网易首页 > 网易科技 > 科学探索 > 正文

海洋摆脱束缚放肆生长?鲸鱼体型为何如此庞大?

0
分享至
斯坦福大学的威廉·吉尔蒂(William Gearty)却提出了非常不同的解释。对他而言,海洋使哺乳动物变大,不是因为海洋让它们摆脱了束缚,而是因为施加了新的限制。

出品|网易科学人栏目组 惜辰

微信|网易科学人微信公众账号(ID:WYKXR163)

《大西洋月报》从不同角度剖析了海洋哺乳动物体型偏大的可能原因。有科学家认为,海洋令这些动物摆脱了部分重力,并提供更广泛的觅食空间和更多的食物。但也有人认为,冰冷的海水令它们丧失大量热量,因此体型膨胀,这样体内产生的热量能够多于皮肤上的损失量。但它们无法无限变大,因为食物数量毕竟有限。但究竟为什么鲸鱼却能变成有史以来最庞大的动物?

第一次与海狮面对面时,我几乎尖叫起来。当时我正用通气管潜泳,很长时间眼前都是色彩斑斓的珊瑚,突然一抬头看到了一只巨大的动物,它距离我的面罩并不远。它有着乳白色的眼睛,长长的犬牙说明它与熊和狗等陆地食肉动物存在密切的进化关系。最令人不安的是,它实在很大。

海洋中的哺乳动物往往都很大。海豹、海狮和海象等鳍足亚目往往肌肉发达,满身赘肉。海牛和儒艮也是如此。而鲸鱼几乎就是“庞大”的代名词。自从进入水下世界,毛皮覆盖的哺乳动物家族的体型一次次地随着进化而膨胀。为什么会这样?

对这一趋势的各种解释中,大部分都归因于海洋是一种摆脱束缚的环境。水让哺乳动物的身体摆脱了部分重力,使它们能够演化出在陆地上无法承受的沉重躯体。水让他们不再受到活动范围的限制,允许它们在更广泛的空间内觅食。原来这些动物只能从陆地获得少量食物,现在在水下,它们可以尽情享用大量的浮游生物、甲壳动物和鱼类。

但斯坦福大学的威廉·吉尔蒂(William Gearty)却提出了非常不同的解释。对他而言,海洋使哺乳动物变大,不是因为海洋让它们摆脱了束缚,而是因为施加了新的限制。

吉尔蒂解释,“进入水中后,它们的身体就会失去热量,但在陆地或空气中并不会这样散失热量。”为了弥补持续的热量损耗,人类在水下会使用紧身潜水衣,鲸鱼靠鲸脂取暖,水獭则依靠厚厚的皮毛。他说,“但弥补热量损失的最容易的方法是体型增大,由于身体膨胀,体积的增加速度快于表面积,所以体内产生的热量相对多于从皮肤上损失的热量。但动物们不能无限变大,因为更大的躯体意味着更多的能量需求。它们能找到、捕捉和吞食的食物数量毕竟有限。”

因此,对热量的需求让海洋哺乳动物的体型不断变大,对食物的需求让它们的体型面临上限。吉尔蒂发现,它们之间的体型差距惊人地小,远小于陆地哺乳动物之间的差异。

吉尔蒂与斯坦福大学的乔纳森·佩恩(Jonathan Payne)和路易斯安那州大学海事协会的克雷格·麦克莱恩(Craig McClain)一同收集了近7000种哺乳动物的尺寸数据,这些动物也包括已灭绝的动物。他指出,海洋哺乳动物(如鲸鱼、海牛和海豹)各自的平均最佳质量约为500公斤。

不过,许多哺乳动物的体重相差很多,抹香鲸和海豚显然不一样大。但重要的是,海洋中这种变化幅度在比陆地上要低得多。吉尔蒂表示,“这些体型最小的水生哺乳动物比最小的陆生哺乳动物大几千倍,但体型最大的水生哺乳动物只比最大的陆生哺乳动物大25倍。我发现以前没有人注意到这一点,这很奇怪。”

