出品網(wǎng)易科學(xué)人欄目組 惜辰

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　　《大西洋月報(bào)》從不同角度剖析了海洋哺乳動(dòng)物體型偏大的可能原因。有科學(xué)家認(rèn)為，海洋令這些動(dòng)物擺脫了部分重力，并提供更廣泛的覓食空間和更多的食物。但也有人認(rèn)為，冰冷的海水令它們喪失大量熱量，因此體型膨脹，這樣體內(nèi)產(chǎn)生的熱量能夠多于皮膚上的損失量。但它們無(wú)法無(wú)限變大，因?yàn)槭澄飻?shù)量畢竟有限。但究竟為什么鯨魚卻能變成有史以來(lái)最龐大的動(dòng)物？

　　第一次與海獅面對(duì)面時(shí)，我?guī)缀跫饨衅饋?lái)。當(dāng)時(shí)我正用通氣管潛泳，很長(zhǎng)時(shí)間眼前都是色彩斑斕的珊瑚，突然一抬頭看到了一只巨大的動(dòng)物，它距離我的面罩并不遠(yuǎn)。它有著乳白色的眼睛，長(zhǎng)長(zhǎng)的犬牙說(shuō)明它與熊和狗等陸地食肉動(dòng)物存在密切的進(jìn)化關(guān)系。最令人不安的是，它實(shí)在很大。

　　海洋中的哺乳動(dòng)物往往都很大。海豹、海獅和海象等鰭足亞目往往肌肉發(fā)達(dá)，滿身贅肉。海牛和儒艮也是如此。而鯨魚幾乎就是“龐大”的代名詞。自從進(jìn)入水下世界，毛皮覆蓋的哺乳動(dòng)物家族的體型一次次地隨著進(jìn)化而膨脹。為什么會(huì)這樣？

　　對(duì)這一趨勢(shì)的各種解釋中，大部分都?xì)w因于海洋是一種擺脫束縛的環(huán)境。水讓哺乳動(dòng)物的身體擺脫了部分重力，使它們能夠演化出在陸地上無(wú)法承受的沉重軀體。水讓他們不再受到活動(dòng)范圍的限制，允許它們?cè)诟鼜V泛的空間內(nèi)覓食。原來(lái)這些動(dòng)物只能從陸地獲得少量食物，現(xiàn)在在水下，它們可以盡情享用大量的浮游生物、甲殼動(dòng)物和魚類。

　　但斯坦福大學(xué)的威廉·吉爾蒂（William Gearty）卻提出了非常不同的解釋。對(duì)他而言，海洋使哺乳動(dòng)物變大，不是因?yàn)楹Ｑ笞屗鼈償[脫了束縛，而是因?yàn)槭┘恿诵碌南拗啤?/p>

　　吉爾蒂解釋，“進(jìn)入水中后，它們的身體就會(huì)失去熱量，但在陸地或空氣中并不會(huì)這樣散失熱量。”為了彌補(bǔ)持續(xù)的熱量損耗，人類在水下會(huì)使用緊身潛水衣，鯨魚靠鯨脂取暖，水獺則依靠厚厚的皮毛。他說(shuō)，“但彌補(bǔ)熱量損失的最容易的方法是體型增大，由于身體膨脹，體積的增加速度快于表面積，所以體內(nèi)產(chǎn)生的熱量相對(duì)多于從皮膚上損失的熱量。但動(dòng)物們不能無(wú)限變大，因?yàn)楦蟮能|體意味著更多的能量需求。它們能找到、捕捉和吞食的食物數(shù)量畢竟有限。”

　　因此，對(duì)熱量的需求讓海洋哺乳動(dòng)物的體型不斷變大，對(duì)食物的需求讓它們的體型面臨上限。吉爾蒂發(fā)現(xiàn)，它們之間的體型差距驚人地小，遠(yuǎn)小于陸地哺乳動(dòng)物之間的差異。

　　吉爾蒂與斯坦福大學(xué)的喬納森·佩恩（Jonathan Payne）和路易斯安那州大學(xué)海事協(xié)會(huì)的克雷格·麥克萊恩（Craig McClain）一同收集了近7000種哺乳動(dòng)物的尺寸數(shù)據(jù)，這些動(dòng)物也包括已滅絕的動(dòng)物。他指出，海洋哺乳動(dòng)物（如鯨魚、海牛和海豹）各自的平均最佳質(zhì)量約為500公斤。

