出品："SELF格致论道讲坛"公众号（ID：SELFtalks）
以下内容为中国科学院动物研究所赵亚辉演讲实录：
今天我想和大家一起聊一聊洞穴的故事，特别是那些隐藏在深邃黑暗背后的生命奇迹。
我们在过去的20多年时间里，几乎每年都会在中国西南喀斯特的地方进行洞穴生物考察。
我们工作的主要目的就是去发现那些珍稀濒危以及不为人类所知的隐藏的洞穴生物多样性。当然，这个过程也是刺激和危险、失望和兴奋相互交织的。
在我国西南的喀斯特地区，地表水实际上是非常匮乏的。但是与之相反，地下水却发育得非常好，形成了各种各样的水体形态。比如地下河流、地下湖泊、地下池塘，这些给洞穴鱼类的演化和适应辐射提供了非常好的条件。
洞穴或地下水系对于生物体来讲，属于一种极端的生活环境。你在洞穴里所能看到的就是无穷无尽、无边无际的黑暗。大家可以尝试闭上眼睛，体会一下在洞穴里可能遇到的一些问题。
你可能会寸步难移，因为你不知道前方是什么，也不知道后面是什么。你每走一步可能会掉到深渊里面去，也可能会碰到周围坚硬的石壁。
另外，在洞穴中食物从哪儿来？你怎么填饱肚子？再有，你不知道什么时候该睡觉了，不知道什么时候该起床了，不知道什么时候是冬天，不知道什么时候是夏天。
即便你有足够的勇气，试想一下自己是否可以在这样的环境里待上一个小时？待上一天？待上一个月？现在大家可以睁开眼睛来看一看我们今天要谈的主人公。它们实际上在这样的环境中已经至少生存了几百万年。
洞穴鱼类和洞穴生物的适应
要想在洞穴这样的环境中生存下去，洞穴里的生物必须演化出一些特殊的本领，这集中体现在它们的外部形态上，我们把这些叫作洞穴适应性的特征，主要包括两个方向，一个是退化，另外一个是特化。
从外形上可以看到，最为明显的是很多洞穴鱼类的眼睛呈现不同程度的退化。有的种类还保持着一对相对比较完整、功能也比较好的眼睛；有的则只剩下黑色的眼点；而有的鱼类连小黑点也不要了，眼睛从它们的外表上完全消失了。
我和同事针对中国洞穴鱼类眼睛的退化做过一系列的工作，我们发现洞穴鱼类眼睛的这种退化表现在不同的层次上，包括视网膜、晶状体以及视细胞的种类、大小、排布等都表现出非常复杂的退化现象。
另外一个比较典型的退化特征，就是洞穴鱼类的体色。很多洞穴鱼类的体色因为消退，从而形成了透明或者是半透明的身体状态。
如果想更好地在洞穴中生存下去，单靠退化的眼睛可是不成的。特化的功能和器官就显得非常重要了，比如很多洞穴生物倾向有一个延长的附肢。
对洞穴鱼类来说，它跟地表种相比有比较延长的胸鳍和腹鳍。这些相对延长的附肢可以让洞穴生物在运动的过程中增加感受周围环境的范围，使它们更好地在黑暗的环境中生存下去。
我们知道，很多鱼类都有侧线，侧线是一种物理感受器，可以帮助鱼类感受自己在水体中的相对位置，以及周围物理环境的一些信息。而很多种类的洞穴鱼类，侧线系统都是十分发达的。
在中国分布的一些洞穴鱼类当中，我们可以观察到它们头部的侧线管孔是非常复杂的。洞穴鱼类侧线系统的这些特点可以和仿生学相结合，应用在一些航行器上感受器的设计上面。
鱼类鼻子的构造和我们有差别，它的主要功能就是嗅觉。很多洞穴鱼类都有着非常发达的嗅觉器官，我们把洞穴鱼类的鼻子解剖下来，放到电子显微镜下，可以看到在嗅板上遍布着形态各异的嗅觉细胞以及相应的支撑细胞，这些对它们在洞穴中的生活是非常有意义的。
在中国的洞穴鱼类中，我们还观察到一个有意思的现象，就是有些种类在它们的头部和背部交界的地方形成了一个向前凸的角状的结构，有点像我们所说的龙。
