對於大多數生存在熱帶或亞熱帶等地區的動植物來說，南極絕對是一個生命的禁區，那裡常年狂風呼嘯，極度寒冷，該大陸覆蓋著一千多米厚的冰蓋。然而，在海浪之下下，南極周圍的南大洋充滿了生物多樣性：充滿活力的海冰藻類和藍藻、成群結隊的磷蝦和甲殼類動物、茂盛的海帶森林、巨大的極地海蜘蛛和海綿、鯨莢和豐富的南極魚類。
這些魚類在南大洋9000種已知海洋物種的食物網中起著至關重要的作用，但它們在零度以下的避風港中可能處於危險之中。2021年的一項氣候分析假設，到2050年，南極大陸架的一些地區將至少變暖1攝氏度。
弗吉尼亞理工學院弗雷林生物醫學研究所的研究人員在《PLOS ONE》上發表了一項新的研究，描述了兩種南極魚類對南極變暖作出的反應。
黑鰭冰魚
該研究團隊由弗吉尼亞理工大學的邁克爾·弗裡德蘭德（Michael Friedlander）領導，觀察到這兩個物種對逐漸變暖的反應是一系列複雜的行為動作，包括扇動和張開鰭、在水面呼吸、類似驚嚇的行為，以及短暫的交替運動和休息。
研究小組發現，南極魚類透過物種特有的運動和呼吸反應增強呼吸，從而補償不斷增加的代謝需求，顯示出對環境變化和可能對全球變暖的恢復力。環境變暖給魚類帶來了多方面的挑戰，包括中樞神經系統和骨骼肌和心肌等靶組織的溫度升高，但呼吸過程中透過鰓的水中溶解氧的可用性降低。
而這些發現表明，南極魚類在極端條件下，它們可能在行為上有所適應，但環境變暖對它們的捕食習慣、食物供應和繁殖力的影響知之甚少。這些行為表現表明，這些魚類具有強大的生理變化能力，能夠在環境變化中生存。
經過數百萬年的與世隔絕，被南極繞極洋流圍困的世界其他地區，南大洋的魚類物種已經很好地適應了寒冷的生態系統。
繞極洋流
黑鰭冰魚，團隊研究的兩個物種之一，擁有獨特的乳白色血液。這些魚類是為數不多的缺乏血紅蛋白的脊椎動物之一。血紅蛋白是紅細胞中的一種分子，能有效地從陸地脊椎動物的肺或水生脊椎動物的鰓中攜帶氧氣，並貫穿全身組織。相反，黑鰭冰魚的身體把氧氣溶解在血漿中，其攜氧量約為血紅蛋白的10%。
黑鰭冰魚
這種機制使氧氣更易溶於冷水，使冰魚能夠在南大洋茁壯成長。然而，隨著水溫的升高，這些物種的代謝需求增加，可能使白血魚更容易受到全球變暖的影響。為了驗證這一假設，研究小組在一個氣候控制的海岸線實驗室中檢查了五個白血的黑鰭冰魚標本和五個紅血的黑巖鱈標本，他們直接從南大洋獲得海水並在實驗室中逐漸加熱。
這些魚在被轉移到實驗池之前已經適應了實驗室條件，在實驗池中，水溫以每小時3度的速度從-1.8攝氏度上升到13攝氏度。研究人員捕獲了大量的錄影，使他們能夠檢查和量化魚類的運動、呼吸頻率、在水箱中的動作和鰭的運動。
隨著水溫的升高，白血的黑鰭冰魚表現出強烈的胸鰭扇動——這是之前在冰魚護卵期間觀察到的一種行為，研究人員認為這可能有助於促進呼吸。相反，根據研究人員的說法，紅血魚採用了複雜的動作，包括胸鰭扇動和張開，然後是像驚嚇一樣的C形轉彎，這可能會增加鰓的氧氣透過量。
黑巖鱈
雖然研究小組觀察到，不管是白血的黑鰭冰魚還是紅血的黑巖鱈，南極低溫魚類表現出非凡的能力來抵禦急性熱應激，但研究人員警告說，這些脆弱物種仍然需要保護。在七八十年代，由於不受管制的商業捕撈，南大洋有嚴重過度開發的歷史。這些活動使一些魚類物種的數量嚴重減少，以至於它們的恢復前景仍然不明朗。
如果不加以管制，人類活動可能造成不可逆轉的損害，不僅影響冰魚，還影響南極食物網中的許多其他物種。透過現在進行這些型別的原理驗證實驗，開始瞭解處於風險中的物種的生理機能，我們可以開始對氣候變化可能引發的複雜生態系統內的擾動型別，以及單個物種的保護和適應能力型別作出更明智的預測部署。
