的縮寫）。它們主要有三種，用超速離心法和滲透壓法測定它們的分子量時表明，三種FPD糖蛋白質的分子量分別為：11，000、17，000、21，500。三者之間除分子量不同外，在化學組成上沒有任何差別。
這種被分離出來的FPD糖蛋白質的作用，並不能通過摩爾濃度與冰點下降度之間的關係來說明（通常溶液中溶質的摩爾濃度越大，冰點的下降度越大）。這三種糖蛋白質雖然其都是化學性質一樣的蛋白質，但當其結構成較大分子量的此類糖蛋白質時，其分子量越大，抗凍效果就越明顯地增大。如果我們用每毫升溶液所含溶質的毫克數這樣一種濃度，來與糖蛋白質和氯化鈉對冰點下降的作用相比較，就會發硯：當濃度都在10毫克/毫升以下時，雖然NaCI的作用比FPD糖蛋白質要大，但是，當按摩爾比計算時，FPD糖蛋白質的作用，實際上要比NaCI的效果大約200～500倍。此外，研究者還發現，FPD糖僅起著降低血看障低血液冰點的作用，而對物質的熔點幾乎沒有影響。
存在於魚血液中的三種FPD糖蛋白質的濃度，總濃度為8毫克/毫升左右，它能使血液的冰點降低約0．6℃。
由此可見，極地冰海中的魚類在長期的進化中生成了能適應環境的特珠物質，如FPD糖蛋白質，以及NaCI等鹽類所起的作用，終於能使魚類巧妙地降低血液的冰點，從而使海水的溫度高於它們身體血液的冰點，它們也就可以自由自在地在極冰下生活了。
分類及棲息地
冰魚分為一科，即鱷冰魚科( Channichthyidae) ，種類較多。Near 等( 2003) 做了較為詳盡的分類( 表1) ，共11 屬25 種。在地理分布上，南極冰魚廣泛分布於南極各大海域，但不同種類的冰魚有其各自的棲息特點，如常見種: 鱷頭冰魚( Chaenocephalus esox)分布於福克蘭群島周邊的巴塔哥尼亞大陸架水域; 頭帶冰魚( C.ceratus) 、南喬治亞擬冰魚( Pseudochaenichthysgeorgianus) 、裘氏顎頭冰魚( C.gunnari)和獨角冰魚( C.rhinoceratus) 分布在南極低緯度海域，其中前2 種分布於包含布韋島在內的大西洋海域，裘氏顎頭冰魚分布於印度洋的凱爾蓋朗群島和赫德島附近，以及大西洋的多數島嶼附近水域; 獨角冰魚曾發現於凱爾蓋朗群島和馬里恩島嶼附近水域( Gonetal.1988) 。
年齡鑑定方法
漁獲物體長分析法
此類方法中比較有代表性的是體長頻度法和體長換算法。這2 種方法的原理相同，均是依據漁獲物體長分布離散頻度確定年齡，分析生長特性。該方法一般只適用於分析年齡組成較為簡單且生長較快的種群，或生長較慢且處於稚幼階段的種群。針對南極冰魚，該方法通常與其他方法相結合，或與鈣化組織年齡鑑定的結果進行綜合分析( Weatherley etal．，1987) 。Kock( 1980) 用體長頻度法擬算出裘氏顎頭冰魚體長-年齡的關係圖。
鈣化組織分析法
該方法是利用鱗片、鰭條、脊椎骨和耳石等硬化或鈣化組織，通過分辨這些組織上記錄下來的年輪鑑定年齡，分析生長特性的方法( Weatherley et al．，1987) 。這是一種普遍使用的年齡與生長研究方法。其優點是不僅可以獲得年齡，而且還可以獲得魚類從出生到捕獲時所有年代和季節的生長特性。常使用的鈣化材料有鱗片、耳石、鰭條、鰭棘、鰓蓋骨、脊椎骨和匙骨等，其中鱗片、鰭條、脊椎骨和耳石是鑑定南極水域魚類年齡的常用鈣化組織，但由於南極冰魚無鱗片，故無法利用鱗片鑒齡。
身體半透明的原因
1928年，生物學家迪特里夫·路斯塔德（Ditlef Rustad）在南極布韋島海岸附近抓到了一條不同尋常的魚。這條被路斯塔德命名為“白色鱷冰魚”的魚有大大的眼睛和長著長牙的嘴，纖細的魚鰭骨上覆蓋著透明的膜。它沒有鱗片，而且是奇異的白色，某些部位潔白如雪，其他部位則是半透明的。當路斯塔德把魚剖開的時候，他發現它的血液也是無色的——完全不帶一點紅色。這條鱷冰魚的鰓也很奇特，它們白而柔軟，就像香草雪糕一樣，相比而言，鱈魚的鰓是紅酒般的深紅色，充滿了富含氧氣的血液。
正如我們今天所知道的，不久後，約翰·路德（Johan Ruud）和其他的研究人員確認，這些南極冰魚是唯一同時缺乏紅細胞和血紅蛋白的脊椎動物。血紅蛋白是富含鐵的蛋白質，在血液循環過程中，這些細胞用它吸收和釋放氧氣。一眼看來，生物學家認為冰魚蒼白的血液是對南極冰冷而富含氧氣的水環境的典型適應特徵。可能冰魚通過鰓和極薄的皮膚吸收了許多溶解在海水中的氧，因此它們可以拋棄那些大而柔軟的紅細胞。而且，生物學家們還推測，較稀薄的血液在身體中循環流動的時候阻力比較小，而節約能量消耗也有利於生存，尤其是在極端環境裡。
