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鯨是有史以來最大的生物之一。比如，藍(lán)鯨在海洋中的“霸主”地位幾乎無可動(dòng)搖。藍(lán)鯨體長可達(dá)30米，體重甚至能超過100噸，是目前地球上已知現(xiàn)存的最大動(dòng)物。即使放在地球歷史的時(shí)間尺度上，藍(lán)鯨的體型很有可能也是頂級(jí)的。有科學(xué)家表示，恐龍的體長或許有可能超過藍(lán)鯨，但它們的體重絕不會(huì)那么大。我們生活在名副其實(shí)的“海洋巨獸”的時(shí)代。
究竟是什么因素讓這種動(dòng)物長成了這樣的龐然大物？擁有如此龐大的身體，它們的生活節(jié)奏是怎樣的？不同種類的鯨在體型上也存在很大差異，又有哪些因素會(huì)限制它們的體型？而更深一層的問題就是——地球上生命的體型極限究竟在哪里？
○ 座頭鯨與科學(xué)家在南極的一次相遇。| 圖片來源：Goldbogen Laboratory, Stanford University / Duke University Marine Robotics and Remote Sensing under CC BY-ND
誠然，生物通過體型變得更大確實(shí)能獲得不少好處，比如很難被更小的生物吃掉，可以更高效地在更大范圍內(nèi)活動(dòng)。但或許令人感到困惑的是，這種有史以來最大的生物，卻以只有幾厘米長的磷蝦和小魚為食。不過一項(xiàng)最新的研究表明，這些迷你動(dòng)物大餐，或許就是鯨在進(jìn)化過程中體型迅速增長的關(guān)鍵。
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雖然鯨在地球上已經(jīng)存在了大約5000萬年，但它們是在過去的500萬年內(nèi)才進(jìn)化出如此巨大的體型的。最早出現(xiàn)的鯨是長著四肢的，它們看起來像大狗，有一部分時(shí)間生活在陸地上。慈母鯨（Maiacetus）就是一種古老的鯨，代表著陸上哺乳動(dòng)物從重新回到海洋的過渡。這些古鯨的后代大約花了1000萬年才進(jìn)化出一種完全水生的生活方式，而大約又過了3500萬年，才成了真正的海洋巨獸。
○ 慈母鯨化石。| 圖片來源：Ghedoghedo/Wikicommons under CC BY-SA
大約4000萬年前，鯨完全變成水生生物后，成功在海洋中生存下來的有兩類，包括須鯨和齒鯨。須鯨通過口部的鯨須濾食海水中的浮游生物和其他動(dòng)物，而齒鯨利用回聲定位來捕食獵物。
當(dāng)鯨沿著這兩條路徑進(jìn)化時(shí)，一種叫作上升流的過程在它們周圍的水域不斷加劇。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)將表層海水推離海岸，更寒冷的、營養(yǎng)豐富的深層海水涌向表面，就會(huì)出現(xiàn)上升流現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會(huì)刺激大量浮游生物繁殖。
不斷加劇的上升流為須鯨的獵物創(chuàng)造了合適的生長條件，磷蝦和魚類會(huì)集中在海岸線。以這些獵物為食的鯨可以高效地覓食，從而使它們長得更大?；涗涳@示，各分支的須鯨在同一時(shí)期變得巨大，也支持了這一觀點(diǎn)。
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鯨能長多大有上限嗎？我們或許可以利用動(dòng)物能量學(xué)來解決這個(gè)問題。動(dòng)物能量學(xué)研究的是生物如何有效地?cái)z入獵物，并將后者所含的能量轉(zhuǎn)化為自身質(zhì)量。
從能量角度而言，體型變大可以簡(jiǎn)化為一道簡(jiǎn)單的“數(shù)學(xué)題”。如果生物所獲得的能量比它所花費(fèi)的更多，它就會(huì)長大。這看起來很直觀，但是若要從海洋中自由生活的鯨身上收集數(shù)據(jù)來證明這一點(diǎn)，則成了一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
○ 加利福尼亞海岸附近被標(biāo)記的藍(lán)鯨。| 圖片來源：Duke Marine Robotics & Remote Sensing under CC BY-ND
要確定每個(gè)物種的能量效率，就是要計(jì)算出一個(gè)物種在尋找和進(jìn)食獵物時(shí)所消耗的能量與它們因覓食而獲得的能量總量之比。為了收集信息，國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在鯨身上貼上了高分辨率的標(biāo)簽，用以追蹤它們的方位和運(yùn)動(dòng)。他們測(cè)量了鯨在海中進(jìn)食的頻率、潛入的深度以及在深海停留的時(shí)間。他們累計(jì)進(jìn)行了長達(dá)數(shù)萬小時(shí)的海上實(shí)地調(diào)查，對(duì)11個(gè)物種的300頭齒鯨和須鯨進(jìn)行了標(biāo)記，從只有一米多的鼠海豚，到龐然大物藍(lán)鯨，從南極到北極，記錄了它們超過50000次的進(jìn)食行為。
新的研究發(fā)現(xiàn)，通過“沖刺進(jìn)食”（lunge-feeding）的須鯨，會(huì)大口大口地吞沒成群的磷蝦或魚類，從而高效地獲得了最大的能量。隨著這些鯨的體型增大，它們的每一次猛沖都會(huì)消耗更多能量，但更急劇增加的是它們的吞咽量。這意味著，須鯨的體型越大，它們的能量效率就越高?？茖W(xué)家推測(cè)，須鯨體型的上限可能取決于其獵物的范圍、密度和季節(jié)持續(xù)性。
而大型的齒鯨，比如抹香鯨，偶爾以大型獵物為食，甚至包括傳說中的巨型烏賊。但海洋中的巨型烏賊只有那么多，這類獵物很難被發(fā)現(xiàn)并捕獲。因此更常見的情況是，大型齒鯨會(huì)捕食中等大小的烏賊，畢竟這類烏賊在深海中的數(shù)量要多得多。
但由于缺乏足夠大的獵物，齒鯨的能量效率隨著體型的增大而降低，這與須鯨的模式恰好相反?？茖W(xué)家因此認(rèn)為，由于缺乏巨型烏賊這類大型的獵物，生態(tài)約束阻止了齒鯨體型的進(jìn)化，抹香鯨就是目前齒鯨體型的極限。
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然而仍有許多問題懸而未決。例如，由于鯨在其進(jìn)化史上發(fā)展得相對(duì)較晚，它們將來會(huì)進(jìn)化得更大嗎？或許數(shù)百萬年后，地球上會(huì)出現(xiàn)比藍(lán)鯨更大的生物？
這是有可能的。雖然可能還會(huì)有其他生理或生物力學(xué)因素限制著它們的適應(yīng)性。例如，最近一項(xiàng)測(cè)量藍(lán)鯨心率的研究表明，即使在日常覓食行為中，藍(lán)鯨的心率也可能已經(jīng)逼近其最大值，這也許暗示著這種動(dòng)物的生理極限。當(dāng)然，這只是對(duì)藍(lán)鯨心率的首次測(cè)量，后續(xù)還需要進(jìn)行更多研究來確認(rèn)。
除此之外，科學(xué)家還想知道這些體型限制是否適用于其他大型海洋動(dòng)物（比如鯊和鰩），而須鯨進(jìn)食大量獵物對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)又有怎樣的影響。相反，隨著人類活動(dòng)逐漸改變海洋環(huán)境，這會(huì)影響鯨的食物供應(yīng)嗎？
這項(xiàng)研究或許也是在提醒我們，自然界復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)化了數(shù)百萬年，但在人類世，這些可能會(huì)更快地被改變甚至破壞。
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