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古生物特别篇鲸的进化史

来源:查理九世 时间:2021/12/21

图:座头鲸

鲸,作为罕见的水生哺乳动物,其进化史也同样十分独特。以下图为概览,本文将逐个介绍鲸的进化史中的重要阶段。

阶段一:陆生祖先

中兽类与古偶蹄兽是熊犬科的两个分支。鲸鱼的陆地祖先被大致划定于这两者之间,而具体是哪一种仍旧存在争议。

中兽类

自恐龙灭绝后出现的的第一种哺乳类食肉动物。它们常被称为‘拥有蹄子的狼’,非常擅长于奔跑。但由于无法适应始新世末期的气候变化,在这个时间段前后快速走向消亡。

古偶蹄兽

体型与猪较为接近,它们的后裔也持续延申至现代。四肢修长,善于奔跑,以森林里的植物为食。而由于它们在当时的发展远不如奇蹄兽成熟,它们能获得的食物也十分有限。

阶段二:巴基斯坦古鲸

已知最古老的鲸类。因被发现的地点位于巴基斯坦境内得名。它们还保留着陆生哺乳动物的特质:体型像狼,头部呈长圆锥形,四脚着地,有一条细长的尾巴,全身长有毛。而它们的耳骨位置、中耳的折叠情况及臼齿上小齿的排列,都是与现今鲸鱼相似。由于还未拥有水生生物的必要特征,它们主要生活在浅海或大的湖泊岸边的陆地上,以捕食小型动物,鱼类与部分植物为生。

阶段三:游走鲸/陆行鲸

游走鲸,又名陆行鲸,长约3米,头大,吻突长,眼位于头部背侧面。头、颈部的肌肉强大,牙齿突出。前肢短,趾端保留着短蹄。长桨状的后肢可在水中划水,并通过垂直摆动背部游泳。

虽然其名为“陆行鲸”,但更多研究成果表明它们是纯水生动物。

对它牙齿中化学成分的分析显示游走鲸有时饮用海水,有时饮用淡水。它们拥有和鄂鱼相近的猎食方式:会用下颚咬住猎物,通过大幅度动作将其拖入水中淹死或扯成碎块。

游走鲸没有外耳,而其围耳骨的结构使其可以在水中听声。它的鼻具同样具有可以潜入水中的特征。另外,它的牙齿亦与现代鲸的牙齿相似

同位素分析可以帮助我们了解已经灭绝的生物的栖息地

游走鲸之后进化出来的鲸,其骨骼中海水氧同位素的含量更高,这表明它们是生活在浅海中,并且和现代鲸一样能够饮用海水。

随着鲸的进化,其鼻孔的位置越来越靠后,这个进化趋势一直持续到现代鲸,其“喷水孔”位于头顶眼睛的上方。

阶段四:罗德侯鲸

罗德侯鲸,是鲸从陆地进入海洋生活的又一过渡性物种。它们的后臀、脊椎与后肢融合一起,特别是后肢大而有蹼,犹如船桨,尾巴也变得强壮,更加适应了水中的生活。它们能够直接引用海水,并依靠特殊的耳骨构造躲避鲨鱼的捕猎。

阶段五:龙王鲸+矛齿鲸

罗德侯鲸的后裔分化为两种不同的形态:龙王鲸和矛齿鲸。

龙王鲸,体长可达18米~20米,体重约6吨。它们身体修长,后肢短小,牙齿短小锋利,已经进化成肉食性哺乳动物,视力与游泳技能都有了进一步提高,常以鱼、鲨鱼、乌贼海龟和其他海洋哺乳动物为食。由于体型巨大,它们需要大量的食物维持肌体,因此物资丰富的浅海是他们理想的捕猎场。

矛齿鲸,体长5米左右,重约公斤,肉食性,以鱼类、乌贼为主食,生活于温暖的海域。它们身手敏捷,肌肉发达,对食物的需求量也相对较少。

下图为早期鲸矛齿鲸的骨骼,尾部后面仍存留着细小的后肢。这种残留的后肢是它们曾在陆上生活的遗传特征

始新世末期曾出现一次大规模物种灭绝,对海洋生物影响极大。据推测与气候变化相关联,即气温骤降导致的海平面下降以及食物匮乏。

在始新世末期气候的影响下,海平面下降,浅海区域减少且可食用微生物同样减少,鲸被迫前往深海。龙王鲸因其体型修长,在深海中活动不便,又因体态过大,需要更多能量抵御寒冷,无法适应深海的生活,逐渐走向衰落。而与之相对的,矛齿鲸体型较小,灵活,更好地适应了深海环境并存活下来。此外,深海可见度低,促使矛齿鲸进化出回声定位系统

阶段六:现代鲸

齿鲸

是现代鲸鱼的一个大类,最明显的特征是具有圆锥状牙齿。体长约20米,体重约9吨,是海洋里的肉食性哺乳动物。如虎鲸、抹香鲸、白暨鲸、海豚等均归于齿鲸。它们的四肢完全进化成船桨形。游泳速度可达70~千米/小时,是人类游泳速度的一二十倍。

须鲸

体长15~20米,体重约25吨。牙齿犹如巨大的毛发,故名须鲸。如露背鲸、座头鲸、蓝鲸等均归于须鲸。须鲸进食常常是“狼吞虎咽”,因为它们会张开大口一次吞下大量海水,接着将水吐出,海水中所含的食物便会被鲸须挡住而留在口中。

番外:鲸为何体型巨大?

根据皮森博士的统计模型表明,须鲸中有几个不同品类都在同一时期开始变得巨大,并且是彼此独立演化的,演化开始于大约万年前。进一步调查研究之后,研究人员发现那个时期同时也是冰川开始逐步覆盖北半球的开始。

冰川融化生成的水流可以把铁等营养成分带进沿海水域,而带有强烈季节性的上升流周期会让冷水从海底深处上升,把各种有机物质带到海水表面。在这些生态效应共同作用下,特定时期和特定地点会有大量营养成分进入到海水,从而对海洋食物链形成了一种层叠效应:大群浮游生物和鳞虾聚集到一起,尽情享用这些营养物质。它们可以长成非常密集的一片,长达几公里,厚度也有20米以上,成为鲸鱼的大型自助餐厅。

图:磷虾

此时的须鲸可以一口吞下更多食物,让它们体型变得越来越大,同时使它们的滤食功能更加高效。

而同时,由于鳞虾和浮游生物爆发式增长的生态循环是季节性出现的,鲸鱼会跟随食物来源进行几千公里的迁徙。大型鲸鱼的祖先拥有更大的食物储备,更容易在长距离的季节性迁徙中生存下来,体型较小的须鲸则渐渐灭绝了。

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