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《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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鲸为什么能长这么大

2018-01-12 19:03:00

  蓝鲸是地球上最大的动物,却以最渺小的磷虾为食。它们行动诡秘,生物学家追踪百年,至今没有发现它们生殖的秘密,而它们重返海洋的进化之谜,更是充满传奇色彩。

  在没有发现蓝鲸之前,科学家认为一种名叫阿根廷龙的恐龙曾经是地球上最大的动物。化石复原证明,阿根廷龙可以长到90吨重,与人类相比,它当然是庞然大物了。但与蓝鲸比就小巫见大巫了,不值一提了。

  人类目睹最大的蓝鲸体长超过30米,体重高达180吨。它的心脏和一辆小汽车一样大,巨大的口腔能容纳50个人,婴儿可以在它的管状动脉里自由爬行。刚出生的幼鲸比一头成年大象还重,一天就要喝下400升母乳,一昼夜可增加90千克体重……

  鲸是海洋哺乳动物,不是鱼

  鲸不是鱼。在动物进化和分类上,鲸比鱼高级得多,也聪明得多。鱼是卵生,鲸是胎生,幼鲸吃奶,还有少许毛发。鱼靠鳃在水中呼吸,鲸用肺呼吸,鼻孔在头的上部,每间隔数十秒至数十分钟就要浮出水面呼吸一次。“鲸鱼”这个俗称很不恰当,尽管它们是哺乳动物中的另类。

  鲸的种类很多,总的来说可以分为两大类:一类是须鲸,没有牙齿;另一类是齿鲸,有锋利的牙齿。须鲸主要吃磷虾和小鱼。它们猎食的方式很特别,无须刻意捕猎。在磷虾聚集的南冰洋,它们在海洋里游动时,张开大嘴,把海水连同磷虾小鱼一齐吞进嘴里,然后闭上嘴,把海水从须板中间过滤出来,留下的磷虾小鱼就被吞进肚子里,一顿就能吃掉一吨的食物。齿鲸主要吃大鱼和海兽,比如虎鲸以海豹、海象为食,还喜欢吃须鲸的舌头。在须鲸的进食地,经常漂浮着被虎鲸吃掉舌头的座头鲸或蓝鲸的尸体。因而人类将虎鲸称为“杀人鲸”,其实它们与人类遭遇的可能性微乎其微,更不会专以人类为食了。

  鲸为什么能长得如此之大,让地球上的其他生物都望尘莫及呢?

  巨型身体,缘自奇异的进化

  第一批勇于冒险的海洋生物在3.65亿年前登上陆地,树起了脊椎动物的旗帜。经过漫长进化后,哺乳动物应运而生。6500万年前,恐龙灭绝后,在哺乳动物即将繁盛的关键时刻,个别家伙竟然逆潮流而动,萌生了重返海洋家园的念头,并很快付诸行动。它们就是鲸类的先祖——红鲸,这是一种以海洋鱼类为食,尚可进行陆地短途行走的准鲸。

  再往前追溯,鲸是从一种叫中兽,外形似牛犊一样的哺乳动物进化而来的。DNA检测证明,鲸的基因与骆驼或牛的基因最接近。

  人类早在亚里士多德时代就发现了鲸、豚等海洋哺乳动物与鱼类的明显区别,也一直试图揭开它们的进化之谜。直到最近,空白的疑点才逐渐被还原再现。

  美国密执安大学古生物学家菲利普·金格理西是美国,也是世界顶尖的鲸研究专家。用他的话说,鲸向海洋的迁徙是生物进化史上的一次超越性变异。它们为什么在已经具备了在陆地生活的器官和能力,也经历了漫长的陆地生活后重返大海呢?而且只用1000万年,它们就完成了历经亿万年练就的逆向进化。头骨化石证明,在中兽之后,红鲸之前,鲸经历了较长的“游走鲸”阶段。那时的它们以海洋生物为食,也可以在陆地上行走。它们的体型与今天的海狮差不多,是典型的两栖动物,也是鲸的祖先与现代鲸之间的重要过渡。

  而菲利普·金格理西发现的红鲸化石表明,它们绝大多数时间生活在海里,虽然还能在陆地作短暂停留,但它们的后肢越发短小,紧贴在身体两侧,已经无法在游动时提供一点动力了。而此时它们的脊骨已经变得更加自由松散,可以像现代鲸一样上下运动了,这就可以帮助它的水平尾叶有力地击水,以推动身体前进。它们的身体形状也更接近流线型。

  鲸是利用进化机遇的高手

  大约3000万年前,鲸基本完成了重归大海的所有逆向进化,成为一种成功的海洋生物。它们从海洋生物到四足哺乳动物,耗费了几亿年,而从四足哺乳动物还原回海洋生物,仅用了1000万年,这从进化史的角度上说,几乎等于没用什么时间。

  鲸的这种突击式进化,是否与它们的基因和体量有着某种内在的联系呢?事实证明,它们能有日后的巨无霸身材,的确与抓住那次短暂的进化机遇,义无反顾地重返海洋故乡密切相关。可以这么说,一旦错失那次进化机遇,鲸,也就不能称其为鲸了。

  现代科学证明,生物的体量和寿命的长短,是由遗传基因和环境因素共同决定的。鲸之所以能长到上百吨,是因为海水的浮力极大地抵消了巨大体型带来的体重问题,再加上鲸的特有基因,才使它成为地球上体型最大的海洋哺乳动物。

  再来看看人类超级巨胖们的悲惨经历,自由行动成为他们最困难,也是最大的挑战。可见想要超越基因赋予我们的正常体重,是一件多么痛苦而危险的事情。

  菲利普·金格理西表示,决定鲸祖先重返海洋的主要原因是食物,是大海蕴藏着的唾手可得的丰富食物。这就像我们人类祖先吃光树上的果子后,不得不来到陆地上觅食一样。鲸和类人猿都不会意识到,自己的本能行为可能与物种进化扯上关系。

  “有意思的是,食物的选择的确在鲸的进化方面起着很大作用。只吃磷虾小鱼的须鲸体型较大,如蓝鲸和座头鲸;而像虎鲸等齿鲸的体型就小很多了,颇费周折的猎食活动,会消耗它们体内的一部分能量,导致它们不可能长得太大。”金格理西补充道。

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