通过显微CT进一步观察，我们发现这个角状结构实际上是由头部几个不同的骨骼组成在一起。在不同的种类中，我们发现这个角的形态也是多样的。
这个角状结构有可能在洞穴鱼类游泳过程中减少水体的阻力，从而进一步减少它们在游泳过程中消耗的能量；也有可能和脂代谢有关，可以说是一种洞穴适应，需要我们下一步做更多深入的研究。
部分中国洞穴鱼类在投被交界处形成前突的角状结构（摄影：赵亚辉）
遗憾的是，这些奇奇怪怪的鱼类，在我国北方基本上没有分布，它们主要分布在我国西南喀斯特地区，包括云南、贵州、广西的喀斯特地区。
我国有着世界上最大的连片的热带和亚热带喀斯特地貌，在这一片区域的地下孕育了非常丰富的洞穴。
这些洞穴环境也给洞穴鱼类的演化和适应辐射提供了得天独厚的条件。到目前为止，我们统计中国一共至少有150种洞穴鱼类，占中国整个淡水鱼类的11％左右。大概每10种中国的淡水鱼类中，就有一种具有洞穴生活的习性。
洞穴和洞穴生物需要保护
很多洞穴鱼类的分布范围是非常狭窄的，有些种类只分布在特定的洞穴或者特定的地下河中，这意味着如果这个洞穴被破坏了，这个物种可能就会遭受灭顶之灾。
我们在洞穴中发现一个有意思的现象，几个不同的物种经常生活在一起，我们叫同域分布，这也意味着这个洞穴如果被破坏之后，不仅是一个物种倒霉，可能受影响的是几个不同种类的洞穴鱼类。
但从另一个方向来讲，如果我们把其中一种鱼类保护好，受益的也将是更多的物种。
除了分布区狭窄之外，很多洞穴鱼类的种群数量也非常低。极低的种群数量，加上分布区又那么狭窄，使得绝大多数的洞穴鱼类都非常容易受到人类活动的扰动而濒危。
提到人类在洞穴中的活动，可能比较快的映入大家脑海中的就是旅游的洞穴。旅游洞穴里通常铺设了大量的灯光，修建了很多的步道，方便游客进出。
这样频繁的进出以及灯光的照射对洞穴生物来讲是一个重大的影响，我们也去过一些这样的洞穴进行考察，除了那些奇奇怪怪的钟乳石之外，洞穴生物很难在这样的环境中生存。
盗采钟乳石的现象也很常见，巨大的钟乳石被运出洞穴之外，给游人作观赏用，它的背后可能有大量其他的钟乳石被盗采而运不出洞穴来，这也给洞穴生物的生存带来威胁。
在西南喀斯特地区，地表水资源是非常匮乏，所以当地居民不得不大量利用地下水，因此洞穴里铺设了很多管道，使用抽水机随时抽水。
对洞穴地下水资源进一步开发利用，还会在洞穴里面修建一些小型水坝，从而会形成小的水库，这样就改变了洞穴河流的自然节律，进而改变了洞穴的微生境，洞穴鱼类对这种环境改变是非常敏感的。
人类的生产生活所产生的垃圾、污染，以及农田释放的化肥、杀虫剂等，最终都要流到洞穴里，这些也会对洞穴鱼类产生间接的影响。
此外，人类对洞穴的利用是多方面的，比如在洞穴里盖房子、修建公路等。
石灰岩是水泥的重要来源，除了建筑之外，石灰岩对其他的工业领域，比如食品、造纸，甚至环保都有重要的意义，对石灰岩需求的不断扩大使得石灰岩的开采在喀斯特地区非常普遍，很多石山在很短的时间内就可能被夷平，其中的洞穴系统就可能遭到彻底破坏，有些洞穴种类很可能在我们认识和记录它们之前，就已经从这个地球上消失了。
这些洞穴生物生活在我们的视线之外，所以它们的消失也不为我们所察觉。
未来我们还会进一步做更多的洞穴考察工作，除了发现一些新的物种之外，我还希望我们的工作能为未来的洞穴生物保护提供重要的支撑。我们会继续享受着刺激与危险、失望与兴奋相交织的探洞过程。
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