鲸鱼是哺乳动物,它为什么会生长在水里

Question

鲸鱼是哺乳动物,它为什么会生长在水里

Answer 1

科学家认为,哺乳动物大约与恐龙差不多同时登上进化的舞 台,在巨大爬行动物横行的年代里生活得不甚得意,直到一场大 灭绝事件——通常认为是6500万年前一颗小行星撞上地球——毁 灭了恐龙家族,才因祸得福地兴盛起来. 在5000至6500万年前的 第三纪,所有的哺乳动物都生活在陆地上,现代鲸类动物的祖先 也不例外.由于某种原因,一些凭借四肢在大地上奔跑的动物, 于5000万年前的始新世时期开始回归河流和海洋,在不足800万年 的时间里,体型和生活习性都发生了巨大的改变. 这些发现特别是巴基斯坦古鲸（Pakicetidae） 已经足够让科 学家激动,因为它们是陆生哺乳动物与现代鲸类动物之间的过渡 型,再次为进化论提供了优美的证据.不过,这些过渡型化石更 加偏向于鲸那一边,要么能够水陆两栖,要么完全适应海洋生活. 有两个重要的问题未能鲸类动物的陆地祖先——那些只会 奔跑不会游泳的最原始的鲸类动物,是什么样子?世上现存的哺 乳动物中,哪一种与鲸类的亲戚关系最近? 科学家致力于更详细地鲸类动物的进化历程,不同专业的人 有不同的方法.根据化石的牙齿和耳朵特征,古生物学家倾向于 认为,鲸与一种生活在第三纪、现已灭绝有有蹄动物mesonychians 血缘最近.研究现存动物DNA特征的分子生物学家则比较偏爱河 马,认为这种现代偶蹄动物才是鲸最近的亲戚. 今年 9 月20日,Thewissen在英国《自然》杂志上发表报告说, 他的小组新发现了两种巴基斯坦古鲸化石,它们完全是陆生的. 就在第二天,Gingerich 在美国《科学》杂志上报告了另两种也是 在巴基斯坦挖出来的古鲸化石,长着发育良好的后肢,可以水陆 两栖.（看来每一领域的大腕来来去去也就那么几个人,而且这 两位大概有点竞争的意思,同时在两份地位对等的杂志上发表主 题相同的报告,倒也颇为有趣.）两人的新发现都表明,牛、河 马、猪、骆驼和长颈鹿等偶蹄动物与鲸有着密切的亲缘关系.对 Gingerich来说,提出这个观点也许稍微多费了一点功夫, 因为他 原先主张mesonychians是鲸的近亲. Thewissen新发现的两种完全生活在陆地上的古鲸 相比之下,Thewissen的报告比较重要.他新发现的化石分属 巴基斯坦古鲸的两个种,分别称为Pakicetus（上图中较大的那个, 那把锤子大概是20厘米）和Ichthyolestes.它们有肉食的牙齿,长 得有点像狗,但尾巴比狗更长,嘴更凶猛,眼睛比较小,身体分 别像狼和狐狸那么大.它们的耳朵部位有几块奇特的骨头,形状 与鲸类动物独有的相同部位的骨头非常相像.但颈椎骨长度、腰 椎骨稍嫌僵硬的关节、细长的后肢骨都表明,这些动物善于在陆 地上奔跑.更重要的是,其踝部有一块特殊的骨头,上下各有两 个滑车（如下图所示）.很容易理解,这种形状必定使足关节相 当灵活,利于奔跑,以前曾被认为是偶蹄动物的独有特征,现在 看来,原始鲸类动物也是如此. 根据Thewissen的意见,大致可以画出这样一张亲缘关系图.与 其它偶蹄动物相比,河马与鲸并不格外亲近,这一意见与 Gingerich 有分歧,后者认为河马还是要特殊一些. Pakicetus想象图,Carl Buell作,转自 http://www.neoucom.edu/Depts/ANAT/Pakicetid.html 基本上,Pakicetus长得像一条嘴很长的狗.与庞大、优雅而雍 容的鲸相比,不仅没半点相似之处,而且太丑了,称之为古鲸实在 让人心里别扭.