海洋哺乳动物是怎么进化到水里的(为什么海洋哺乳动物都长得差不多大)

蓝鲸被认为是已知的地球上生存过的体积最大的动物,是一种海洋哺乳动物,属于须鲸亚目。长可达33米,重达181吨。蓝鲸的身躯瘦长,背部是青灰色的,不过在水中看起来有时颜色会比较淡。

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以往的观点认为,鲸类之所以能长那么大,是因为它们可以长那么大。海洋能够提供浮力,提供食物,而又极其广阔,似乎就是这种无拘无束的环境造就了海洋哺乳动物庞大的体型。

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绝大多数海洋哺乳动物的重量都处于略高于500千克的水平——与海豹差不多。

不过新的研究指出,水生哺乳动物身上的束缚也许更多——而不是更少。为了搞清楚这件事,研究人员观察了3859种现存哺乳动物和2999种化石物种,指出这些动物的体重是如何随着哺乳动物系统的演化而变化的。他们的研究发表在3月份的《美国国家科学院院刊》上。

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以磷虾为主食使须鲸成为了海洋中体型最大的一类动物

尽管存在一些例外(某些巨大的鲸类和水獭),但绝大多数海洋哺乳动物的重量都处于略高于500千克的水平。相比之下,与它们对应的陆地哺乳动物在体型上的差别要大得多。犬类、长颈鹿和大象分别与海豹、鲸类和海牛属于类似的演化群体,但水生种类的体重差异明显更小。研究人员认为,这表明使哺乳动物体型变得更大的原因不仅仅是水。他们被这个特定的重量吸引住了。

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座头鲸,成年个体长达12-16米,重约36吨。

研究数据揭示了这种奇特的体型分布背后的原因:海水会夺走热量

物质的比热是指将1千克物质的温度提高1开尔文度所需的热量。因此,海水绝对属于“高比热”。这意味着海水可以从中漂浮的动物身上吸走大量热量,而海水温度却不会有明显变化,因此哺乳动物只能把身体泡在冰冷的水中。

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因此,为了不使自己全身的热量都流失到周围水体中,哺乳动物必须有相当大的体型。许多水生哺乳动物都演化出了厚厚的脂肪层,以避免热量流失,但该研究指出,体型增大也可以达到同样的效果。据估计,适宜在水中生存的最小体型大约比陆地上的最小值大三个数量级。

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500千克是一个很微妙的数字,既小到足以保暖,又不至于太大,从而需要摄取巨量食物来维持新陈代谢。太大的体型必须耗费很多精力来搜寻食物,没准还找不到多少,所以在水里长成庞然大物有风险的。

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如果水生动物想变得更大,以抵御海水的冰冷,传统的进食方法明显不够,为了更好地进食,须鲸就改变了进食方法。当它们从有牙齿转变为有鲸须时,才得以演化出巨大的身形。那些大型过滤网似的东西使须鲸们能在吸进海洋生物的同时排出海水,只留下磷虾和小鱼吞进肚子。这是个高效得多的进食方式,因为猎食过程简直太轻松。这就让须鲸们能够比有牙的兄弟们长得更大。

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须鲸靠鲸须过滤食物

水獭是个小个子的特殊例子。

一般而言它们仅有45公斤重——比它在陆地上的对应生物鼩鼱要大,但远远比不上海豹。研究人员虽然不确定为什么会这样,但是他们怀疑这可能是因为水獭不是完全的水生动物。水獭大部分时间生活在陆地,虽然他们可以在水中生活。水陆都可以生活的特质让水獭有了介于两者之间的体型。

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