七鳃鳗的生态智慧：可变性别比与生态平衡

刘中帅 北京理工大学 集成电路与电子学院 电子科学与技术（全英文）

陈芸怡 北京理工大学 自动化学院 自动化

王昱力 北京理工大学 自动化学院 自动化

一、七鳃鳗，诡异而可爱的活化石朋友

请看这条细长滑溜的小鱼，你是否觉得他的形体可爱灵动？

可爱的七鳃鳗（1）

那请再看另一个视角：

诡异的七鳃鳗（2）

吓！多么骇人而诡异的巨口，坚硬锋利的牙齿仿佛能瞬间切断任何物质！

这条诡异又可爱的小鱼便是本篇文章的主角，七鳃鳗，英文名lamprey，学名Lampetra japonica，属于无颌动物亚门圆口纲的一种动物[1]。它们的身体细长，呈鳗形，背上有一条长长的背鳍，向后延伸至尾端并环绕尾部形成尾鳍。七鳃鳗的皮肤裸露，表面光滑无鳞；嘴呈圆筒形，没有上下颌，但口内有锋利的牙齿。七鳃鳗的鼻孔后方皮下有圆口纲特有的松果眼，而在眼睛的后方、身体两侧各有7个略成椭圆形的鳃孔，这便是其名“七鳃鳗”的由来。

七鳃鳗的身体结构（3）

七鳃鳗是大自然中名副其实的“活化石”，其起源可以追溯到约5亿年前[1]。在那个遥远的时代，地球上的生命形态迥异于今日，七鳃鳗的祖先就已经在古老的海洋中游弋。因此，我们可以亲切地称呼七鳃鳗为“诡异而可爱的‘活化石’朋友”！

而我们的这位朋友则是生态系统中可怕的捕食者与“寄生虫”[2]：海七鳃鳗生活在湖泊或海洋栖息地，变态一段时间后溯江进行产卵洄游，在这个过程中，幼体可以独立生活，以浮游动物为食；成体寄生在其他鱼类体上，常以吸盘吸附在其他鱼体上，吸食其血肉。此外，淡水七鳃鳗则是由海洋寄生型祖先繁衍而来，依靠捕食独立生活，并终生囿于淡水[3]。下图详细讲解了海七鳃鳗的生命历程：

七鳃鳗的生命历程（4）

二、可变性别比，蕴含生态智慧

水中的生活并不总是安全的，七鳃鳗要面对人类主动的捕杀，承受人类对水体的污染、躲避捕食它的敌对生物、关注影响食物数量与七鳃鳗生长速率的水温变化。作为捕猎与寄生能力出众但自我保护能力欠佳的物种，七鳃鳗能在5亿年的时间长河里生生不息，靠的便是它充满生态智慧的可变性别比！

为了更好适应环境变化，及时调整繁殖策略以保存或扩增种群，七鳃鳗在资源匮乏、生存压力大的环境中采取了一系列适应性措施[4]。在食物供应不足、危害因素较多、生长率较低的恶劣环境中，七鳃鳗倾向于减少雌性比例，以此减少繁殖数量，避免过多的后代在资源有限的环境中竞争生存。同时，通过提升雄性比例，确保质量较高的雄性有机会繁殖，从而提升繁殖质量，增强后代的生存能力。

相反，在食物供应充足、生长条件良好的环境中，七鳃鳗则会提升雌性比例，增加繁殖数量，以促进种群的快速扩张。这种策略使得七鳃鳗能够在资源丰富的环境中最大化其繁殖潜力，确保种群数量的稳定增长。

这种灵活的性别比调整机制，不仅反映了七鳃鳗对环境变化的敏感性，也展示了它们在漫长的进化过程中形成的独特生存策略。通过这种方式，七鳃鳗能够在不断变化的自然环境中保持种群的稳定和持续繁衍，从而在地球生物多样性史上占据了一席之地……

寄生形态的七鳃鳗（5）

三、揭秘可变性别比深层智慧

七鳃鳗独特的生存策略为整个种群的发展繁衍带来了无限的可能性，这种对环境变化的快速响应能力深远的生态智慧意义非凡。

一方面，可变性别比使七鳃鳗抵抗恶劣环境的能力大幅增强。适应性调节性别比例可以让七鳃鳗种群更有效地适应不同的环境条件，特别是食物资源的可用性。在食物供应较少、环境危害较大的恶劣环境的环境中，较高的雄性比例可能有助于减少对有限资源的总体需求，因为雌性通常需要更多的资源来繁殖[4]。

