去年夏天,温哥华海域,一头虎鲸妈妈顶着夭折的幼鲸尸体,在海面上彷徨了16天,直到幼鲸尸体腐烂也舍不得抛弃孩子。

虎鲸妈妈把孩子顶在头上,时不时地浮出水面,希望能帮到幼鲸呼吸空气,幻想着也许孩子吸到一口气就能活回来了。

虎鲸妈妈对孩子的怜爱之心,以及她的丧子之痛跟人类的感情并没有什么不同。然而我们对这种体型巨大却态度温和的海洋巨兽,了解得却很少。

相比于人类300万年的进化史,鲸鱼演变历经了5000万年的岁月。漫长的进化历史中,鲸鱼不仅仅在体型和重量上碾压了人类,它在生存领域和身体结构上的变化也远远超过了人类。

陆地上行走捕猎的古鲸

问你一个问题,跟鲸鱼血缘关系最亲近的亲戚是哪一种动物?

答案是海豚?不对,海豚是自己人,不是隔壁的亲戚。鲸鱼分两支:须鲸和齿鲸,海豚属于齿鲸家的人。

回答这个问题,最合理的推测如下:鲸鱼是生活在海洋里的哺乳动物,其他海洋哺乳动物比如海豹、海狮、海象、海獭都有可能是它最亲近的亲人。

陆行鲸身披毛发,长着细长的四肢和锋利的牙齿,捕猎吃肉。大小跟现在家里饲养的大型宠物犬,比如金毛、哈士奇的个头差不多。

陆行鲸跑得不快,耐力也不够,不能长途奔走。另外它的游泳技术也差,细长的四肢和小小的脚巴掌并不适合划水。其貌不扬的陆行鲸在欧洲大森林的边缘分得一小块地盘,只在自己的领域内出没。

从陆地爬回海洋鲸(从陆地爬回海洋的鲸)(1)

陆行鲸骨骼

水陆两相宜的游走鲸

陆行鲸生活的森林边缘有片沼泽,某天它为了躲避大型猛兽的追杀,逃进了沼泽。

从前让陆行鲸感到畏惧的沼泽这次接纳了它,陆行鲸在沼泽里越走越远,来到了海边。

刚下水的陆行鲸跟其他四条腿的动物一样,四肢扑腾,狗刨式划水前行。

陆地上跑不快的陆行鲸,下水后游得也慢。它在水里追不上猎物,主要依靠潜伏捕猎为生。

白天偶尔下水,晚上回到陆地上休息。无论水里还是地上,只要能捉到的动物都是它口中的美餐。陆行鲸有一口利齿,每一颗牙齿都能咬碎骨头,他的总咬合力超过了包括鬣狗在内的其他哺乳动物。

捉鱼本领逐步提高的陆行鲸呆在水里的时间越来越长,多半时间生活在水里的陆行鲸有了一个新名字,叫游走鲸。

游走鲸的身体在水里逐渐变化。为了加速划水,细长的四肢开始缩短,小脚掌变大了,趾间长出了薄薄的脚蹼。

为了方便换气,游走鲸的鼻孔从鼻子的尖端开始往上移动,从眼睛前面移到了眼睛后面,一直移到脑门的最高处。再也不用仰着头吸气了,游走鲸只要往水面上一浮就能水平换气,大大增加了水中活动的效率。

为了推进击水,游走鲸的尾巴变得又粗又长,另外它还学会了蝶泳,通过上下摆动腰背部来推动身体前进。蝶泳泳姿比狗刨式速度快很多,游走鲸如鱼得水,越来越适应海洋生活。

转换身体形状的游走鲸属于古鲸的一个过渡形态,体现了古鲸从陆上走回海洋的变化。

从陆地爬回海洋鲸(从陆地爬回海洋的鲸)(2)

游走鲸骨骼

生命起源于海洋。3亿年前,第一只脊椎动物从海洋爬上了陆地,开始在陆地上繁衍生息。过了1亿年,脊椎动物进化出第一只哺乳动物。此后的1亿多年里,所有哺乳动物全部都生活在陆地上。直到5000万年前,哺乳类的古鲸鱼重新从陆地走回了海洋。

抛弃陆地的海洋鲸

游走鲸留在了海洋,不再返回陆地,成为了海洋鲸。

一次次的划水促进了前肢变化,海洋鲸的前臂变短了,划水时不需要的肘和腕关节也僵化了,只保留了灵活的肩关节。到最后,海洋鲸的前臂变成了鱼鳍状的肢体。

站立时支撑体重的骨盆在海里失去了用武之地,骨盆越缩越小,彻底脱离了脊椎。现代鲸鱼身体里有一块漂浮无用的骨骼,正是还没有完全退化的骨盆。

从陆地爬回海洋鲸(从陆地爬回海洋的鲸)(3)

上图是弓头鲸的骨骼,可以看见遗留的骨盆痕迹。

外貌已经变得跟鱼儿一模一样的海洋鲸并没有学会鱼儿的左右摆尾,依然传承了游走鲸的蝶泳泳姿,上下摆尾前进。依靠腰背和尾巴的力量推动身体前行的海洋鲸抛弃了没用的后腿,现代鲸鱼的身体里的后腿已经退化成一块粘附在漂浮骨盆上的小骨头。

