称霸地球海洋的动物是鲸,它可以摘得3个世界头衔,它既是最大的海洋动物,又是最大的哺乳动物,它还是地球上最大的动物。
这个海洋霸主也是个种类丰富的大家族,现如今地球上总共存有80多个品种,其中3个世界级头衔被蓝鲸给一举包揽,蓝鲸的心脏要比一辆轿车还要大,舌头的大小和重量跟一头非洲大象相差无几,成年蓝鲸身长25米左右,重量最大可达150吨。
灰鲸堪称游泳界的世界冠军,每年可以环游地球游20000公里路程。
虎鲸是鲸族中的冲刺冠军,每小时的速度可达55公里。
弓头鲸是鲸族中的长寿明星,寿命超过了200年。
鲸鱼家族如此庞然大物的体型是如何进化而来的呢?
作为温血动物的哺乳类大型动物,是如何脱离陆地而适应了海洋的环境呢?
它的陆地祖先到底是一种什么样的动物呢?
这期小编带大家穿越时空前往5000万年前,去领略一番鲸鱼家族的进化史。
一 5000万年前的不明古生物化石的发现
1978年,密歇根大学古生物学家菲利普.金格里奇带队的考古队,在巴基斯坦的苏里曼山脉中,发现了一块约5000万年前的不明古生物的头部化石,没有人确定那是一种什么样的古生动物。
身为陆栖哺乳类古生动物专家,金格里奇却对这块神秘的头骨化石一无所知,无疑这块化石的背后肯定隐藏着惊天的秘密。
金格里奇委托哺乳动物解剖学专家为化石重塑完整的头骨模型,解剖学家根据典型哺乳动物的头部轮廓特征,制作出了一个较为完整的动物头骨化石模型。
不久科考队陆续在那里发现了此神秘动物的全身化石,完整度可达70%,根据对所有化石的重塑拼凑,一具完整的动物化石骨骼被还原出来。
众多领域的古生物学家还是不能确定这是一种什么哺乳动物,无法确定属于哪个目的动物。
金格里奇在一次偶然观察中发现了关键线索,他发现在此动物的耳部位置有一块突出的骨头,而这一突出骨头的特征,地球上只有一种哺乳动物具备,那就是海洋里的鲸。
金格里奇意识到了问题的重要性,这极有可能是鲸的进化过渡物种,也就是鲸的最早祖先,然而这样的结论却让他难以置信,这无疑说明了鲸的演化过程是逆势的,其它陆地动物都是从海洋向陆地演化过渡的,难道鲸的演化史是从陆地到海洋的过程?
金格里奇将这种动物称作"巴基斯坦鲸"。
显然不可否认的事实是,这具哺乳动物的化石分明就是陆栖动物的主要特征,那么问题来了,鲸的祖先是如何走向海洋的呢?
二 新证据的出现
1994年也就是“巴基斯坦鲸”化石发现16年后,金格里奇的学生又在巴基斯坦的苏里曼山脉4900万年前地质层中发现了另一种不明古生物化石。
化石比较分散完整程度约60%,俄亥俄大学古生物学家汉斯.休伊森发现,这种不明动物的特征很稀奇,既有着哺乳动物陆栖的特征,又有着水生动物肢体涉水的特征,他也发现了化石所突出的耳骨特征,这明显是鲸的耳骨特征。
后来汉斯确定了骨骼是一种由陆到水的过渡型动物,这跟之前金格里奇团队所发现的"巴基斯坦鲸"的骨骼有所不同,很明显这种动物的尾巴骨变得宽大扁平,而后腿骨缩短变宽向后上方倾斜,整个身体形状更趋向流线型,这一明显特征主要说明此动物是为了适应在水下游泳。
汉斯将这种动物称作"陆行鲸",生活年代晚于"巴基斯坦鲸"约100万年。
这种既能在陆地行走也能在水中游泳的动物,是如何克服淡水与海水之间生理机制的障碍的呢?
