大约在6500万年前,一颗小行星袭击了地球,统治地球1.6亿年的恐龙正式退出历史舞台,而鸟类和哺乳动物开始崛起 。
而随着第四纪冰期的到来(大约开始于260万年前的样子),哺乳动物彻底占据生态位,成为陆地霸主,无论在种类,数量,还是体型上都有了很大的变化 。
然而,哺乳动物中有一个分支远不满足于陆地,它们把目光投向了更加广阔的海洋,那就是鲸豚类,也就是现在的鲸鱼和海豚这些 。
虽然,现在靠海生存的哺乳动物有几种,它们被称为海洋哺乳动物,但是鲸豚类是最早下海,以及对海洋适应性最好的哺乳动物,
鲸鱼下海的演化最少可以追溯到5000万年前,现在的它们已经无法在陆地停留,哪怕只是短暂的,也会像鱼类一样死亡 。
不过,鲸和鱼无法在陆地停留的原因是不同的 。
鱼类是因为它们需要用鳃获取水中的氧气,一旦进入陆地就无法得到氧气,而鲸是用肺获取空气中的氧气,它们无法在陆地停留是因为离开海水,巨大的体型会让内脏受到严重的挤压 。
那么有一个有趣的问题,既然鲸鱼在5000万年的进化中完全适应了海洋,那为什么它们没有进化出鳃,而是继续用肺呼吸呢?
图注:抹香鲸和它的骨头
鲸鱼来自陆地
毫无疑问,鲸鱼是哺乳动物,它们来自陆地,即便现在它们完全生活在海里,但它们身体的骨骼依然保留着陆地哺乳动物的原始面貌 。
已知最古老的古鲸是巴基鲸或者叫巴基斯坦古鲸,从5000万年前的化石中得知,它们有四条腿,有尾巴,看起来更像狼而不是鲸鱼 。
这些动物嘴巴里都是尖尖的牙齿,磨损的方式表明它们吃鱼 。
图注:巴基斯坦古鲸,生活在水里的四足动物
不过有意思的是它们的眼睛位于头骨的上方——加上这一点想到了什么?
它们的生存方式可能很像现在的鳄鱼,眼睛在头骨上方的话就可以即便在水下,依然可以观察水面的情况,可以捕食来那些水边喝水的动物 。
能在水下捕猎让这些古老的鲸鱼大获成功,在 49 到 4000 万年前一种被称为原鲸类的古代鲸鱼群体遍布全球水域 。
图注:陆行鲸-4900万年前生活在浅海
它们的耳朵和下巴得到最大优化,适应水下听力和游泳,不过它们像现在的海豹一样会回到陆地哺乳后代 。
原鲸类非常多样化,随着时间流逝,它们中的许多走向了灭绝,但是有一些更加适应了海洋,变成今天的鲸鱼和海豚 。
它们的拥有背鳍,四肢被“蹼”完全覆盖,外观上和“水生水长”的鲨鱼差不多,这被称作趋同进化——两个完全不相关的物种为了适应相同环境也变得相同 。
可即便如此,为什么呼吸空气的本质鲸鱼一直都没有变过呢?
图注:鱼用腮呼吸
用肺呼吸强过鳃呼吸
鱼和水好像是强关联的存在,所以我们理所当然地认为在水中的动物就应该用鳃呼吸,而不是用肺呼吸 。
事实上,即便是在海洋生存,用肺呼吸也比鳃呼吸要更好,至少对于鲸鱼来说是这样的 。
鳃允许动物在水下就能获取氧气,这是非常完美的适应性进化特征 。但水的含氧量很低,对于海水而言也只有4.59~8.72毫米/升——差不多就是4.59‰~8.72‰之间,而这个比例在空气中是21%(大气含氧量) 。
呼吸空气可以让生物能够获得数十倍的氧气,很明显用肺呼吸是更加高效的呼吸方式,而鲸鱼需要这些氧气来提高新陈代谢率,因为它们是恒温动物 。
图注:抹香鲸是这样垂直睡觉的,它们吸一口气可以睡2小时
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