在包括物理化学因素、敌对生物等恶劣环境下，适应性的种群数量使得种群抵抗恶劣环境、得以维系的能力较强。

另一方面，适应性调节性别比例可以让七鳃鳗种群在不同的环境中保持一定的遗传多样性，不同的性别比例导致不同的自然选择压力，从而影响基因的变异和重组[5]。

然而，适应性调节性别比例可能导致七鳃鳗种群在某些环境中出现性别失衡，从而不适应环境变化，特别是快速或剧烈的环境变化，因为性别比例的调节可能需要一定的时间和代价。环境危害突然增大的过程中，七鳃鳗种群未能及时调整性别比，仍采取适于繁殖的策略，可能导致种群受到重创。，在这样的生殖策略影响下，雄性容易陷入过度竞争的状态，使得竞争压力增大[5]。

七鳃鳗（6）

四、生态智慧，改变自然

七鳃鳗作为生态系统的消费者，对其他生物进行捕食与寄生，同时通过制造巢穴、产卵等方式改变生态系统的环境，进而影响整个大的生态系统。性别比例变化会导致海七鳃鳗自身种群数量与结构发生变化，亦导致其对环境的影响水平发生改变。这样的改变涉及更广泛的生态系统范围，也势必影响生态系统的稳定性。

我们可以发现，性别比例的变化可能导致资源利用效率的变化，影响生态系统中资源的分配和利用。在实验室的记录中[4]，雌性七鳃鳗为了生育，需要更多的能量，对资源的需求量大，综合来看，雌性对资源的消耗更高，在相同数量的情况下，更高的雄性性别比例使七鳃鳗种群对于资源的消耗率更低，更有利于一级消费者的生存，利于食物资源的累积。

其次，七鳃鳗在食物链中处于关键位置，因此它们的性别比例调整在无形中维护了生态系统的平衡。作为中间消费者，七鳃鳗数量变化直接影响上下级消费者数量变化，通过控制繁殖数量，七鳃鳗能够减少对环境的压力，避免因过度消耗资源而导致的生态崩溃。同时，这种策略也为其他生物提供了生存的空间，促进了生态多样性的维持。

七鳃鳗的生态智慧不仅对生物学家来说是一个研究的宝库，也为我们提供了关于如何更好地与自然和谐共存的启示。在当前全球生态环境面临诸多挑战的背景下，七鳃鳗的生存策略提醒我们，生物多样性的保护和可持续发展是自然界的重要基石。

与自然和谐共生（7）

五、结语：生态智慧与未来共生

七鳃鳗的可变性别比策略不仅是其生存的智慧，更是自然选择和进化的杰作。这种独特的生殖策略使得七鳃鳗能够在恶劣的环境中稳定种群，保证了其在地球上数亿年的生存。它们通过调整性别比例来应对资源的变化，展现了一种非凡的适应能力，这不仅保证了七鳃鳗自身的繁衍，也为生态系统的平衡贡献了力量。

正是这样的策略，让七鳃鳗在自然界的残酷竞争中屹立不倒，成为了一个独特的生物学现象。它们的存在不仅丰富了我们对生物多样性的认识，更是用灵活机智的可变性别比教授了人类关于生物与自然和谐共生的宝贵智慧。

我们应当深刻理解这位诡异而可爱的朋友——七鳃鳗传达的生态智慧，并将这种智慧应用到保护生物多样性和维护生态平衡的实践中。这不仅仅是关于理解一个古老物种的问题，更是关于如何维护我们共享的地球家园的平衡和多样性，如何采取积极措施保护自然环境，确保地球上的每一个物种都能拥有充满可能性的未来的重要话题。

参考文献

[1]朱医高，李军，逄越，李庆伟.七鳃鳗：生物进化和疾病研究的重要模式动物[J].遗传,2020,第42卷(9): 847-857

[2]Quintella B R, Clemens B J, Sutton T M, et al. At-sea feeding ecology of parasitic lampreys[J]. Journal of Great Lakes Research, 2021, 47: S72-S89.

[3]七鳃鳗三期生命史亿年前已存在[N].科技日报,2014.10.15

[4] Madenjian C P, Johnson N S, Binder T R, et al. Polychlorinated biphenyl concentrations and activity of sea lamprey Petromyzon marinus vary by sex[J]. Archives of environmental contamination and toxicology, 2013, 65: 693-703.

[5]Docker M F, Bravener G A, Garroway C J, et al. A review of sea lamprey dispersal and population structure in the Great Lakes and the implications for control[J]. Journal of Great Lakes Research, 2021, 47: S549-S569.

图片来源

（1）https://www.flickr.com/photos/usfwspacific/7129321887，基于CC BY-SA 2.0获得图片非商用授权

（2）https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sea_lamprey_%288741578394%29.jpg，基于CC BY-SA 2.0获得图片非商用授权

（3）https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lamprey_anatomy.png，基于CC BY-SA 2.0获得图片非商用授权

（4）作者自制

（5）https://pxhere.com/en/photo/461951，已获得个人与商业用途授权

（6）https://www.flickr.com/photos/usfwspacific/6983236696，基于CC BY-SA 2.0获得图片非商用授权

（7）https://www.pexels.com/photo/photo-of-sea-animals-near-coral-reef-3306259/，无版权图片

来源: 北京理工大学