汉斯通过对"陆行鲸"的牙齿结构及成分进行分析,一个令他难以置信的结果表明,这个物种还是以陆地生活为主,还是靠喝淡水生存。
如此一来100万年的进化过渡时间,并不是直接到适应海水的过程,那么可以肯定之后还会有过渡性物种的出现。
三 再次发现4600万年前的不明古生物。
巴基斯坦的苏里曼山脉是远古时期特提斯海的海床,不同年代的岩石层在那里层层分明,是地质学家和考古学家的天堂,迄今为止很多的海洋古生物化石出自那里。
金格里奇团队在继"陆行鲸"发现之后,又发现了一种4600万年前的古生物化石,被命名为"罗德侯鲸"。
"罗德侯鲸"化石身长3米左右,跟"陆行鲸"的身长差距不大,但骨骼形态的差别还是很明显,"罗德侯鲸"的头骨变大,颈椎骨开始收缩变短,后腿继续变短变宽并向上倾斜,脚趾骨变细呈现蹼的特征,尾骨加粗加长长出肌肉的特征,这些骨骼特征的变化都是为了更好的适应水下生活。
金格里奇通过对化石的牙齿结构及成分进行了技术分析,结果证明"罗德侯鲸"适应了海水,它完全可以长期生活在海洋中。
对于"罗德侯鲸"适应咸水的那套生理机制,金格里奇判断应该是它进化出了特殊的肾脏和泌尿系统,用肾脏过滤海水中的盐分,然后通过尿液排出体外,这套机制让它逐渐适应了海洋生活。
四 "埃及鲸"化石的出现。
1983年,金格里奇在埃及的"鲸鱼谷"发现了400多具大型鲸鱼的化石。
"鲸鱼谷"在埃及西南150公里的沙漠里,那里在3900万年前曾是古特提斯海的海床,当时的"鲸鱼谷"地带是一片阳光普照的浅海。
被发现的大型鲸鱼骨化石被称作"龙王鲸",化石骨骼长18米,如此体型硕大的动物在当时的海洋里已经算是霸主了,毫无疑问的处在了食物链的最顶端。
金格里奇判断,当时的"龙王鲸"已经遍及全球的海洋了,在食物丰盛的环境下快速地繁衍并演化,身材修长的鳗鱼型体型发挥出了水下优势,但在进化中仍然保留了2条需要退化的后肢,不过后肢已经变得很短。
虽然"龙王鲸"的骨骼化石庞大无比,但从外形和结构还是很容易发现之前的陆地生活的种种特征,这种重量达到6吨左右的体型,说明在进化中超越了他们的主要敌人------鲨鱼和鳄鱼,让它们的角色由猎物变成了猎人。
不久之后金格里奇团队又在鲸鱼谷发现了另一种年代相同的鲸鱼化石,由于体型跟现在的海豚差不多,但化石形态跟之前的"罗德侯鲸"却相差很多了,最明显的特征就是后肢已经进化成了鳍,整个身材更接近现在的鲸鱼。
金格里奇命名这种鲸鱼叫做"走鲸"。
走鲸骨骼
不管是"龙王鲸"还是"走鲸",这两种鲸鱼只有一种是现在鲸鱼的始祖,两者必然会有一种遭到淘汰,因为在3600万年前“龙王鲸”突然灭绝了,只剩下了“走鲸”坚持下去。
五 鲸鱼演化史的重现
科学家根据古生物化石的形态,还原出了古生物原有的样貌。
1 "巴基斯坦鲸"的出现。
约5000万年前的新生代,七大洲陆地板块已基本形成,印度次大陆还未跟亚欧大陆连接,当时的巴基斯坦境内还是一片汪洋的古特提斯海,由于大陆漂移导致的气温不断升高气候走向极度干旱,淡水面积逐渐减少,此时陆地上的生物物面临着生存危机。
"巴基斯坦鲸"是一种浑身长着短毛外形酷似狼的陆地动物,食物是一些植物和小型动物为主,陆地干旱的环境让它们面临着灭绝的危险。
为了生存他们放弃了内陆,几乎长期徘徊在海湾边缘,因为有水源的地方才有食物。
随着环境的不断恶化,陆地上的生物越来越少,能让"巴基斯坦鲸"填充肚皮的就剩下水里的死鱼了,于是开始下水抓捞漂在岸边和水中的死鱼,成为了名副其实的食腐动物。渐渐地它们也能抓到水里的活鱼,发现活鱼的味道比死鱼更美,所以它们改变了生活方式,把捕食时间全都放在了水里,它们学会了游泳尽管不专长,但总会抓到鱼不至于饿死。
