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进入海洋5000多万年后,完全适应了海洋环境,为什么鲸鱼没有进化?

作者:怪罗科普
进入海洋5000多万年后,完全适应了海洋环境,为什么鲸鱼没有进化?

大约6500万年前,一颗小行星撞击地球,1.6亿年前的恐龙正式从历史中退役,而鸟类和哺乳动物开始崛起。

随着第四纪冰河期(大约260万年前开始)的到来,哺乳动物接管了生态位,成为陆地恶霸,在物种,数量和大小上差异很大。

然而,哺乳动物的一个分支远非陆地,它们正在向更广阔的海洋,即鲸鱼和海豚,现在是鲸鱼和海豚。

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虽然现在有几种哺乳动物生活在海边,它们被称为海洋哺乳动物,但鲸目动物是第一个出海的,对海洋哺乳动物的适应性最好,

鲸鱼至少在5000万年前就已经进化了,不再能够留在陆地上,即使只是短暂的,也会像鱼一样死亡。

然而,由于不同的原因,鲸鱼和鱼类不能留在陆地上。

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鱼是因为它们需要用鳃在水中获取氧气,它们一旦到达陆地就无法获得氧气,而鲸鱼用肺部从空气中获取氧气,它们不能停留在陆地上,因为它们离开了水,巨大的尺寸会导致内脏器官受到严重挤压。

所以有一个有趣的问题,既然鲸鱼在5000万年的进化过程中已经完全适应了海洋,为什么它们没有进化并继续用肺呼吸呢?

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附图:抹香鲸及其骨头

鲸鱼来自陆地

毫无疑问,鲸鱼是哺乳动物,它们来自陆地,尽管它们现在完全生活在海洋中,但它们的骨骼保留了陆地哺乳动物的原始外观。

已知最古老的古代鲸鱼是巴基鲸,或巴基斯坦鲸,5000万年前的化石有四条腿,尾巴,看起来更像狼而不是鲸鱼。

这些动物的嘴里有尖尖的牙齿,它们磨损的方式表明它们吃鱼。

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图:巴基斯坦的古代鲸鱼,一种生活在水中的四足动物

但有趣的是,他们的眼睛在头骨上方 - 加上这意味着什么?

它们今天可能生活得很像鳄鱼,眼睛在头骨上方,所以它们仍然可以观察水,甚至在水下,捕食在水边喝水的动物。

对于这些古代鲸鱼来说,水下狩猎的能力是成功的,这是一群被称为后代鲸的古老鲸鱼,在4900万至4000万年前传播到全球水域。

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Image caption 4900万年前,陆地鲸鱼生活在浅水区。

它们的耳朵和下颚经过优化,适合水下听觉和游泳,但就像今天的海豹一样,它们会回到陆地上母乳喂养后代。

最初的鲸鱼是如此多样化,以至于随着时间的推移,它们中的许多都灭绝了,但有些鲸鱼变得更加适应海洋,成为今天的鲸鱼和海豚。

它们有背鳍,四肢完全被"蛞蝓"覆盖,看起来类似于"水生水长"鲨鱼,这被称为融合进化 - 两个完全不相关的物种,为了适应相同的环境而变得相同。

但即便如此,为什么呼吸空气的本质没有改变呢?

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图:鱼用鳃呼吸

用肺呼吸比用肺呼吸更强

鱼和水似乎有很强的相关性,所以我们理所当然地认为水中的动物应该用鳃而不是肺呼吸。

事实上,即使你生活在海洋中,用肺呼吸也比用鼻涕虫呼吸要好,至少对鲸鱼来说是这样。

鳃使动物能够在水下获得氧气,这是一个完美的适应性进化特征。但水的含氧量非常低,对于海水来说,它只有4.59~8.72毫米/升——大约4.59~8.72英寸,而这个比例在空气中是21%(大气中的氧含量)。

呼吸空气使生物体获得数十倍以上的氧气,这显然是一种更有效的肺部呼吸方式,鲸鱼需要增加代谢率,因为它们是恒温动物。

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注意:抹香鲸以这种方式垂直睡眠,它们可以一口气睡2个小时

同时,这也是为什么今天的鲸鱼能长得这么大,要知道最大的蓝鲸可以达到200吨,如果用鳃呼吸,几乎不可能维持这么大身体的温度。

用肺呼吸是他们的祖先在数亿年的时间里获得的,鲸鱼没有理由放弃他们的肺部,而自然界中的所有生物都是有效的,而有了肺部,它们自然就没有鳃。

然而,鲸鱼确实会做出许多适应性改变,以便能够在水中愉快地狩猎。

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鲸鱼如何在水下长时间捕猎?

对于普通人来说,一分钟的呼吸很难估计,但抹香鲸可以在水下停留2个小时,屏住呼吸直到狩猎完成并回到水面。

鲸鱼不是通过改善肺部或获得更多的氧气来做到这一点,而是通过储存氧气来实现这一点。

我们从空气中通过肺部获得氧气,然后通过血液将其输送到全身,血红蛋白被用作运输氧气的手段,当我们氩气时,主要是血红蛋白中氧气的消耗使我们保持一定时间的清醒。

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鲸鱼是一样的,但它们血液中的血红蛋白大约是人类的两倍,这表明它们可以储存更多的氧气。

不仅如此,它们的血液水平也比陆生生物高得多,人类的血液大约是身体大小的7%,但鲸鱼有10-20%的血液,这相当于它们氧气的存储空间更多。

氧气的另一个储存空间是肌肉中的肌红蛋白,鲸鱼肌肉中的肌红蛋白比它们的陆地亲戚高出30%,使它们能够储存约35%的氧气。

除了储存氧气外,鲸鱼也非常"省氧",例如,它们有意识地控制心率,减少流向一些非必需器官和肌肉的血液。

总之,很明显,鲸鱼不需要鳃,并且有办法在水中生活得更好甚至更好,这就是为什么它们现在没有鳃的原因,而且很有可能是将来不会有鳃。