这种解释不同于海洋让哺乳动物摆脱束缚的说法。相反,这表明水对它们施加了严格的约束。为了茁壮成长,它们必须保持适宜的体型,并且是偏大的体型,不过不能过大也不能过小。吉尔蒂可以用一套方程式来计算这个古迪洛克带(Goldilocks Zone,指适宜生存的最佳状态)的边界。这些方程式把哺乳动物的大小与它失去的热量和找到食物的速度联系起来。方程式不仅计算出海洋哺乳动物的最佳平均体重约为500公斤,还算出所有海洋哺乳动物的体重都在这一理想值上下的狭窄范围内浮动。这两个计算结果恰恰与吉尔蒂等三名研究者的测量结果一致。

克莱姆森大学的萨曼塔·普莱斯(Samantha Price)致力于研究哺乳动物的进化。她表示,这很有道理,“但进化是复杂的,”她说,“但导致这些动物体型变大的因素并不仅仅是对热量的需求。”也有人提出,浮力增加等因素让海洋哺乳动物更容易演化到符合“古迪洛克带”的体型。

生物学中不乏例外。例如,海洋哺乳动物中,海獭特别小,大约与拉布拉多猎犬一样大。这或许因为它们的皮毛极厚,每平方英寸(合每6.4平方厘米)有多达100万根毛,它们能够借此保暖、体型却不必变大。而且,它们的许多时间是在陆地上度过的,能量损耗不大。

最极端的例子是须鲸,它们的体重超过了500公斤这一平均最佳值。其中最大的当属蓝鲸,体重可达18万公斤。在鲸鱼进化史的最后几百万年才出现蓝鲸和它的庞大亲属,史密森学会的尼克·彭森(Nick Pyenson)阐释了原因。大约300万年前,冰川、风和海流的变化在沿海水域产生了大量营养物质,让大群的甲壳动物和小型鱼类茁壮成长,它们进而成为鲸鱼的美餐。

这些“美味”的分布并不均匀。它们集中在很偏远的地方,就像自助餐餐厅一样汇集着大量美食,而其他地方的食物如同沙漠一般匮乏。彭森指出,这正是鲸须演化出庞大身体的原因。它们非常擅长寻找密集出现的猎物。巨大尺寸使它们在长期未进食的情况下仍能够存活。它们还演变出了猛扑式进食这一觅食技术,即,加速冲入猎物中,张开巨口,吸入大量海水,让猎物们难逃厄运。

海量食物的出现以及捕鲸技术的发展让它们得以突破其他海洋哺乳动物无法超越的体重上限。因此,鲸鱼,而不是海牛或海豹,变成了有史以来最庞大的动物。

相关推荐
热点推荐
小米汽车一晚收定金1亿,消费者装X后无法退款,雷军:我在亏本

小米汽车一晚收定金1亿,消费者装X后无法退款,雷军:我在亏本

小浣熊社会酱
2024-03-29 15:05:19
恒隆老总陈启宗4月将交班给儿子,发致股东函:中美不会热战,美很可能退缩

恒隆老总陈启宗4月将交班给儿子,发致股东函:中美不会热战,美很可能退缩

观点机构
2024-03-28 13:26:09
四川广元一在校小学生溺水身亡,乡政府工作人员:原因待公安确认

四川广元一在校小学生溺水身亡,乡政府工作人员:原因待公安确认

澎湃新闻
2024-03-29 16:54:26
《狩魔猎人4》剑指次世代

《狩魔猎人4》剑指次世代

快科技
2024-03-29 08:44:07
他留下!阿隆索亲承留队:我告知球队将留下,这里就是我的归宿

他留下!阿隆索亲承留队:我告知球队将留下,这里就是我的归宿

直播吧
2024-03-29 21:12:09
乌克兰2023年GDP增长5.3%

乌克兰2023年GDP增长5.3%

财联社
2024-03-28 23:53:34
重磅:200亿美元通过加密货币转账到俄罗斯!美英正调查此笔交易

重磅:200亿美元通过加密货币转账到俄罗斯!美英正调查此笔交易

杂谈哥闲谈
2024-03-29 19:07:32
你发现没,凡是家里条件稍好的,有钱的那些家庭的孩子都这样

你发现没,凡是家里条件稍好的,有钱的那些家庭的孩子都这样

南瓜观点
2024-03-29 19:53:58
姚明女儿又胖了!14岁身高190体重超近200斤,网友:这谁敢娶?

