潘柏愷、吳育昇
氣候變遷是近年來人類所面臨的重大議題；這其中包含了溫室效應導致海水溫度升高。海洋暖化的影響，也確實引起了生產者(動物與植物浮游生物、微藻與大型藻類等)和水生動物生長速度，以及營養狀態、熱耐受性、氧氣供應或食物利用等變異，這些變異限制了水生生生物生長和生產等生理過程；水溫升高亦會增加異營生物基礎代謝率並增加呼吸需求，降低耗氧活動(掠食、逃跑或消化等)等行為，且使生長和繁殖所需的能量降低，例如：北太平洋海域太平洋鮭魚，因海水溫度升高，導致生理代謝、呼吸速率和能量需求增加，且水溫升高導致水中溶氧濃度含量降低，導致太平洋鮭魚能量需求量大於所能攝取的營養能量，因此被認為是太平洋地區鮭魚生長、存活率和產卵成功率降低的原因之一。
魚類應對環境變化的能力，主要是透過生理系統的活化、防禦機制的能量和基質重新分配，誘導行為的改變，進而適應或避免環境威脅。這些反應相關生理機制，主要包括兩個神經內分泌途徑：下視丘-腦下垂體-腎上腺軸(Hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA axis)和腦-交感神經-嗜鉻細胞(Brain-sympathetic-chromaffin cell, BSC)，分別負責皮質醇(cortisol)和兒茶酚胺(catecholamine)的產生和釋放。
環境溫度升高會導致魚類兒茶酚胺和皮質醇的分泌，所釋放出來的兒茶酚胺和皮質醇亦為監測魚類是否受到緊迫壓力的指標之一。熱緊迫環境下，多種魚類都有發現其皮質醇升高情形，且血液分析上也會產生變化，產生免疫系統調節失衡。在細胞層級顯示，熱休克蛋白(heat shock proteins)的釋放也會產生改變。先前研究證實，金頭鯛(Sparus aurata)適應溫度為18℃~26℃間，將其飼養在高溫環境下，會使水體中溶氧量降低，導致魚類缺氧進而影響生理機制，使魚類免疫功能下降，增加病原體感染風險，提高發炎反應機率；因在高溫環境下魚類新陳代謝率會提升，導致成長能量消耗增加，繼而影響抵抗病原體的能力。金頭鯛飼養在26℃和30℃時，發現肌肉中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase)和過氧化氫酶(catalase)的濃度未顯著升高，表示飼養在極端溫度後，降低了氧化防禦能力。可能是由於魚隻超過適應的臨界溫度所產生緊迫作用，抑制了生理抗氧化防禦機制。除了高溫導致氧化緊迫外，26℃以上飼養的金頭鯛也會引發發炎反應，其中IkBα磷酸化、腫瘤壞死因子(Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α)和介白素-6(Interleukin-6, IL-6)等發炎反應相關因子濃度上升；且IkBα的磷酸化活化NF-κB(Nuclear factor-κB)路徑，導致促發炎細胞因子的產生。
因此，魚類因物種或個體上的不同，對緊迫因子的適應程度有相當大的差異，對緊迫適應的差異性是否對於某些物種在未來氣候變遷加劇的情況下，具優勢或劣勢也還不了解，因此需要進行大量的研究，以得知未來環境熱緊迫壓力下對生態系統、捕撈漁業和水產養殖的影響。
作者簡介
潘柏愷 先生
水產養殖系學生
專長為天然物開發、水生生物細胞培養及細胞損傷機制