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海洋霸主崛起史

背景知識(shí) 鯨

海洋霸主崛起史 幽眸邃瞳 4016 2023-02-07 20:53:57

  鯨目(學(xué)名:Cetacea)是哺乳綱下設(shè)的一個(gè)傳統(tǒng)分類單元,包含現(xiàn)存約90種體態(tài)似魚、皮膚裸露的水生哺乳動(dòng)物和它們已滅絕的早期親族,統(tǒng)稱鯨類或鯨豚類,習(xí)慣上體型大者稱鯨,小者稱豚。大部分棲息于淺海,少數(shù)幾種棲息于淡水。

  鯨類的形體構(gòu)造和生活習(xí)性明顯異于任何哺乳類,故長(zhǎng)期單列為一目。其祖先和演化史一度存有爭(zhēng)議,但隨著相關(guān)研究不斷進(jìn)展,現(xiàn)已充分證實(shí)鯨類由5000萬(wàn)年前的陸生偶蹄目入水后演化而成。DNA測(cè)序顯示鯨類與河馬互為姐妹群,二者構(gòu)成的分支又與反芻亞目互為姐妹群。為避免偶蹄目成為并系群(即缺少部分演化支),現(xiàn)行分類將鯨目歸入偶蹄目,降級(jí)為鯨下目。

  為適應(yīng)水下環(huán)境,鯨類的前肢進(jìn)化為鰭,后肢退化,并生出水平的尾鰭。鼻孔移生至頭頂,須每隔一段時(shí)間將鼻孔露出水面置換氧氣。無(wú)耳廓,但聽(tīng)力極佳。鯨類的兩大支系——須鯨和齒鯨,在3400萬(wàn)年前分化。須鯨現(xiàn)存約15種,口內(nèi)無(wú)齒,上頜有簾幕般的角質(zhì)鯨須,濾食磷蝦、小魚等;普遍體型巨大,是世界上最大的一類動(dòng)物。齒鯨現(xiàn)存約75種,口中多有利齒,捕食魚類、頭足類等;總體上體型較須鯨小,且不同種類間差距較大;擁有發(fā)達(dá)的聲吶系統(tǒng),活動(dòng)時(shí)主要依靠回聲定位功能;部分種類智商極高,甚至具備復(fù)雜的情感。

  鯨類每胎僅產(chǎn)1崽,生長(zhǎng)期長(zhǎng),在人類侵害下1/4的種類瀕臨滅絕。盡管國(guó)際捕鯨委員會(huì)自20世紀(jì)80年代起規(guī)定禁止商業(yè)捕鯨,但冰島、挪威、俄羅斯、日本等國(guó)仍在大量獵殺鯨類。

  鯨目由 18世紀(jì)法國(guó)動(dòng)物學(xué)家馬蒂蘭·雅克·布里松在 1762年命名。“Cetacea”來(lái)自拉丁文 cetus,意為“鯨”,詞源為古希臘文κ?το?,意為“巨大的魚”。

  在證實(shí)鯨目演化自偶蹄目后,其分類層級(jí)降為下目,但學(xué)名未變。

  分子系統(tǒng)學(xué)研究表明,鯨目起源于偶蹄目,與河馬為姐妹群,因此未包含鯨類的偶蹄目是并系群(即部分演化支被歸入其他類群)。現(xiàn)行分類多將偶蹄目和鯨目合并為單系的鯨偶蹄目,但一般仍使用偶蹄目的稱法。

  鯨與河馬的最近共同祖先,是 6000萬(wàn)年前由反芻動(dòng)物分化出的半水生雜食動(dòng)物,其中一支在 5400萬(wàn)年前的始新世從南亞等地入水生活,逐漸演化為完全水生的鯨類,并擴(kuò)散至全球各大海域,部分種類還進(jìn)入內(nèi)陸河流及湖泊。在物種進(jìn)化史上,一切脊椎動(dòng)物均由 3億年前海洋中的魚類演化而來(lái),鯨類祖先在離開(kāi)海洋 2.5億年后重返海洋,被稱作“二次入水”,是進(jìn)化史上一次罕見(jiàn)的重大轉(zhuǎn)折事件。

  鯨類在生理及結(jié)構(gòu)上都發(fā)生了顯著的改變以適應(yīng)水中生活,例如具有增厚的皮下脂肪層(鯨油),長(zhǎng)時(shí)間潛水及回聲定位的能力,同時(shí)具有強(qiáng)大的肌肉系統(tǒng)支持水中運(yùn)動(dòng)等。

