张家港科技馆:耳石—— 硬骨鱼的“日记本”

张家港科技馆信息员刘丽 转自《科普时报》

2019-11-19

 耳石,英文名为otolish(ear stone),是由oto(ear)和lithos(a stone)两单词合成的,意思是鱼类内耳的石头。

 作为生物矿化作用所形成的碳酸钙结晶,耳石存在于内耳膜迷路内。它的听觉深沟与第8对脑神经(听觉神经)末梢相接触,是鱼类听觉和运动平衡的感受器。

 耳石一共有3对,位于内耳前庭器膜质迷路系统的耳石囊内,分别为失状石、扁平石和星状石,彼此的形状和大小差异很大。其中失状石体积最大、扁平石次之,星状石最小。

 耳石、鳞片和脊椎骨是鱼类3种主要的硬组织,它们都会形成年轮,可以用来测定鱼类的年龄和成长。硬组织的成长是鱼类的代谢产物随时间一层一层堆叠上去的,称为添加再成长。鱼体软组织成长,则是细胞分裂的细胞数目增加和细胞增大现象。鱼类的新陈代谢,有季节性或日夜周期性的快慢变化,所以,硬组织会形成年轮,但是只有耳石会形成日周轮,鳞片和脊椎骨则不会。

 利用鳞片和脊椎骨来测定鱼类年龄和成长,有其缺点。鳞片位于体表,容易脱落,之后,会很快产生再生鳞,可再生鳞却无法复原其年轮,鱼类的年龄会被低估。高年鱼鳞片的生长迟缓,其年龄也会被低估。此外,不是所有的鱼一出生就有鳞片,例如鳗鱼,出生后2~3年才长出鳞片。而脊椎骨,有再吸收的问题,会丧失年龄资讯,也不是很好的年龄鉴定材料。

 鱼类的耳石中有日周轮、年轮、变态轮、淡水轮和产卵轮等时间记号。这些记号可以用来测定鱼类的日龄、年龄和发育阶段的变化,以及生理和栖息地转化的时机。耳石的主要成分为碳酸钙。鱼类通过鳃的呼吸作用,从水中吸收钙离子。钙离子由血液输送,进入耳石囊内的内淋巴后,与碳酸根离子再结合形成碳酸钙,然后沉积在耳石上。

 “夏天夏天悄悄过去留下小秘密,压耳底压耳底,不能告诉你……”耳石是生物矿化作用所形成的碳酸钙结晶。生物矿化是指矿物质在生物体内的形成过程。水中的化学元素经由鱼类的鳃吸收、血液循环、生物矿化,沉积到耳石上。

 元素在耳石上的沉积,除了受水中化学元素的种类和浓度的影响外,也受鱼类的发育阶段、生理作用、吸收过程、耳石构造影响。耳石化学元素组成与洄游环境有关。水中的化学元素一旦沉积到耳石中就不会再改变。配合耳石日周轮和年轮的解析,呈现耳石化学元素组成的变化,能再现鱼类的洄游环境史。

 春夏季鱼类摄食活动旺盛,体成长速度变快,碳酸钙堆积在耳石上的量变多,相应隐藏的“秘密”也较多,耳石形成半透明带。而秋冬季光照减弱,水温变低,鱼类摄食和新陈代谢率降低,体成长速度变慢,耳石碳酸钙的堆积速度也变慢,于是形成了不透明带。

 以上所讲,是会“写日记”的鱼类隐藏的一部分秘密。目前,科研工作者们正在夜以继日地探索更多的秘密,敬请期待吧!

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