它们在“蛋”里就开始学习了,面对海洋酸化还很“淡定”

图片▲上图:普通乌贼是体型较大且广为人知的乌贼种类之一,它们是迁徙性生物,春夏两季在近岸产卵,秋冬则迁徙至100至200米深的海域。它们的寿命仅为1至2年,天敌众多,包括鲨鱼、海豚、海豹、鱼类以及其他头足类动物(包括其他乌贼)。白天,大部分乌贼会潜伏在海底基质中,较为不活跃;而夜间,它们则会积极觅食,并从基质下伏击猎物。乌贼是肉食性动物,食谱广泛,包括甲壳类动物(螃蟹和虾)、小型鱼类、软体动物(蛤蜊和蜗牛),有时也会捕食其他乌贼。上图是葡萄牙阿拉比达自然公园的一只普通乌贼。摄影:Diego Delso(CC BY-SA)

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在海洋动物中,乌贼(Cuttlefish)是一类非常“聪明”的动物。它们能瞬间改变体色、快速学习环境,这些特征让科学家们长期关注它们的认知能力。不过,近年的研究发现,乌贼的“聪明”并不是从出生后才开始显现的——在它们还未孵化、仍处于卵囊中的时候,就已经表现出一定的学习能力。


乌贼属于底栖产卵的动物。雌性通常会把一串串卵黏附在海底的硬质物体上,比如岩石、珊瑚或渔具。最常见的普通乌贼(Sepia officinalis)产下的卵是黑色的,因为雌性在产卵时会释放墨汁,让卵囊被染成深色。这层“墨壳”,可以起到掩护作用,帮助卵囊在复杂的海底环境中不那么显眼,同时可能具备一定的抗菌功能。


图片▲上图:乌贼的卵。©摄影:王敏幹(John MK Wong)摄于2025年11月初 | 海潮天下


与之不同的是,法老乌贼(Sepia pharaonis)的卵囊几乎是透明的,这给科学研究带来了便利——透明的外壳让科学家能直接观察胚胎发育的全过程。


正是利用这种透明卵囊,研究人员发现了一件有趣的事:乌贼的胚胎在孵化前就能感知外界刺激,甚至能通过经验建立关联。换句话说,它们在“蛋”里就能学习。


以法老乌贼(S. pharaonis)和普通乌贼(S. officinalis)为对象的实验中,科学家给胚胎同时呈现两种信号——一种是代表威胁的墨汁(化学警报),另一种是无害鱼类(实验中使用的是非捕食性鱼)。几天后,当胚胎再次看到这种鱼时,即便没有墨汁,它们也表现出了防御反应,比如呼吸减慢或保持静止。这说明乌贼胚胎可以通过联想学习,将某个中性刺激与危险联系起来。这种学习能力在动物胚胎中相当罕见。


不过,乌贼的卵囊世界,并不只是一个安全的“学习空间”。环境污染正在悄然影响它们的发育。


意大利研究人员在中亚得里亚海(Central Adriatic Sea)的采样中,首次在普通乌贼的卵黄和胚胎中检测到了微塑料。这些微小颗粒甚至进入了胚胎的组织。在微塑料浓度较高的区域,孵化出来的小乌贼体型往往更小。虽然目前的研究尚不能完全确定微塑料是否直接导致了这些差异,但这一发现说明,污染已经深入到生命发育的最早阶段。这就让人不得不重新审视微塑料对海洋生态系统的潜在影响了。


图片▲上图:悉尼港附近海域,体型巨大的巨型澳大利亚墨斗鱼(Ascarosepion apama)。这种乌贼的雄性会进行激烈的群体竞争,以争夺雌性的交配权。摄影: Ben Jobson/inaturalist(CC BY 4.0)


