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下海5000多万年,完全适应海洋环境,鲸鱼为何还没有进化出鳃?

宇宙解码  · 公众号  · 科学  · 2025-01-25 20:42

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大约在6500万年前,一颗小行星撞击了地球,把统治地球1.6亿年的恐龙推向了灭绝。而在恐龙消失后,鸟类和哺乳动物逐渐在地球上崭露头角。随着第四纪冰期的开始(大约260万年前),哺乳动物稳固了它们在地球上的地位,不仅在种类和数量上大幅增加,它们的体型也发生了显著变化。

然而,哺乳动物中有一些并不满足于陆地生活,它们的目光转向了广阔的海洋,这就是今天的鲸豚类,包括鲸鱼和海豚。虽然现存的海洋哺乳动物种类繁多,但鲸豚类是最早适应海洋并表现出卓越生存能力的。

鲸鱼的海洋生活演化至少可以追溯到5000万年前。如今,它们已经无法在陆地上生存,哪怕是暂时的搁浅也会致命,类似于鱼类在陆地的一样会面临死亡威胁。但是,鲸鱼和鱼类因无法在陆地上生存的原因是不同的。

鱼类依靠鳃从水中获取氧气,因此一旦脱离水环境就无法呼吸,而鲸鱼则使用肺从空气中获取氧气。问题在于,当鲸鱼离开水,它们巨大的体重会导致内脏严重受压,难以承受。

因此,值得探讨的是,既然鲸鱼在5000万年间完全适应了海洋环境,那为何它们没有进化出鳃,反而继续使用肺来呼吸呢?

众所周知,鲸鱼是哺乳动物,起源于陆地。即便它们如今完全生活在海洋中,骨骼结构依然保留着陆地哺乳动物的原始特征。考古研究发现,最古老的鲸鱼,如巴基鲸,生活在5000万年前,它们四腿行走,有尾巴,外形更像狼。

这些古鲸牙齿尖锐,适合捕食鱼类。它们的眼睛位于头骨上方,这种特征让它们即使在水下也能注视水面,类似于如今的鳄鱼,能够有效捕食沿水边活动的动物。

在4900万到4000万年前,古鲸类逐渐分布于全球水域。它们的耳朵和下颌结构优化,适应水下生活和捕食,尽管它们仍然需要回到陆地繁殖。经过漫长的时间,部分古鲸适应海洋环境,进化成今天的鲸鱼和海豚。

即便如此,鲸鱼的呼吸方式为何一直保持用肺?事实上,即使在水中生活,对鲸鱼而言,用肺比用鳃更具优势。

尽管鳃让鱼类能在水下获得氧气,但海水的含氧量相对空气非常低,这使得呼吸空气比水中的氧气更高效。鲸鱼的一口空气比水中的氧气含量高得多,这种高效的呼吸方式维持了它们的高新陈代谢率。

同时,鲸鱼在游泳和潜水时通过降低心率,减少非必要肌肉和器官的血液需求来节省氧气。综上所述,鲸鱼即使不具备鳃,也能高效生活在水中,这也是它们不再进化出鳃的原因。