重返深蓝：明明是哺乳动物，鲸何以像鱼一样畅游大海？
重返深蓝：明明是哺乳动物，鲸何以像鱼一样畅游大海？
鲸类是哺乳动物中唯一重返海洋的群体，它们在数千万年的演化历程中发展出了一系列适应海洋生活的特征。从骨骼结构到生理机能，从捕食方式到社会行为，鲸类展现出了令人惊叹的生物多样性。本文将带你深入了解这群神秘的海洋巨兽，探索它们如何在深蓝世界中延续生命的故事。
重返深蓝的哺乳动物
鲸类进化史上有三个主要辐射时期，首先是始新世（54MY--53MY），鲸的陆生动物祖先在特提斯海（Tethy Sea，即古地中海）浅水区分化发展，诞生了巴基鲸科（Pakicetidae），陆行鲸科(Ambulocetidae)和雷明顿鲸科（Remingtonocetidae）等类群，这些早期鲸类逐渐适应了水生环境，为后来的鲸类进化奠定了基础；
巴基鲸科 图源newdinosaurs.com
雷明顿鲸科 图源tanmizhi.com
中始新世时期，非洲、欧洲、北美、印度、巴基斯坦等海域出现了原鲸科（Protocetidae）；而到了中始新世晚期，龙王鲸科（Basilosaurus）几乎遍布了全球海域（除南极洲和南美洲外），其中轭根鲸已具备有现生鲸类必要的身体形式，如前肢像鳍、后肢退化等。
龙王鲸科 图源theworldofanimals.proboards.com
科学家们研究发现，刚刚下水的哺乳动物相较于陆生动物会出现一定程度的骨骼高密度化，这样的骨骼结构有助于半水生动物在浅水中生活，但限制了其在陆地上长时间行走的能力。骨骼密度增加有多个方法，包括内层骨板的加厚致密（骨硬化）和外层皮质骨过度增生（骨肥大）。巴基鲸骨骼就展现了骨硬化的现象，其骨骼微结构与河马相似，这有利于它们进入到水中捕食。而现生的鲸豚类骨骼呈现出“骨质疏松”的现象，较轻的相对骨骼重量让动物更能适应深海中的动态浮力机制，减小惯性，节省能量。此外鲸类颈椎愈合，以致头部不能转动，这一特征能减少游泳时颈部受到的压力。
图源孙迪.江豚种群基因组学及鲸类骨骼微结构适应机制研究[D].南京师范大学,2018.
Cg为整体骨密度，Cc为中央骨松质区域骨密度，Cp为外部皮质骨骨密度。
除了骨骼结构上的适应，重返海洋的鲸还需要面对海洋的高渗环境。研究表明，海洋鲸类所排出的尿液的渗透压是其血浆渗透压的3~6倍，而肾脏是海洋鲸类最主要的渗透压调节器官，因而它们肾脏占自身体重的比例比陆地哺乳动物要高。肾脏结构上，鲸类的肾是多囊肾，外形像葡萄，与其他哺乳动物相比，多囊肾的表面积更大，推测有助于产生高渗尿液，以保持体内渗透压平衡。
分类
根据牙齿的有无，鲸类分为齿鲸(odontocete)和须鲸(mysticete)。
齿鲸前额有隆起的脂肪区（额隆），用于集中和调节声波，进行回声定位。会捕食鱼类、乌贼等食物，如在深海中的抹香鲸。
齿鲸没有固定的洄游模式，社会生态比较复杂。例如抹香鲸小时候会跟雌性抹香鲸定居在暖海里，成年后雄性抹香鲸会组队洄游到捕食场，独自生活。为了繁殖权，大型的雄性之间会发生斗争。
图源《Nature》，《鲸 重返海洋的哺乳动物》
须鲸虽然没有牙齿，但其上颌两侧排列着200-300枚板状胡须，称鲸须，用于将海水中的食物与海水分开。须鲸的体型庞大，没有额隆和回声定位的能力，如我们所熟知的蓝鲸。须鲸的洄游模式相对固定，夏季在食物丰富的南极或北极觅食，冬季则回到温暖的海域分娩育儿。虎鲸是很多须鲸的天敌，其中灰鲸身上被虎鲸留下的耙形伤痕是所有鲸种中报告最多的，也会有少量幼崽会被大型鲨鱼攻击。但须鲸也不是什么软柿子，如北极露脊鲸面对虎鲸的攻击通常会选择反击而不是逃跑。
