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Science趣闻:鲸鱼为何如此巨大?

2017/05/29 来源:生物探索
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导读
体重20万公斤,身长堪比一个篮球场,蓝鲸是迄今为止世界上最大的动物。为什么地球上会出现这些庞然大物?现在,科学家已经弄清楚原因了。


体重20万公斤,身长堪比一个篮球场,蓝鲸是迄今为止世界上最大的动物。为什么地球上会出现这些庞然大物?现在,科学家已经弄清楚原因了。

“这是一个很酷的研究,”英国布里斯托大学进化古生物学家Jakob Vinther说。 “我要把这项研究传给我的学生。”

为什么一些鲸鱼会成为世界上最大的动物?人们对此莫衷一是。有的人认为,由于水承载着动物的重量,鲸鱼更容易移动,并吞食足够的食物以满足巨大的食欲。还有些人猜想鲸鱼如此巨大是为了抵御大鲨鱼和其他巨型鲨鱼。

研究人员也探讨过这些动物何时开始变得如此巨大。 2010年,目前在伊利诺斯州芝加哥大学的进化生物学家Graham Slater认为,鲸类(包括鲸鱼和海豚)在其历史早期,约3000万年前就分裂成不同大小的群体。海豚最终成了鲸鱼世界的“小虾”,滤食性须鲸成为庞然大物,掠食性喙鲸停留在中等大小,这三个群体的后代都维持在早期确定的大小范围内。

不过,史密森学会国家自然历史博物馆的鲸鱼专家Nicholas Pyenson对此持怀疑态度。所以在几年前,两人决定利用博物馆的大型鲸类化石来解决争论。 Pyenson还调查了活鲸的大小比例,并确定鲸鱼的大小与其颊骨的宽度相关。Pyenson从63个灭绝鲸鱼品种的头骨和13个现代品种中获得这些数据,并绘制在鲸鱼谱系时间线上。

数据表明,鲸鱼在早期并不是很大,正如Slater猜测的那样。并且,在此后的很长一段时间内它们的体积也没有明显变化。直到大约450万年前,它们开始变得有点大,Slater,Pyenson和斯坦福大学的Jeremy Goldbogen近日在Proceedings of the Royal Society B中报道了这一研究。之后,鲸鱼从“有点大”变成“巨人”,Slater说。如今,蓝鲸长30米,而450万年前,最大的鲸鱼长10米。

“该观点认为鲸鱼的体积转变发生得如此近——在450万年前 ——这十分令人惊讶。” 新墨西哥州阿尔伯克基大学的古生物学家Felisa Smith说,他没有参与这项工作,但是专注研究体型演变。

接下来,Slater和他的同事调查了鲸鱼发生这一变化时的世界面貌。他们发现,须鲸类的急剧增长与第一个冰河时代的开始同步。研究人员推测,随着冰川的扩大,春季和夏季径流将营养物质投入沿海,促进了鲸的食物——磷虾和小型动物的爆炸式增长。直到那时,猎物一直分布均匀且十分富饶,但气候变化导致许多鱼类和大型海洋动物消失,生产力急剧下降,季节性径流造成了新的食物供应模式。

Goldbogen的研究帮助了Slater和Pyenson理解这种变化在鲸鱼体积演化过程中的重要性。他研究鲸鱼摄食和潜水,Goldbogen的工作表明,食物越集中,摄食效率越高,尤其是具有大嘴的鲸鱼。此外,较大的鲸鱼可以在猎物之间更快地行进。所以,那些越来越大,越来越快的鲸鱼生存下来,而较小的品种则灭绝了。它们通过潜浮从深水中获得营养物质,巨大规模甚至可以提高生产效率。

Smith认为:“这项研究为大型鲸鱼何时和如何演化提供了支持。”虽然转变的时机似乎否定了这种庞然大物的出现是为了对抗同时期在海洋肆虐的巨型鲨鱼和其他捕食者,但她认为不能完全排除这个因素。

参考文献:

Why whales grew to such monster sizes

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