  最早出現(xiàn)的鯨類為原鯨科,生活在 5000萬(wàn)年前,化石分布在亞洲、非洲及北美。科學(xué)家對(duì)于在現(xiàn)今巴基斯坦發(fā)現(xiàn)的巴基鯨了解較多,這個(gè)生活在約 5300萬(wàn)年前的生物化石,頭部鼻孔已移向后方,具有狹長(zhǎng)腦室,且仍具有后肢。

  較先進(jìn)的古鯨,是曾經(jīng)被認(rèn)定為爬行動(dòng)物的械齒鯨科,該科大約存活在 3800-4500萬(wàn)年前,類似的化石也廣泛的在新西蘭甚至南極被發(fā)現(xiàn)。這顯示古鯨在 4000萬(wàn)年前便已擴(kuò)散到南半球。

  較先進(jìn)的古鯨中另一分支,是至少包含有 6種動(dòng)物的硬齒鯨亞科,它們有較窄小的上顎,可能為濾食性;或是像現(xiàn)生大多齒鯨般,能藉此構(gòu)造迅速夾住魚、烏賊及鳥(niǎo)。

  經(jīng)歷漫長(zhǎng)的演化過(guò)程后,古鯨的各個(gè)支系在漸新世逐漸滅絕,僅有兩個(gè)分支繁衍至今,即須鯨和齒鯨。

  現(xiàn)代鯨類分為須鯨小目和齒鯨小目,都演化自古鯨小目,在 3400萬(wàn)年前的漸新世初期便已分化。古鯨小目實(shí)際上是個(gè)并系群,包含了已滅絕的古代鯨類的最近共同祖先,但未包含其最近共同祖先的所有后代(即現(xiàn)代鯨類)。

  須鯨小目種類較少,現(xiàn)存約 15種,分屬 4科:露脊鯨科、新須鯨科(或小露脊鯨科)、須鯨科、灰鯨科。須鯨口內(nèi)無(wú)齒,上頜長(zhǎng)有簾幕般的角質(zhì)鯨須,濾食磷蝦、頭足類等。體積龐大,體長(zhǎng)至少 6米。須鯨有兩個(gè)鼻孔,換氣時(shí)可以噴出兩股水柱。

  齒鯨小目種類繁多,現(xiàn)存約 75種,分屬 9科:抹香鯨科、小抹香鯨科(侏儒抹香鯨科)、恒河豚科(淡水豚科)、喙鯨科(劍吻鯨科)、亞河豚科、拉河豚科、海豚科、鼠海豚科、獨(dú)角鯨科(一角鯨科),另有 1個(gè)單型的白鱀豚科,被認(rèn)為已于 21世紀(jì)初功能性滅絕。齒鯨口內(nèi)無(wú)須,但有牙齒,多呈圓錐狀,主要以烏賊、魚類為食。鼻孔只有一個(gè)。體型差異較大,從 1米長(zhǎng)的侏海豚到 18米長(zhǎng)的抹香鯨不等,通常雄性大于雌性。

  鯨類為現(xiàn)代哺乳動(dòng)物中最適應(yīng)水中生活者,在從陸生向水生轉(zhuǎn)變的歷程中,演化出近似魚類的外形,同時(shí)體毛退化(一些鯨類的初生幼體的吻部仍有少量剛毛,大部分種類在成長(zhǎng)中褪去,小部分種類保留終身),汗腺和皮脂腺也隨著鯨類最終完全水生而退化。

  鯨類身軀肥圓,略呈桶狀,側(cè)看呈流線形。多數(shù)種類頸椎愈合,頭與身體直接相連,無(wú)法在身體不動(dòng)的情況下扭轉(zhuǎn)頭部。前肢特化為鰭狀肢,內(nèi)部仍有趾骨殘留。后肢完全退化,僅存 1對(duì)小骨片。軀干后部為尾柄,尾末左右兩端擴(kuò)展形成水平的尾鰭,可上下?lián)u擺,推動(dòng)身體前進(jìn)。多數(shù)鯨類長(zhǎng)有背鰭,立于脊背后方或背中央。眼小,無(wú)瞬膜和淚腺,視力較差。無(wú)耳廓,僅有微小的耳孔,但在水中和空氣中均有良好的聽(tīng)力。外鼻孔位于頭頂,俗稱噴氣孔。用肺呼吸,肺左右各 1葉。胃分 3室。除淡水豚外的鯨類都有 1層豐厚的脂肪,借此保溫、減少身體比重和增加浮力,有助于游泳和出水換氣。氣管和食管完全分離,因而不能用嘴呼吸。

