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2019-03-01沉積物中的時空膠囊─魚類耳石 591 期

Author 作者 林千翔/東海大學生命科學系、東海大學生態與 環境研究中心。

魚類耳石

許多愛吃魚頭的人或許曾經注意過魚頭裡那2 顆堅硬、潔白的小石子,特別是在啃黃魚時,得要特別小心別把牙齒咬壞,那2 顆碳酸鈣組成的石子,就是魚耳石。

一般人可能從未想像過,但是魚類和其他陸生生物一樣具有內耳的構造,對聲音也很敏感。在硬骨魚類中,牠們的左右內耳裡其實有3 對固結成塊的耳石能接收聲波和保持平衡(圖一)。有趣的是,不同的魚類類群對應的耳石形狀也不同(圖二),而同一種魚的耳石大小和魚體大小也有正相關係,因此配合完整的比對標本,只要對耳石的形態進行詳細的分類與鑑定,便能夠知道是屬於哪種魚類的耳石。這種耳石形態與魚類分類群的專一性,就好比以鯊魚或哺乳動物牙齒做分類研究。


圖一:耳石在魚頭顱內(a)和內耳內(b 及c)的位置圖示。b 為硬骨魚內耳;c 為
骨鰾魚內耳。(改自Lin and Chang, 2012)

 

圖二:形態各異的魚類耳石。(未依比例,改自Lin and Chang, 2012)

為什麼只有硬骨魚類演化出大而固結成塊的耳石,其他脊椎動物則只有功能相似的細小、散狀耳砂(otoconia)?不同魚類為何具有不同形狀的耳石?這些問題的答案至今尚未明朗,科學家相信一部分原因與生物礦化、硬骨魚基因體複製事件(teleost-specific genome duplication event)等有關聯。同為碳酸鹽礦物,以霰石晶體為主的硬骨魚耳石相較於鳥類、哺乳類的方解石耳砂,更有利於形成大而固結的耳石。硬骨魚基因體複製事件則為魚類耳石形態的多樣性提供基本素材,隨魚類佔據形形色色的生態棲位逐漸演進其適合的聽覺能力(聲音頻率),伴隨此過程的,是由原本只具原始特徵的橢圓形耳石演變至具有豐富多樣形狀的耳石。

古生物學中的耳石

從文獻的歷史來談,希臘哲人亞里斯多德的著作《動物歷史》(History of Animals)中便有針對魚類耳石進行描述的字句。
而利用耳石形態做分類學的研究,則可追溯到19 世紀末德國古生物學家高肯(Ernst Koken)的研究報告,其內文就詳盡地將德國北部漸新世化石耳石做分類與描述。耳石在古生物學中的角色自此延續至今,其形態學研究還擴展到考古學、魚類系統分類學及攝食生態學等領域。當然,談到魚類耳石研究,自然要提到耳石定齡學、微化學等研究在漁業管理、魚類生活史解析上的應用,這都是近年發展最迅速、最受注目的魚類耳石研究項目。

回到耳石形態與古生物學,只要能夠分類鑑定沉積物中的化石耳石,便可重建一特定時空的魚類群聚構造,此群聚構造資料包含物種的組成及相對豐度,甚至也包括跟耳石、魚體大小有關的族群結構,因此耳石在古魚類學的研究上佔有相當重要的分量。......【更多內容請閱讀科學月刊第591期】