然而，最近一些生物學家提出，血紅蛋白的缺失不是一種有用的適應行為，而是一個基因突變導致的不幸結果。冰魚的血液攜帶氧氣的量只有普通魚類血液的10%，為了生存，它們不得不大幅調整自己的身體。進化鑄成的這個大錯也許對於大多數魚類來說是致命的，但冰魚的鰓，加上一點點幸運的環境優勢，拯救了它們，沒讓它們因血液的缺陷而滅亡。科學家根據新證據調整了冰魚的進化過程，但它們的故事仍然是動物王國中最獨特而奇異的故事之一。
冰魚生活在南冰洋中，那是環繞整個南極洲的海洋。海洋環流逐漸把這裡的海水和較溫暖的海洋隔絕開來，使溫度保持在很低的數值。在南極大陸最北端的南極半島附近，海水溫度在夏天大約是1.5℃，冬天是-1.8℃。南冰洋里的多數魚類，包括冰魚，在海水溫度降到淡水冰點以下的時候，都能產生抗凍蛋白質，防止血液中形成冰晶。16種南極冰魚都屬於南極魚亞目（Notothenioidei）的帶齶魚科（Channichthyidae）。在南極魚科的幾百種紅色血液的物種中，只有冰魚缺乏血紅蛋白。南極魚科的所有魚類共同統治了它們所在的水體，占了南冰洋中魚類種類的35%和生物量的90%。
通過對比冰魚和紅血球魚類的DNA，美國西北大學的威廉·德特利茨（William Detrich）和他的同事們確認了導致血紅蛋白的特殊基因缺陷。總的來說，調控血紅蛋白合成的一個基因在冰魚體內完全缺失。雖然沒有任何其他動物完全缺乏紅細胞，生物學家發現環境改變會導致紅細胞的減少。當氣候變冷的時候，魚類把血液變得稀薄一點而更容易流動是有好處的。相比生活在溫暖水域裡的魚，生活在冷水裡的魚血液中的紅細胞通常比例更低。而且，生活在溫帶的魚每到冬天的時候血液中紅細胞的比例會減少，以節約能量。根據這些事實，生物學家猜測南極冰魚為了適應南冰洋而進化出了特別稀薄的血液。
阿拉斯加費爾班克斯大學的克莉絲汀·奧布里恩（Kristin O’Brien）和她的同事，已經不幸逝世的布魯斯·希德爾（Bruce Sidell）決定檢驗這個猜想。在一篇題為《當不幸的事發生在幸運的魚身上》的論文中，奧布里恩和希德爾首先提出，和南極魚科的近親還有其他大小差不多的魚相比，冰魚的心臟和血管都比較大。雖然在冰魚體內循環的血液異常稀薄，但它們的血液循環系統容量很大。奧布里恩和希德爾計算出，要讓血液全部循環起來，冰魚消耗的能量大約是南極魚科中紅血球魚類的兩倍。溫帶魚類的心臟消耗的能量不到基礎代謝率的5%，而冰魚巨大的心臟消耗的能量占了身體能提供的能量的22%。他們還指出，冰魚供養每個器官的血管也要比紅血球魚類多。如果你把一條典型的魚的眼睛外層剝掉，向血管中注入黃色的液態矽膠，你將在眼廓周圍看到一個由排列有致的血管組成的網，就像南瓜上的紋路。而如果對冰魚的眼睛進行同樣的操作，你將看到密集地糾纏在一起的一團血管，就像一盤意大利麵。
和近年來的其他生物學家一樣，奧布里恩和希德爾認為，冰魚巨大的心臟和毛細血管，升高的血壓還有稠密的血管視為對血紅蛋白缺失的補償。但僅有這些適應特徵似乎不足以挽救南極冰魚免遭滅絕，它們似乎還從營養富集的環境中受益。大約在2500萬年前，環繞南極這塊與世隔絕的陸地流動的南冰洋開始冷卻。冷水不僅溶解了更多氧氣，還殺死了許多沒有進化出抗凍蛋白或其他適應方式的物種，這就為冰魚和它們的近親提供了一個寒冷的庇護所，這裡隨後被它們所統治。
然而現在，冰魚正面臨一個新的威脅——人為的氣候變化。南冰洋正在變暖，而且可能酸化，營養將會減少。奧布里恩說，研究者已經指出，相比紅血球魚類，成年冰魚對溫度變化更敏感，它們無法經受高溫。如果路德說對了，“只有在極地地區寒冷的水中，沒有色素的魚類才能生存”，那么正在南冰洋發生的溫度變化可能給冰魚帶來滅頂之災。想像一下這個故事：冰魚在地球上最極端的環境中進化出了適應零度以下水溫的方式，只是由於基因突變而丟失了紅細胞；儘管發生了如此悲慘的事故，它們仍然奮力游泳，心臟增大，也長出了更多的血管，以把足夠的氧氣輸送到身體各個部位；現在，人類正在把南冰洋變成完全不適合冰魚的環境，迫使它們再次進化或滅絕。
不管怎樣，我寧願固執地相信，儘管南極冰魚的血液中沒有一點血紅蛋白，它們的血管仍有足夠的彈性，讓它們不致滅絕。