重回海洋的海洋鲸没有象鱼儿一样长出鱼鳃,而是坚持用肺呼吸。它到水面上换气,吸一大口气憋住,然后潜入水底玩耍。

海洋鲸的一口气能憋2个小时以上,长在头顶的鼻孔成了呼吸利器,每次海洋鲸浮出海面换气时,高速喷出的气体会把鼻孔附近残留的水冲到空中形成壮观的雾气水柱。

除了用肺部呼吸外,海洋鲸还保留了哺乳动物怀胎数月分娩小宝宝,然后用乳汁喂养幼儿的特性。跟在陆地上不同的是,古鲸鱼在陆地上生产时,小宝宝是头部先出来。海洋鲸在海洋里生产时,小宝宝是尾巴先出来。

人类在水中分娩婴儿的时候,婴儿出生时感觉自己在水下时,会自然地摒住呼吸。直到把婴儿抱出水面,接触到空气后,婴儿才张开嘴发出第一声啼哭。

跟人类水中分娩婴儿时一样,小鲸鱼在水里出生时摒住了呼吸,这时妈妈会带着宝宝游到海面上吸入第一口空气。尾巴先出来,头部最后分娩出来减少了小鲸鱼溺水的可能性。

鲸鱼花了1000万年的时间褪去四肢,适应了从地到海的生活。又花了4000万年的时间完全适应海洋生活,再也没法回到陆地上。

5000万年不变的传承烙印

进化了5000万年,从陆地到海洋,鲸鱼的个体形状和生活环境都发生了巨大的变化。

只是依靠远古残留下来的化石,我们怎么能确认化石里的动物遗骸就是今天鲸鱼的祖先?陆行鲸和海洋鲸的骨骼样子完全不同,就连生活环境也是一个在陆地上,一个在海洋里。

回答这个问题有一个确定的答案,从陆行鲸、游走鲸,一直到现代的海洋鲸,身体上都有一个传承烙印,一个只有鲸鱼才有,其他物种都没有的烙印。

鲸鱼的烙印长在耳朵上,叫做中耳鼓泡,鼓泡的字面意思是鼓起来的泡泡,说的是鲸鱼耳骨外面有一层厚厚的扇型包膜,会象小贝壳一样滚动。

陆行鲸跟其他陆地上的动物一样,耳朵里有一层轻薄的鼓膜,接收以空气为介质的声波。而陆行鲸依靠中耳上多出来的厚实鼓泡,捕捉地面传来的声音。

跑得慢的陆行鲸以潜伏为猎食策略,它的头骨中有一道连接下颚与耳朵的通道,埋伏在树下的陆行鲸把下巴搁在地上,能够聆听到猎物的脚步声。

声音在水里的传播速度比在空气里快,我们的耳朵到了水里能听到声音,但是无法辨别声音的来源方向。

在陆地上有伏击优势的鼓泡恰好使陆行鲸提前适应了水中听声的需求。在水里的游走鲸,中耳鼓泡附近长出了气窦,里面充满了海绵组织。海绵组织能够把左耳跟右耳隔绝开,这样大脑就能清晰分辨出声音到不同耳朵时的细微时间差,因此确定声音的来源。

为了适应深海海压,海洋鲸的外耳道全部封闭了,耳骨漂浮在充满海绵组织的窦腔里。海洋鲸的中耳鼓泡长得非常致密,连接中耳鼓泡和下颚的声音通道里长满了脂肪。外部的声音由身体的脂肪传递给耳朵。

无论是长着外耳的陆行鲸,还是只有内耳的海洋鲸,它们的耳骨上都带着鼓泡的烙印。中耳鼓泡是鲸鱼区别于其他物种,独一无二的特征。

鲸鱼的进化选择

5000万年来,从陆地到海洋,鲸鱼的进化没有选择阻力最小的一条路。

回顾鲸鱼的进化历史,因为知道了最终结果,我们替鲸鱼画出了一条进化路径。不过这条路我们是从迷宫出口开始的逆向反推,从出口到入口,只有唯一的一条路,沿着路直接走就到起点了,不用做选择。

但是进化的路途没有那么简单,进化没有预知的目光,它看到不到未来。进化从迷宫的入口出发,在每一个转弯处都很多可供选择的路口。在做选择时,进化选的是对当下发展最合适的那个路口。

回到陆行鲸的始新世时代,海岸边有一个队列,排列着其貌不扬的陆行鲸,和四条腿的其他走兽,你没有办法猜出谁是5000万年后的赢家。

在鲸鱼的进化路程中,每一个时期的古鲸鱼和其他生命一样适应着它当时的生活环境。无论是陆地还是海洋,鲸鱼跟周围的伙伴相比,并没有突出的优势。

走到选择路口时,鲸鱼选的不是阻力最小的那条路,而是适合当时生存的路。有的路是顺应自然,有的路却属于偶然机遇。古鲸鱼做的最关键选择,不是踏入海洋,而是后来选择留在海洋,彻底放弃陆地生活。

海陆两栖,可进可退。古鲸鱼却决然放弃了熟悉的陆地,用自己独特的肺部呼吸适应着广袤海洋,终成王者。

爬回海洋的陆行鲸获胜,给我们画出一条长达5000万年的进化路程。进化没有预知的目光,它看到不到未来。在无法预测未来的时候,只能走好当下的每一步。

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