对了,我们一般说的“乌贼”,是中文俗称,通常指乌贼科(Sepiidae)的动物,也就是英语里的“cuttlefish”。乌贼科隶属于头足纲(Cephalopoda)、十腕目(Sepiida),与章鱼(Octopoda)和鱿鱼(Teuthida)是近亲。根据2024年世界海洋物种名录WoRMS及相关分类数据库),乌贼科共包含约9个属(genus),已确认有效种约120种左右。当然了,不同资料略有出入,一些分类学家把其中几种视为亚种或同物种变种,基本上范围一般在100~130种之间,这个数据应该还是比较靠谱的。


图片乌贼是活动能力强、代谢率高的生物。它们靠血液中的含铜蛋白(血蓝蛋白)来运输氧气。▲上图:阿布扎比海洋世界(SeaWorld)的一只乌贼。©Linda Wong 摄影 | 海潮天下(Marine Biodiversity)

乌贼的一生,并不漫长,大多数种类的寿命只有一到两年的样子。尽管生命短暂,它们的生命周期却极具代表性,浓缩了头足类动物繁殖、竞争与衰老的全部过程。乌贼从卵中孵化时,体长仅约6毫米,但已经拥有与成体相似的外形和功能。孵化两个月后,它们的体长可达25毫米左右,已经能独立捕食和活动。它们的生长速度很快,一般在5个月左右,就进入了性成熟阶段,然后开始积极参与繁殖。


与此同时,科学界也在关注气候变化带来的另一种威胁——海洋酸化(Ocean Acidification)


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图片上图:《1-2年寿命+2个月胚胎期,乌贼如何扛住PH7.43的酸化压力?》这个研究中,普通乌贼(Sepia officinalis)的卵和幼体在五种不同pH值(8.08、7.82、7.65、7.54、7.43)条件下的实验示意图。实验测量了以下关键指标:卵在最后胚胎阶段(第30期)的表面积和重量、孵化成功率、新生幼体的大小和重量、10日龄幼体的呼吸作用和生长情况,以及这三个发育阶段乌贼的1H核磁共振(NMR)谱。通过这些测量,研究人员旨在探究海洋酸化对乌贼早期生命阶段的影响。图源:MINET, Antoine, et al.(2025)


随着二氧化碳浓度上升,海水的酸碱平衡正在发生变化。许多海洋动物在酸化环境下的繁殖能力都会受到影响。好玩的是,但对于普通乌贼来说,实验结果却显示出一定的耐受力。


图片▲上图:乌贼(头足类动物)的内壳,也被称为海螵蛸。乌贼的内壳是其身体的重要结构,呈扁平长椭圆形、质地轻薄且有层状纹理,主要由碳酸钙构成,具有支持身体、调节浮力的作用。在分类学上,它属于乌贼的骨骼部分,不同种类的乌贼内壳在形状、大小上会有差异。©Linda Wong 摄影 | 海潮天下(Marine Biodiversity)


曾经有研究人员在模拟未来高浓度二氧化碳环境(约1000 μatm)的条件下培养乌贼卵,发现胚胎的发育速度、孵化成功率以及孵化后早期的生长表现都没有显著变化。一个合理的解释是,乌贼的卵囊内部本身就是一个二氧化碳浓度相对较高的小环境,胚胎长期在这种条件下发育,因而对外部酸化有一定的适应能力。


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由于乌贼具有快速的生命周期、较强的生理调节能力以及缺乏钙化外壳,有研究推测,在全球变暖和海洋酸化的双重压力下,它们可能比生长缓慢的鱼类和依赖钙化的物种具有一定的生态适应优势。比如,如果它们的捕食者或竞争者(如某些鱼类)因酸化而种群数量下降,那么,乌贼反而可能在某些地区占据更主导的生态位了。不过这种“优势”是相对的,总的来说,海洋酸化对于海洋生物多样性的影响是深远的。

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文 | 王海诗

编辑 | 海潮君

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【参考资料】

https://www.heraldtribune.com/story/news/local/sarasota/2025/03/09/mote-coral-gene-bank-boosts-diversity-in-coral-restoration-efforts/81606844007

https://mote.org/location/sarasota-aquaculture-park/