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海洋哺乳動物是怎麼進化到水裡的

生活 更新时间:2024-09-16 09:19:42

藍鲸被認為是已知的地球上生存過的體積最大的動物,是一種海洋哺乳動物,屬于須鲸亞目。長可達33米,重達181噸。藍鲸的身軀瘦長,背部是青灰色的,不過在水中看起來有時顔色會比較淡。

海洋哺乳動物是怎麼進化到水裡的(為什麼海洋哺乳動物都長得差不多大)1

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以往的觀點認為,鲸類之所以能長那麼大,是因為它們可以長那麼大。海洋能夠提供浮力,提供食物,而又極其廣闊,似乎就是這種無拘無束的環境造就了海洋哺乳動物龐大的體型。

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絕大多數海洋哺乳動物的重量都處于略高于500千克的水平——與海豹差不多。

不過新的研究指出,水生哺乳動物身上的束縛也許更多——而不是更少。為了搞清楚這件事,研究人員觀察了3859種現存哺乳動物和2999種化石物種,指出這些動物的體重是如何随着哺乳動物系統的演化而變化的。他們的研究發表在3月份的《美國國家科學院院刊》上。

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以磷蝦為主食使須鲸成為了海洋中體型最大的一類動物

盡管存在一些例外(某些巨大的鲸類和水獺),但絕大多數海洋哺乳動物的重量都處于略高于500千克的水平。相比之下,與它們對應的陸地哺乳動物在體型上的差别要大得多。犬類、長頸鹿和大象分别與海豹、鲸類和海牛屬于類似的演化群體,但水生種類的體重差異明顯更小。研究人員認為,這表明使哺乳動物體型變得更大的原因不僅僅是水。他們被這個特定的重量吸引住了。

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座頭鲸,成年個體長達12-16米,重約36噸。

研究數據揭示了這種奇特的體型分布背後的原因:海水會奪走熱量

物質的比熱是指将1千克物質的溫度提高1開爾文度所需的熱量。因此,海水絕對屬于“高比熱”。這意味着海水可以從中漂浮的動物身上吸走大量熱量,而海水溫度卻不會有明顯變化,因此哺乳動物隻能把身體泡在冰冷的水中。

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因此,為了不使自己全身的熱量都流失到周圍水體中,哺乳動物必須有相當大的體型。許多水生哺乳動物都演化出了厚厚的脂肪層,以避免熱量流失,但該研究指出,體型增大也可以達到同樣的效果。據估計,适宜在水中生存的最小體型大約比陸地上的最小值大三個數量級。

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500千克是一個很微妙的數字,既小到足以保暖,又不至于太大,從而需要攝取巨量食物來維持新陳代謝。太大的體型必須耗費很多精力來搜尋食物,沒準還找不到多少,所以在水裡長成龐然大物有風險的。

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如果水生動物想變得更大,以抵禦海水的冰冷,傳統的進食方法明顯不夠,為了更好地進食,須鲸就改變了進食方法。當它們從有牙齒轉變為有鲸須時,才得以演化出巨大的身形。那些大型過濾網似的東西使須鲸們能在吸進海洋生物的同時排出海水,隻留下磷蝦和小魚吞進肚子。這是個高效得多的進食方式,因為獵食過程簡直太輕松。這就讓須鲸們能夠比有牙的兄弟們長得更大。

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須鲸靠鲸須過濾食物

水獺是個小個子的特殊例子。

一般而言它們僅有45公斤重——比它在陸地上的對應生物鼩鼱要大,但遠遠比不上海豹。研究人員雖然不确定為什麼會這樣,但是他們懷疑這可能是因為水獺不是完全的水生動物。水獺大部分時間生活在陸地,雖然他們可以在水中生活。水陸都可以生活的特質讓水獺有了介于兩者之間的體型。

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雖然這些知識看起來有些無關緊要

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