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地球生命史上最大的動物,年吃磷蝦2億噸,藍鯨還能長得更大嗎?

藍鯨是目前已知地球史上存在過的最大生物,體長可達33米,體重超過150多噸。其他鯨類如虎鯨、抹香鯨、灰鯨,比大多數陸生動物都要大,但與藍鯨的體型相比卻顯得蒼白無力。雖然鯨類在這個星球上已經存在了大約5000萬年,但它們只是在過去的500萬年左右才進化到真正巨大的。

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那到底

什麼讓這兩種體重級別的鯨類與眾不同?藍鯨還可以長得更大一些嗎?什麼限制了地球生命體型?

這是過去一個多世紀以來,科學家一直想知道的答案。但藍鯨等鯨類大部分時間都生活在海面之下,在那裡它們的行為難以監測,因此關於是什麼影響和限制了它們的大小的想法大多是推測性的。其中一項新研究指出,這一切的關鍵是能量。

“深海巨人”藍鯨是如何出現的?

大約4000萬年前,鯨魚才完全演化為水生動物,隨後分化出可以從海水中過濾出食物的鬚鯨和使用回聲定位捕獵的齒鯨。但鯨魚的大型化轉變不是想象中那麼激進,事實上,在接下來的3000萬年左右的時間裡,鯨魚變得越來越多樣化,但它們的體型仍然很小,最大隻有5米(18英尺)長左右,讓它們很容易成為大鯊魚等掠食者的獵物。

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直到大約500萬年前,冰河時代才使得天平向鯨魚傾斜,一種稱為海洋上升流的過程在它們周圍的水域中加劇。當與海岸平行的強風將地表水推離海岸,從深海中抽取寒冷、營養豐富的海水時,就會發生上升流。而海洋溫度和洋流的變化為磷蝦和飼料魚創造了合適的繁殖環境。以這些獵物資源為食的鯨魚可以有效且可預測地覓食,從而使它們變得更大。

對於鬚鯨來說,這是一次吃到飽的自助餐。

而化石記錄顯示,鬚鯨譜系在同一時間變得巨大,證明了這一觀點。

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那為何須鯨家族一起變大的時候,為什麼藍鯨比其他鬚鯨都要大得多?地球給藍鯨開小灶了嗎?

其實鬚鯨家族很早就發明了“衝刺進食”(lunge-feeding)的方法,但自這個捕食方法出現以來,已經有數十種鬚鯨科成員出現並消失。而磷蝦的出現,讓鬚鯨家族的衝刺進食法有了用武之地。而藍鯨變成地球最大生物的關鍵,就是因為鬚鯨家族中只有

藍鯨是最專業的——專門吃磷蝦,只吃磷蝦

。據瞭解,一頭藍鯨每年至少會吃掉2億噸磷蝦。

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不過專吃磷蝦是一個不小的難題。磷蝦可能是海量的,但僅限於世界海洋的某些孤立區域,例如上升流區和極地海洋。為了偶然發現磷蝦並在不可避免的食物蕭條中倖存下來,藍鯨需要極大的機動性和大量的能量儲備。為此,藍鯨進化出光滑的身體和小巧的流體動力鰭狀肢。

但要成功衝刺進食,必須以速度和出其不意的方式進行。所以在與磷蝦逃逸的軍備競賽中,藍鯨選擇的方式進化出更大的嘴巴、更大的身體。

一次吃到飽,身體變大,走得越遠,吃得更多,變得更大……

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而齒鯨沒有變得和鬚鯨成員那麼大,是因為體型變大不是優勢。體型變大確實可以幫助鯨類潛得更深更長時間,有利於尋找大型獵物。然而,對於抹香鯨和鼠海豚等齒鯨來說,深海中大型獵物是罕見且難以尋找。只為一個可以潛得更深的能力而失去靈活性、面臨食物匱乏的局面,太不划算了。

藍鯨還可以長得更大些嗎?

變大是基於簡單的數學計算:如果一個生物獲得的卡路里比消耗的多,它就會變大。這可能看起來很直觀,但用從自由生活的鯨魚收集的資料來證明它是一個巨大的挑戰。

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來自斯坦福大學生物學家傑里米·戈德博根( Jeremy Goldbogen)和佩恩森(Pyenson)領導的一個國際科學家團隊利用吸盤式的感測器標籤貼在一些鯨魚身上,以確定不同大小的物種為捕獲獵物投入了多少能量,確定每個物種的能量效率——從覓食中獲得的能量總量,與尋找和消耗獵物所消耗的能量相比。最後他們標記來自11個物種的300頭齒鯨和鬚鯨,範圍從5英尺長的港灣鼠海豚到藍鯨,並記錄了超過50000次進食事件。

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結果發現,藍鯨的衝刺進食(張大嘴巴向前猛衝吞食磷蝦)產生的阻力會隨體型越大阻力越大。體長25米的藍鯨吞食磷蝦產生的阻力為6100牛,而體長33米的藍鯨吞食產生的阻力則達到10000牛。這意味著它們捕食消耗的能量會因體型增大而猛增的,同時瞬間高速的能量代謝會導致缺氧、頭骨所承受的壓力以及磷蝦群規模大小的限制,更大體型多付出的能量和收益不成正比。而且科學家估計,一旦藍鯨體長超過33米,它就無法在磷蝦逃跑之前足夠快地合上嘴巴。

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另外團隊記錄到藍鯨的心率變化,當藍鯨潛入水中心率減慢,每分鐘平均只跳動4-8次,最低甚至可到每分鐘2下。而當牠們吞下獵物開始上浮,心跳會逐漸增加;浮出海面呼吸時,心跳最高達每分鐘25-37次。換成人的心率就是一分鐘跳10下、1分鐘跳200下,這種極端變化對心臟造成的負擔可想而知有多大。

總的來說,科學家們認為藍鯨可能已經達到了地球生命體型的極限。

不過這項研究是建立在先前關於鯨魚體型進化的研究之上,許多問題仍然存在。例如,由於鯨魚在進化史上相對較晚才發展出巨大的體型,那麼它們在未來會進化得更大嗎?理論上是存在的,儘管可能有其他生理或生物力學限制限制了它們的健康。

地球生命史上最大的動物,年吃磷蝦2億噸,藍鯨還能長得更大嗎?

不過從地球過去物種滅絕的經驗告訴我們,高度特化的物質,對特有食物的依賴非常大,是一件非常危險的事情。如果你是一頭藍鯨,你唯一的獵物是磷蝦,而人類活動及氣候變化導致磷蝦數量下降,那麼你就處於進化的死衚衕,因為你將無法吃足夠的食物來維持自己的生活,屆時局面不言而喻。幸運的是,我們和藍鯨生活在同一時代,也希望我們能把這份幸運傳遞下去。