虎鲸

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史上最全的鲸类科普 [复制链接]

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图1几种常见的鲸

鲸虽然生活在海洋中,外形酷似鱼类,甚至经常被叫做“鲸鱼”,但它们却跟人类一样,是地地道道的哺乳动物,用肺呼吸,胎生、哺乳后代。

图2如何区分鲨鱼和鲸类

鲸主要分为须鲸、齿鲸两类。齿鲸种类更为多样化,现存大约有76种,相比之下须鲸只有1种。须鲸口腔上缘有一层鲸须,当它进食的时候会吞入大量的海水,然后闭合口腔将海水过滤出来,鲸须就会将小鱼小虾滤在口腔中,然后完成进食,常见须鲸种类有:蓝鲸、灰鲸、座头鲸、弓头鲸、小须鲸。齿鲸的口腔中有圆锥形的牙齿,像我们常见的宽吻海豚、虎鲸、独角鲸都是齿鲸。

图3齿鲸与须鲸口腔结构对比

1、鲸类进化史

在物种进化史上,一切脊椎动物均由3亿年前海洋中的鱼类演化而来,鲸类祖先是陆地上的偶蹄目动物,既趾为偶数的有蹄类动物,与河马、猪是近亲。在多万年前重归海洋,这是进化史上一次罕见的重大转折事件。

鲸类祖先为什么又回到水里?最有可能的解释是始新世之初,恐龙已经灭绝万年,陆生哺乳动物的多样性在增加,食物竞争更加激烈,然而,此时海洋中的食物资源非常丰富,鲸类祖先回归海洋更容易获得充足的食物。

古生物学者推测鲸大致演化路线为:印多霍斯兽、巴基鲸→游走鲸→罗德侯鲸→龙王鲸→简君鲸→利维斯坦鲸→齿鲸和须鲸,期间共经历了多万年的历史。经历漫长的演化过程后,古鲸的各个支系在渐新世逐渐灭绝,仅有两个分支繁衍至今,即须鲸和齿鲸。

印多霍斯兽:万年前分布于喜马拉雅山脉的南麓,今天印控克什米尔地区,是已知最早的鲸类远祖之一。体长只有半米左右,其头骨耳道有类似听泡的结构,这种结构仅见于现存和灭绝的鲸类当中,样子看上去更像是一只四肢细长的大老鼠。

巴基鲸:万年前体长1.米,最开始发现于巴基斯坦,早期四足鲸类,仍是陆生兽的体态,但耳骨已经初步具备了鲸的特征

游走鲸:四千九百万前体长两米,半水栖的早期四足鲸类,脑袋笨重,四肢粗短,尾巴强壮,能像水獭、鳄鱼一样在水中捕食。

罗德侯鲸:万年前体长三米,从两栖到纯水栖的过渡类型,脊椎尾椎壮有力,四肢短小,游泳自如,而上岸困难。

龙王鲸:万年前体长1~20米。最早完全水栖的鲸类之一,身材远比现代鲸细长。后肢还没完全退化,没有回声定位能力和鲸脂层。

简君鲸:万年前体长3.米,已知最早的须鲸之一,和后代不同,早期须鲸是口中有牙,身形灵活的掠食者。

利维坦鲸:万年前牙齿目前发现最大3厘米,推测体长17米,是史上最顶级的海洋掠食者的有力候选。

2、鲸对海洋生活的适应2.1鲸类在海洋中是如何呼吸的?

在漫长的演化过程中,鲸豚并没有进化出鱼鳃这类器官,直接利用水中的氧气,它们仍保留了肺部呼吸,需要定期浮出水面呼吸。这是因为鲸类体型较大,运动强度高,需要保持体温恒定,水中溶氧量远低于空气中的含氧量,无法满足鲸类高强度代谢的需氧量。为了适应海中生活,它们的鼻孔慢慢移动到了上方成了呼吸孔,便于它们浮出水面呼吸空气。

图鲸类鼻孔位置的进化图

并且它们呼吸孔上有一组强将的肌肉,可以保证鲸类在潜水时,鼻孔完全闭合,不呛水。所有的须鲸都保留了两个呼吸孔,而所有的齿鲸都只有一个呼吸孔,这也是须鲸和齿鲸的一个重要区别。

图座头鲸的两个鼻孔vs虎鲸单个鼻孔

鲸类肺活量特别大,尤其是须鲸。我们平时看到的鲸头顶“喷水”,也并非真的有海水从其气孔喷出。这其实是鲸肺部喷薄而出的温暖水蒸气遇冷后凝结成的水珠。从远处看,这便像一条水柱。而这现象,与我们冬日里哈气形成白雾的原理是一样的,经验丰富的观鲸者甚至能根据水柱形状识别特定物种。

图6灰鲸的鲸柱呈V型VS座头鲸的水柱呈树丛状

图7蓝鲸一道10米水柱VS白鲸的小水柱

鲸类一次呼吸可以下潜很久,如:柯氏喙鲸可以憋气0分钟,而抹香鲸更是达到了逆天的2个小时,而大多数人类只能憋气1分钟左右。这是因为鲸类血液中的血红蛋白和肌肉中的肌红蛋白比人类高很多,血红蛋白和肌红蛋白可以帮助储存和运输氧气,鲸类也能更加高效地运输和贮存氧气。。并且研究发现鲸类的二氧化碳耐受度也比人类高很多。此外,鲸和海豚们换气效率极高,体型较小的海豚,只需一秒就能完成换气,而最大的蓝鲸也只需几秒钟。

2.2鲸类在海洋中如何睡觉?