图源《Nature》，《鲸 重返海洋的哺乳动物》
鲸落
鲸类动物的尸体、尸体的坠落以及形成的海洋生态系统统称为鲸落。鲸死亡后，在重力作用下，尸体下沉。鲸落会经历3个阶段，第一阶段是移动清道夫阶段，食腐鱼类和无脊椎动物会迅速聚集到鲸落附近清理软组织。在微生物作用下鲸落会产生大量气体，假如鲸落位于浅海，很可能会因此上浮或搁浅，有爆炸的风险。
第二阶段是机会主义者阶段。大量异养微生物和无脊椎动物啃食分解其剩余组织。
第三阶段是化能自养阶段，软组织被清除后，富含脂质的骨骼就会裸露出来，此时骨表面、骨缝合线还有内部都生长着大量的异养和化能自养细菌，骨缝中还会有大量的贻贝。厌氧菌分解脂质的过程中会产生大量的硫化物，供给基于硫化物的化能自养细菌生长，而与细菌共生的贻贝也能因此存活。
大型鲸的骨骼可以支持此阶段的生物群落40~80年。
最后一个阶段是礁岩阶段，有机物耗尽的鲸落会成为适宜生物定居的礁岩。于系统中的生物而言，鲸落就是神话中身体化为山川大地的盘古，它们受着“神”的福泽，世代延绵。
鲸落 图源baike.so.com
鲸类保护
鲸豚类动物是水生野生动物保护的旗舰物种和海洋生态环境状况的指示性物种，但由于物种资源状况不清、栖息地衰退、水环境污染等问题，它们生存状况仍面临严峻挑战。2021年11月4日，农业农村部发布了《农业农村部办公厅关于加强海洋哺乳动物保护管理工作的通知》，提到以下几点：
一、加强海洋哺乳动物的保护和科学研究，摸清海洋哺乳动物及其栖息地状况；
二、强化渔船渔港监管措施，减少近海捕捞业对海洋哺乳动物的伤害；
三、履行区域渔业组织养护管理措施，强化公海海洋哺乳动物保护；
四、加强对水产养殖生产的监督指导，减少对海洋哺乳动物影响；
五、实施渔业分级管理，制定针对性的监管计划和监管措施；
六、扩大国际交流与合作，加强进出口水产品监管。
在鲸类保护这件事上，人们也做了很多的努力，如广西海洋环境监测中心站在2021年时就发起过“守护北部湾‘海’好有你”活动，一方面通过各种技术手段密切观测布氏鲸群，另一方面也积极组织科普活动，让社会各界都能更清晰地认识鲸类这一庞大又迷人的群体。
迈向陆地又重返海洋的鲸，在无垠的海洋中闯出了自己的一片天，依赖海洋也回馈着海洋，但面对全球性的海洋环境变化，它们也束手无策。积小流而成江海，让我们共同努力，还这些庞大的生灵一个美好的家园！
参考资料：
[1]《Nature》，《鲸 重返海洋的哺乳动物》
[2]孙迪.江豚种群基因组学及鲸类骨骼微结构适应机制研究[D].南京师范大学,2018.
[3]王宝宝.鲸落的生态学概述[J].生物学教学,2021,46(06):62-63.
[4]于学颖,杨峰,朱静敏,等.体外模型的发展及其在鲸豚研究中的应用[J].兽类学报,2018,38(06):597-607.DOI:10.16829/j.slxb.150225.
[5]《农业农村部办公厅关于加强海洋哺乳动物保护管理工作的通知》
[6]《鲸豚百科全书：世界上的鲸、海豚与鼠海豚》（英）马克.卡沃丁著，祝茜等译
来源：广东海洋大学水生生物博物馆、中国海洋学会