水下尽管藏着丰盛的食物,但它们一样也会成为鳄鱼的食物,为了生存下去它们在进化中改善了游泳技能,向着适应水中生活的方向演化,此后它们行走于陆地边缘,生活方式的改变让他们离不开水。
2 "陆行鲸"的出现。
大约过了100万年,原来下水的"巴基斯坦鲸"已经不见踪影了,它们进化成了"陆行鲸"的样子,为了更好地适应水下生活,它们改变了身体骨骼结构,脚趾演化出了脚蹼。
"陆行鲸"虽然进化的适应了水下生活,体型发生了巨大的变化,但此时仍然不能离开陆地。短粗的腿和脚蹼不再适合陆地行走,同时它们还未进化出过滤海水盐分的生理系统,所以要完全实现海栖生活还要来日方长才行。
别看"陆行鲸"适应了游泳的生活,但不意味着它们是游泳高手,相较于捕鱼它们还是明显没有优势,唯一的可能就是在水中守株待兔式的捕猎,如此一来也就说明只能适合浅水区域活动。
水里的大型掠食者鲨鱼和鳄鱼也是它们的宿敌,为了生存它们唯有向游泳更快体型更大的优势面演化。
3 "罗德侯鲸"的出现
300万年后,"陆行鲸"的体型又发生了翻天覆地的变化,随着不断减短的后肢和发展出了粗壮的脊椎,身体也呈现出了较为完美的流线型,头部变大脖子缩短变粗,更有利于它们在水中游动。
更为明显的是它们已经进化出了适应海水盐分的器官,超强的肾脏将海水中的盐分过滤并通过尿液排出;除此之外它还有个最为特别的地方,就是进化出了耳朵平衡器官,能让它们在捕猎和快速逃跑中掌握身体的平衡和方向,因此他已经完成了海栖生活的进化。
在丰盛食物的环境下,"罗德侯鲸"开始大肆繁衍,随后身影遍及全世界海洋。
4 "龙王鲸"和"走鲸"的出现
1000万年后,最初的"罗德侯鲸"不见了踪影,在特提斯海代替它们是两种鲸的祖先,一种是体型巨大的"龙王鲸",另一种是体型小巧的"走鲸"。
"龙王鲸"在全世界的海洋中称霸一时,它们进化出了便于狩猎的视力和听力,演化出了较为修长的苗条身材,庞大的身躯让他们成为海洋食物链上的顶级者。
"走鲸"也在这个时期出现,由于体型和重量跟之前的"罗德侯鲸"差不多,在生存方面依然受到大型猎食者的威胁,但"走鲸"的生活方式是群居性的,跟现在的鲸鱼相同。
5 "龙王鲸"的灭绝和"走鲸"的适者生存
约3500万年前,地球环境又发生了巨大的变化,体型巨大的"龙王鲸"在此时奇迹般地灭绝了,原因可能是归结于它自身身体细长的结构不适应深海超强的压力,地球环境的恶化让它们不得不离开浅水湾,但它们却在迁徙深海的过程中灭绝了。
相反,体型适中的"走鲸"因为进化出了强壮的肌肉和短粗型的流线型身材,他们更适合深水活动,为了对抗深海的巨型鲨鱼,他们利用自身温血动物的优势,可以适应南北极的恶劣低温环境,而宿敌巨型鲨鱼则没这个优势。
最后"走鲸"演化出了地球上现有的80多个种类的大家族。它们演化出了回声定位的声呐功能和导航功能,还有控制自身流向大脑和心脏血液的功能,让它们在深水中得以长时间不缺氧,更有利于它们深入黑暗的深水中捕食。
除此它们还演化出了独特的消化系统,可以长时间不用进食,他们可以进行社交活动,能做出求爱、交配、炫耀等动作,最让人刮目相看的是海豚,他们的大脑体积在鲸科动物中是最大的,当然他们也是最聪明的一种鲸。
六 小结
鲸的演化史确实是一个例外,它没有遵循着从陆地到海洋的次序去过渡进化,而是逆行倒施从陆地转向了海洋,却奇迹般地演化出了地球上最大的动物,无疑鲸的演化跟人类一样非常的成功。