　　不過(guò)，許多哺乳動(dòng)物的體重相差很多，抹香鯨和海豚顯然不一樣大。但重要的是，海洋中這種變化幅度在比陸地上要低得多。吉爾蒂表示，“這些體型最小的水生哺乳動(dòng)物比最小的陸生哺乳動(dòng)物大幾千倍，但體型最大的水生哺乳動(dòng)物只比最大的陸生哺乳動(dòng)物大25倍。我發(fā)現(xiàn)以前沒(méi)有人注意到這一點(diǎn)，這很奇怪。”

　　這種解釋不同于海洋讓哺乳動(dòng)物擺脫束縛的說(shuō)法。相反，這表明水對(duì)它們施加了嚴(yán)格的約束。為了茁壯成長(zhǎng)，它們必須保持適宜的體型，并且是偏大的體型，不過(guò)不能過(guò)大也不能過(guò)小。吉爾蒂可以用一套方程式來(lái)計(jì)算這個(gè)古迪洛克帶（Goldilocks Zone，指適宜生存的最佳狀態(tài)）的邊界。這些方程式把哺乳動(dòng)物的大小與它失去的熱量和找到食物的速度聯(lián)系起來(lái)。方程式不僅計(jì)算出海洋哺乳動(dòng)物的最佳平均體重約為500公斤，還算出所有海洋哺乳動(dòng)物的體重都在這一理想值上下的狹窄范圍內(nèi)浮動(dòng)。這兩個(gè)計(jì)算結(jié)果恰恰與吉爾蒂等三名研究者的測(cè)量結(jié)果一致。

　　克萊姆森大學(xué)的薩曼塔·普萊斯（Samantha Price）致力于研究哺乳動(dòng)物的進(jìn)化。她表示，這很有道理，“但進(jìn)化是復(fù)雜的，”她說(shuō)，“但導(dǎo)致這些動(dòng)物體型變大的因素并不僅僅是對(duì)熱量的需求。”也有人提出，浮力增加等因素讓海洋哺乳動(dòng)物更容易演化到符合“古迪洛克帶”的體型。

　　生物學(xué)中不乏例外。例如，海洋哺乳動(dòng)物中，海獺特別小，大約與拉布拉多獵犬一樣大。這或許因?yàn)樗鼈兊钠っ珮O厚，每平方英寸（合每6。4平方厘米）有多達(dá)100萬(wàn)根毛，它們能夠借此保暖、體型卻不必變大。而且，它們的許多時(shí)間是在陸地上度過(guò)的，能量損耗不大。

　　最極端的例子是須鯨，它們的體重超過(guò)了500公斤這一平均最佳值。其中最大的當(dāng)屬藍(lán)鯨，體重可達(dá)18萬(wàn)公斤。在鯨魚進(jìn)化史的最后幾百萬(wàn)年才出現(xiàn)藍(lán)鯨和它的龐大親屬，史密森學(xué)會(huì)的尼克·彭森（Nick Pyenson）闡釋了原因。大約300萬(wàn)年前，冰川、風(fēng)和海流的變化在沿海水域產(chǎn)生了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，讓大群的甲殼動(dòng)物和小型魚類茁壯成長(zhǎng)，它們進(jìn)而成為鯨魚的美餐。

　　這些“美味”的分布并不均勻。它們集中在很偏遠(yuǎn)的地方，就像自助餐餐廳一樣匯集著大量美食，而其他地方的食物如同沙漠一般匱乏。彭森指出，這正是鯨須演化出龐大身體的原因。它們非常擅長(zhǎng)尋找密集出現(xiàn)的獵物。巨大尺寸使它們?cè)陂L(zhǎng)期未進(jìn)食的情況下仍能夠存活。它們還演變出了猛撲式進(jìn)食這一覓食技術(shù)，即，加速?zèng)_入獵物中，張開巨口，吸入大量海水，讓獵物們難逃厄運(yùn)。

　　海量食物的出現(xiàn)以及捕鯨技術(shù)的發(fā)展讓它們得以突破其他海洋哺乳動(dòng)物無(wú)法超越的體重上限。因此，鯨魚，而不是海牛或海豹，變成了有史以來(lái)最龐大的動(dòng)物。