从陆地重返海洋——鲸类的进化之路 - 海洋生物进化

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鲸是一种海洋哺乳动物,是已知世界上最大的动物,总体来说鲸可以分为无牙齿的须鲸和牙齿锋利的齿鲸两大类。

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鲸类是由陆地哺乳动物进化而来的,鳍骨与陆地哺乳动物的前肢很相似,用肺呼吸,鱼类游泳是尾巴左右摆动,而鲸类是上下摆动,这与陆生动物的奔跑类似,某些鲸类仍利用其盆骨生育后代。现代基因手段更加证明鲸类是陆地哺乳动物后代毋庸置疑。

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早在1693年,约翰.雷第一次提出 “鲸鱼是哺乳动物而非鱼类”,1883年亨利劳弗尔 “进一步提出鲸类有陆地哺乳动物的残留特征”。

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有关鲸鱼进化最流行的观点出现在上世纪90年代,科学家发现鲸鱼的牙齿与一种已灭绝的叫做“中爪兽”的动物非常相似,中爪兽是一种外形似长着蹄子的狼的食肉动物,两种动物都长着独特的三角形牙齿,并且具有修长的口鼻。然而最近的分子种系发生学(利用RNA、DNA、蛋白质等分子确定亲缘关系)研究表明鲸类动物与偶蹄动物尤其与河马的血缘关系更近。

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距今一亿两千万年前的白垩纪末期,曾经统治地球的恐龙类由盛而衰,最终走向灭绝。哺乳动物开始繁荣起来,第三纪初期与猪、鹿、骆驼相近的偶蹄类中的部分种类返回海洋中生活,逐渐产生了最早的鲸类:古鲸亚目。

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巴基斯坦古鲸

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2001年考古人员在巴基斯坦发现一具鲸类动物颅骨化石,通过分析其形态特征,科学家认为它属于古代鲸类动物,尤其是其内耳骨结构与鲸类非常相似,而这种结构是鲸类所特有的。

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巴基斯坦古鲸生活于5500万年至4900万年前始新世早期。它看上去非常像长着蹄子的犬科动物,巴基斯坦古鲸在陆地上生活了1000万年,由于食物不充足以及捕食者的危害,它们放弃陆地生活进入大海,这些古鲸进入海洋后便开始了进化以式样海洋环境,开始它们只是在浅海中爬行,因此被称为“陆行鲸”、“走鲸”或 “游走鲸”,走鲸与巴基斯坦古鲸相比更像水生生物,它的腿更短,前肢和脚延伸呈桨状,尾巴较长而且肌肉更多,走鲸的骨骼同位素分析表明它们可能既喝海水也喝淡水。

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走鲸之后进化出的鲸类(如库奇鲸等),其骨骼中海水氧同位素含量更高,这表明它们生活在浅海中,并且和现代鲸一样饮用海水,随着鲸的进化,其鼻孔的位置越来越靠后,这种进化一直持续到现代鲸类,随着它们越来越适应水中生活,鼻孔的位置越来越靠近头骨顶部。

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当鲸的整个身体在水中如波浪一样游泳时,它们的骨骼的其他部分也在做相应的改变,它们的四肢更像是舵而不是桨,到了4000万年前,鲸的进化已创造出完全生活在海洋中的种类:龙王鲸身长50英尺 ,身体细长如蛇,口鼻也都长。前肢早已变成强壮的鳍肢。古生物学家在检查龙王鲸的胃部时发现了一堆鲨鱼骨,与龙王鲸同时期还生活着一些半水生如海狮般的鲸类。1989年金格里奇在埃及发现了一具化石,证实了龙王鲸如何进化,他在化石巨大如蛇般的身体上发现了臀部,与臀部相连的则是后腿,虽然只有几英寸长,但仍保有五根细致的脚趾。

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科学家认为古鲸亚目不是齿鲸亚目和须鲸亚目的直接祖先,但一般认为后二者来源于古鲸亚目。现代的齿鲸类和须鲸类来源于与古鲸亚目中古鲸科同源的祖先,齿鲸类起源于3000万年前渐新世早期,而须鲸类在2700万年前的中期出现。

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现代齿鲸类和须鲸类是其祖先以两种不同途径进化的产物:

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一类继续保留牙齿,并进一步向单根,圆锥型的同型齿演化,并逐渐增加牙齿数量。这有利于捕食有着光滑表面的鱼类和乌贼。同时进化出回声定位能力,以帮助寻找食物,头骨也从对称性向不对称性变化,以适应发射不同频率的声音。头部还形成了由脂肪组织组成的起声波透镜作用的额隆。

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而须鲸类失去了牙齿,它们有一种由角蛋白组成的刷状结构,位于颚上,起过滤作用,与其特大的嘴相适应,滤食海水中小的有机物。这两条进化途径都非常成功。

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鲸类在海洋中强悍无比,没有天敌,但是有一个物种却危害到了它们的生存,那就是我们人类,一些鲸类种群数量已经下降了99%,尤其是蓝鲸和虎鲸,地球体型上体型最大的动物蓝鲸在20世纪被杀戮了近36万头,目前仅存不到50头,虎鲸的数量也在急剧下降,愿不再有杀戮,避免这一古老的物种从我们的星球上永远的消失。

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