鲸豚类也是需要睡觉和休息的。根据以往对圈养和野生鲸豚类的观察,科学家就将它们的睡眠姿态分为两类,一种是呈垂直或水平的姿势在水面附近漂浮,另一种则是在同伴的陪伴下缓慢地游动。

图8睡眠中的抹香鲸

并且研究人员发现抹香鲸每天只会花7%的时间睡觉,而每次大约10到1分钟。相比于人类一睡就是一宿的状态,这种方式顶多叫做打盹,自然不会窒息。其实大部分动物都是碎片化睡眠的,不像人类需要连续8小时睡眠。野外长颈鹿每天只能享受30分钟的深度睡眠,而这30分钟还会分成碎片化的好几次,一次只有几分钟。

图9睡眠中的海豚

包括虎鲸在内的各种海豚睡眠方式更加多样,包括了静止和缓慢游动此外,科学家发现如果海豚睡眠时间较长,还可以一边大脑进入深度睡眠状态,另一边的大脑则保持清醒。这种特别的睡眠模式,也普遍在鸟类身上被发现,称为单半球慢波睡眠状态。所以,当你看到一只鸟睁一只眼闭一只眼时,那可能就是它们正在睡觉了

2.3鲸类在海中是如何捕食的?

齿鲸家族坚守了掠食传统,口中生有圆锥型的牙齿,为了更高效地寻找猎物,它们演化出了回声定位的能力,用这套系统来侦测猎物,并进行准确定位。齿鲸像人一样,智商普遍较高,非常爱社交,喜欢群体活动。它们的主要食物为鱼类、乌贼,有的还能捕食海鸟、海豹、海狮以及其他鲸类等大型动物

图10齿鲸的发声系统—声呐

距今万至1万年前,齿鲸中的抹香鲸科开始称霸,出现了多种巨型掠食鲸类。后来抹香精,专攻深海,以虎鲸领头的海豚科异*突起占据了浅海的食物链顶端。

图11虎鲸捕杀大白鲨

须鲸家族早期也走掠食路线,但后来他们发现了更稳定的食物来源——个体微小,但数以亿计的浮游动物和群游小鱼。它们口中生出了过滤用的鲸须代替了牙齿,一张一闭就是满嘴蛋白质,以喂饱越发庞大的身躯。

图12布氏鲸捕食沙丁鱼群

2.鲸类如何补充淡水?

哺乳动物都需要补充淡水,那么鲸在海水中是如何补充淡水的呢?鲸的肾脏异常强大,为复合肾,由多个肾小体组成,每一个肾小体可以独立完成肾脏的功能,将吸进的海水淡化,并通过尿液的形式排出体外,才使得鲸不会“咸死”。

图13鲸类的复合肾

此外,鲸可以通过食物获取水,并且与人类相比,它们向周围环境损失的水少(鲸类不像我们那样流汗,呼气时损失的水也很少)。

2.鲸如何保暖?

鲸跟人类一样体温恒定,约为36℃左右,即使在热带海域,鲸类的核心体温和海水环境也存在10℃的温度差,在极地水域温度差可达3-0℃。鲸类皮肤光滑,没有陆生哺乳动物的浓密的皮毛,也不能像人类一样穿衣服,并且海水比热容是空气的2倍,海水中热量散失速度远高于陆地。那么它们是如何保持体温的呢?

科学家研究发现,鲸类为了适应海洋环境,一是体型不断变大,减少散热的相对表面积;二是通过皮下厚厚的脂肪层隔热,大大减少了热量散失;三是附肢器官的血管逆流系统,极大限度的减少了向环境中散失的热量。

图1鲸类附肢器官的血管逆流系统,极大限度的减少了向环境中散失的热量

3、鲸的海洋生态意义

鲸类作为海洋中的自然食物链顶端,对于营养层级间的物质与能量循环的贡献是巨大的。鲸类可以控制次级捕食者的数量,从而维持藻类等初级生产者的数目。过度捕捞鲸类会直接导致生态系统紊乱,藻类等初级消费者会迅速减少,从而导致海洋生态系统中经济鱼类数量的减少。

鲸类的游动促进了水体不同层之间的物质循环,而这种水体流动对于海洋浮游生物的繁荣是必不可少的,因为这些水体流动既阻止了浮游生物的下沉,也为浮游生物的物质交换(包括氧气、二氧化碳、氮、磷、钾等)提供了便利。

图1鲸类排泄物为海洋微生物和藻类提供了丰富的的养料

与此同时,鲸类的排泄物也为海洋生态系统中的分解者和生产者提供了丰富的养料,尤其是鲸类的排泄物。这些排泄物为水面附近的浮游生物提供了大量稀缺的铁元素和氮元素,促进了它们的生长。而有了足够的浮游生物,鱼类和磷虾才有足够的东西吃——反之,如果鲸类被捕杀了,那么浮游生物没有足够条件繁荣生长,相应的鱼类和磷虾也就会减少了。

鲸落是指大型鲸类死亡后落入深海形成的生态系统,与热液、冷泉一同被称为是深海生命的“绿洲”。一头鲸的尸体可以供养一套以分解者为主的循环系统长达百年。在北太平洋深海中,鲸落维持了至少有3个种类个生物体的生存,促进了深海生命的繁荣。

、鲸类现状

鲸类每胎仅产1崽,生长期长,在人类侵害下1/的种类濒临灭绝。尽管国际捕鲸委员会自20世纪80年代起规定禁止商业捕鲸,但冰岛、挪威、俄罗斯、日本等国仍在大量猎杀鲸类。

图16日本海豚湾围猎的血腥场面

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