然而,它确实是鲸的祖先.栖息环境发生巨大变化, 在自然选择的沉重压力之下,宜于陆地生活的形态迅速被抹杀.但 仍有一些细微特征被保留下来,在化石之中向我们展示进化的神奇 力量.与以前发现的古鲸化石相比,Thewissen发现的这两个新种是 更加完美的过渡型,也就难怪同一期《自然》杂志上刊载的新闻评 论认为它们可与始祖鸟和南方古猿并列了. 鲸类是典型的水生动物,体呈流线形,似鱼,故俗称鲸鱼,实际上是生活在海洋里的哺乳动物.“鲸的大脑是地球上所有动物中最大的和最复杂的”,它们是群居和敏感的动物,记忆力很强,而且在群体中有照顾后代和互相帮助的强烈倾向”.鲸又是世界上最大的动物,最大的蓝鲸体长达33米,体重达160吨.人们也许会问：这种体躯庞大的鲸的祖先是生活在陆地还是生活在海洋? 4500万年前的史前鲸鱼化石 在路易斯安那州的雷德河滩从事发掘工作的考古学家,发现了大约4500万年前的史前鲸鱼的化石.业已发掘出的这一动物化石,长达17米它的颅骨、脊椎和鱼鳍都保存完好.专家们认为,“路易斯安那鲸”是考古学家发现的鲸鱼标本中保存最完好的一种,这一发现有助于科学家对这类动物的进化,以及远古时代生态条件的变化得出更确切的结论.对遗骸的初步研究就得出令人咸兴趣的成果：这个鲸类老“祖宗”有更结实的骨骼,它的鼻孔(呼吸孔)所处的位置要低得多,但它的前鳍却比现代鲸鱼长得多.专家们认为,这一发现证实了这样一种理论,即鲸鱼最初是生活在水里的,随后在很长一段时间内迁居在陆地,以后又重返海洋生活.科学家对化石骨酪进行研究后,又得出一个有趣的结论.虽然鲸鱼是在离墨西哥湾200多千米远的地方发现的,但它并非死于陆地,却死在50—60米的深水里.这说明,当时的大部分北美南海岸都是在海底. 5000万年前的原始鲸鱼化石 据美国《科学新闻》报道,美国密执安大学的古生物学家菲力普·迪·金杰里奇发现了至今为止最古老的鲸鱼化石.它们是鲸的一个头盖骨的后部和几颗牙齿.金杰里奇认为这是一种居住在5000万年以前的“特塞斯海”的鲸.他说：这些化石是1978年在巴基斯坦境内喜马拉雅山麓一个致密岩层里找到的.它们同这个地区内的一些陆地和海洋的哺乳动物的遗骨混杂在一起,而这个地区曾经一度是条海岸线.这就使人设想,这种原始的鲸可能曾经是一种海洋和陆地的两栖者.他还进一步推测,这种鲸有1.8-2.4米长,180-200千克重,是几种“过渡性动物形态”之一,这些动物“白天在海里以鱼为食,夜间又返回陆地”.他说,在始新世时期,鲸狠可能仍有四肢.金杰里奇博士认为,原始鲸鱼生长在陆地上靠猎取其他动物和鱼类为生,后来,由于大量的鱼类的引诱,使它们逐渐移向大海而且更重要的是鲸鱼化石的中耳保存完好,同陆生哺乳动物的中耳完全一样.从现代鲸的骨骼系统可以证实鲸在漫长的历史征程中由陆地进人海洋的事实.现代鲸鱼的头骨发达,脑颅部小,颜面部较大,额骨极窄,展向左右两侧,前颌骨和上颌骨显著延长,构成较长的吻都,下颌骨同吻部相适应.鳍肢的肩带骨中缺锁骨,肩胛骨宽阔成扇形,肱骨显著缩短,桡骨和尺骨扁平.具五指,但第一和第五指缩减仅留有痕迹,第二和第三指很长,特别是第二指最长.从骨骼系统图中可看到鲸前肢具五指和具后肢骨,可以看出鲸在史前是生活在陆地上靠四肢爬行生活,而当鲸进人海洋生活之后,为适应海洋中的游泳生活,前肢变成薄而扁的鳍状,后肢退化,体外无痕,退化后的后肢骨化为一极小的弓形骨,完全同椎骨分离,且埋于皮下.背鳍或无,尾鳍没有骨骼,由结缔组织和脂肪组成.尾鳍展平成左右两翼,成为主要游泳器官.由此可以看出,鲸在漫长的历史征程中由陆地进入海洋的事实.