姚明女儿又胖了!14岁身高190体重超近200斤,网友:这谁敢娶?

吃瓜局
2024-03-27 15:26:58
躺在水晶棺里很多年的毛主席,如今看上去也还是和睡着了一般安详

躺在水晶棺里很多年的毛主席,如今看上去也还是和睡着了一般安详

回京历史梦
2024-03-28 17:37:56
上海一小区墙外惊现新坟,家属磕完头后消失了,附近居民:瘆得慌!

上海一小区墙外惊现新坟,家属磕完头后消失了,附近居民:瘆得慌!

上观新闻
2024-03-29 14:26:31
发布会后出现大面积维权,小米汽车最新回应

发布会后出现大面积维权,小米汽车最新回应

19楼
2024-03-29 16:28:49
19岁恐怖分子母亲发声,求普京放她儿子回家:他还小,别太严厉

19岁恐怖分子母亲发声,求普京放她儿子回家:他还小,别太严厉

鬼菜生活
2024-03-29 18:56:03
前华夏幸福工作人员:李铁下课后我发消息给他,过两天发现被拉黑

前华夏幸福工作人员:李铁下课后我发消息给他,过两天发现被拉黑

直播吧
2024-03-29 19:47:55
3-0完胜!陈梦展现奥运冠军风采,横扫张本美和,锁定8强席位!

3-0完胜!陈梦展现奥运冠军风采,横扫张本美和,锁定8强席位!

乒谈
2024-03-29 20:27:27
“共享”身体的著名“双头姐妹”之一已婚,丈夫带着8岁女儿加入“重建家庭”

“共享”身体的著名“双头姐妹”之一已婚,丈夫带着8岁女儿加入“重建家庭”

红星新闻
2024-03-29 18:04:46
网红“五大姥爷”去世,坐拥500多万粉丝,4天前还在更新作品

网红“五大姥爷”去世,坐拥500多万粉丝,4天前还在更新作品

事儿会被风带走
2024-03-29 19:20:02
冠军赛爆大冷!世界冠军0-3惨败,樊振东又剃光,男单8强已出5席

冠军赛爆大冷!世界冠军0-3惨败,樊振东又剃光,男单8强已出5席

知轩体育
2024-03-29 18:43:18
中消协:关注日本小林制药有关产品风险,立即停止服用有关产品

中消协:关注日本小林制药有关产品风险,立即停止服用有关产品

界面新闻
2024-03-29 21:30:35
伊藤美诚2-3爆冷出局!决胜局崩盘首败对手,母亲乱叫暂停成笑话

伊藤美诚2-3爆冷出局!决胜局崩盘首败对手,母亲乱叫暂停成笑话

环太平洋老正太
2024-03-29 18:54:19
2024-03-29 22:42:44

科技要闻

雷军:我们是卷王,建议BBA车主感受下时代

头条要闻

"相亲强奸案"男子改判无罪获赔57万:以后踏实过日子

头条要闻

"相亲强奸案"男子改判无罪获赔57万:以后踏实过日子

体育要闻

足坛反腐涉案金额:6人超千万李铁1.2亿

娱乐要闻

胡夏被曝有孩子!工作室火速辟谣

财经要闻

张维迎:如何正确理解企业家精神?

汽车要闻

找回久违的开怀大笑 试驾小米SU7 Max

态度原创

手机
房产
本地
时尚
公开课

手机要闻

全套深度定制配件!红魔9 Pro+大黄蜂限量典藏套装发布:6499元

房产要闻

官宣!三亚这片区迎重大教育配套!周边楼盘、小区最全盘点来了!

本地新闻

专访|张伟潮:最年轻的龙头专职制造者

今年最流行的风格都离不开这几件单品,时髦整个春夏!

公开课

30岁之前,你要学会的13件事情

无障碍浏览 进入关怀版
×