  須鯨口內(nèi)無(wú)齒,上頜兩側(cè)各有 150-400縷角質(zhì)鯨須;鯨須的顏色、數(shù)目和形狀因種而異,是分類的重要依據(jù);它們利用鯨須在海水中濾食磷蝦、小魚、頭足類和貝類,食物直接吞入腹中,不加以咀嚼。須鯨是世界上體型最大的一類動(dòng)物,且雌性大于雄性。須鯨中最小的小露脊鯨體長(zhǎng)也超過(guò) 5米,而最大的藍(lán)鯨更是史上最大的動(dòng)物,可達(dá) 33米長(zhǎng)、近 200噸重。須鯨頭部極大,如露脊鯨科的頭可達(dá)體長(zhǎng)的 1/3,最多可占體重的 40%;頭頂偏后處有一對(duì)(兩個(gè))外鼻孔;僅有 1-2對(duì)肋骨與小型胸骨相連,無(wú)鎖骨;鰭肢一般 4趾;所有須鯨均有盲腸。須鯨通常喜歡溫度較低且食物豐足的海水,會(huì)游到赤道附近產(chǎn)下后代,在此過(guò)程中可數(shù)月不進(jìn)食,以其脂肪儲(chǔ)備為能量來(lái)源。

  齒鯨有各種形狀的牙齒,如圓錐形(海豚科及抹香鯨)、鏟形(鼠海豚科)、釘形(白鯨)、長(zhǎng)矛形(獨(dú)角鯨)等;雌喙鯨的牙齒隱于牙齦內(nèi),大部分雄喙鯨只有 2顆短牙;雄獨(dú)角鯨和 15%的雌獨(dú)角鯨有突出嘴外的 1-2顆長(zhǎng)牙,構(gòu)成牙齒的百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞能感測(cè)水溫、壓強(qiáng)及鹽度。齒鯨捕食魚類、頭足類、甲殼類等,和須鯨一樣不會(huì)咀嚼食物;某些齒鯨(如虎鯨)會(huì)捕食哺乳動(dòng)物,獵物包括鰭足類和其他鯨類。齒鯨的體型差異較大,從 1米長(zhǎng)的侏海豚到 18米長(zhǎng)的抹香鯨不等,多數(shù)種類雄性大于雌性。許多齒鯨為兩性異形,外貌因性別而有很大不同,可能是為了便于雄性求偶或彰顯攻擊性而形成的。齒鯨的頭頂偏后處有單個(gè)外鼻孔(抹香鯨的外鼻孔位于頭部左前方);鰭肢一般 5趾;擁有相當(dāng)發(fā)達(dá)的聲吶系統(tǒng),并可用額?。^頂前方的脂肪組織)進(jìn)行回聲定位。它們的聽(tīng)覺(jué)十分敏銳,甚至有些失明的齒鯨可以只靠聽(tīng)覺(jué)存活。除恒河豚外的所有齒鯨均無(wú)盲腸。部分齒鯨極善潛水,如抹香鯨與柯氏喙鯨可下潛至 2000多米深的海域,憋氣一兩個(gè)小時(shí)。

  鯨魚用肺呼吸,每隔4個(gè)小時(shí)就會(huì)游到海面上呼吸,是溫血?jiǎng)游?,體溫大約為37℃,心跳每分鐘只有10次、。其幼崽由哺乳喂養(yǎng),還有少許毛發(fā)。一些種類可以潛到極深的深度,它們往往擁有厚重的脂肪層,或叫作鯨脂,能在冰冷的水中保持溫暖。

  鯨的體形是梭狀的。它的前肢形成鰭,后肢完全退化,尾巴變成尾鰭,可以上下擺動(dòng),是游泳的主要器官。有些種類還有背鰭,用來(lái)平衡身體。肋骨有10~20對(duì),胃分四個(gè)室,腎臟多為瘤狀。

  特別值得矚目的是藍(lán)鯨。它是世界上現(xiàn)存的最大動(dòng)物,體長(zhǎng)可達(dá)30米,重達(dá)180噸。

  鯨魚壽命一般為 40-90年,因物種而異。

  鯨類擁有敏銳的聲吶系統(tǒng),能利用回聲定位功能,發(fā)出聲波信號(hào)覓食和通訊,人類發(fā)明的聲吶就是通過(guò)鯨和海豚的聲吶原理發(fā)明的。鯨類依靠敏銳的聽(tīng)覺(jué)在水下生存,但須鯨和齒鯨在聽(tīng)覺(jué)能力上卻展現(xiàn)出巨大的差別。須鯨能接收到頻率低到人類難以察覺(jué)的次聲波,這使得它們可以遠(yuǎn)距離溝通,而齒鯨的情況正好相反,它依賴超聲波,這種聲波的頻率太高以至于人類無(wú)法聽(tīng)到。發(fā)表在 2017年 6月《當(dāng)代生物學(xué)》雜志的報(bào)告稱,研究人員從滅絕的早期鯨類化石中找到了證據(jù),證明鯨類聽(tīng)覺(jué)能力上的差異是進(jìn)化為完全水生動(dòng)物后才出現(xiàn)的;水陸兩棲的史前鯨類的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng),與它們的陸地近親更為相似,甚至是豬、河馬、駱駝等動(dòng)物。

  鯨對(duì)聲吶的使用頻率比海豚的低得多,作用距離也遠(yuǎn)得多。海豚聲吶的靈敏度很高,能發(fā)現(xiàn)幾米以外直徑 0.2 mm的金屬絲和直徑 1 mm的尼龍繩,能區(qū)別開(kāi)只相差 200 ps的兩個(gè)信號(hào),能發(fā)現(xiàn)幾百米外的魚群,能遮住眼睛在插滿竹竿的水池子中靈活迅速地穿行而不會(huì)碰到竹竿;海豚聲吶的“目標(biāo)識(shí)別”能力很強(qiáng),不但能識(shí)別不同的魚類,區(qū)分開(kāi)黃銅、鋁、電木、塑料等不同的物質(zhì)材料,還能區(qū)分開(kāi)自己發(fā)聲的回波和人們錄下它的聲音而重放的聲波;海豚聲吶的抗干擾能力也是驚人的,如果有噪聲干擾,它會(huì)提高叫聲的強(qiáng)度蓋過(guò)噪聲,以使自己的判斷不受影響。海豚聲吶還具有感情表達(dá)能力,已經(jīng)證實(shí)海豚是一種有“語(yǔ)言”的動(dòng)物,同類之間正是通過(guò)聲吶系統(tǒng)“交談”,它們的聲吶系統(tǒng)分工明確,有為定位用的,有為通訊用的,有為報(bào)警用的,并有通過(guò)調(diào)頻來(lái)調(diào)制位相的特殊功能。

  終身在極度黑暗的大洋深處生活的動(dòng)物不得不采用聲吶等各種手段來(lái)搜尋獵物和防避攻擊,它們的聲吶性能是人類現(xiàn)代技術(shù)所遠(yuǎn)不能及的。解開(kāi)這些動(dòng)物的聲吶之謎,一直是現(xiàn)代聲吶技術(shù)的重要研究課題。

  由于環(huán)境惡化和人類的大量捕殺,鯨類特別是一些大型成員由于經(jīng)濟(jì)價(jià)值高而受到廣泛捕獵,許多鯨類已瀕臨滅絕。

  國(guó)際捕鯨委員會(huì)是一個(gè)負(fù)責(zé)管理捕鯨和鯨類保護(hù)的國(guó)際性組織。在商業(yè)捕鯨導(dǎo)致鯨數(shù)量銳減后,國(guó)際捕鯨委員會(huì)決定采取行動(dòng)保護(hù)鯨類。其中包括 1986年生效的《禁止捕鯨公約》,分別于 1979年和 1994年建立了印度洋鯨類保護(hù)區(qū)和南大洋鯨類保護(hù)區(qū)。然而從 1986年以來(lái),因?yàn)槿毡尽⑴餐纫恍﹪?guó)家利用了IWC決議的漏洞,打著“科學(xué)捕鯨”的旗號(hào)每年捕殺了至少 25000頭鯨或海豚。

  捕鯨的國(guó)家還有挪威、冰島和日本,以及西伯利亞、阿拉斯加、印度尼西亞、加勒比群島和北加拿大的一些土著部落。

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