鲸是怎么演化来的?

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图:重现鲸类从其陆生偶蹄类祖先(如河马、猪)以来的演化历程: (A) 生活在始新世的raoellid,有可能是鲸类的姐妹群,它们是陆生的,但是显示出了一些半水生的证据。(B) 两栖生活的游走鲸。(C) 中始新世的原鲸属罗德侯鲸具有偶蹄动物式样的踝骨,但同时已经有了很多鲸类特征。(D)硬齿鲸,来自中始新世到晚始新世,尽管其无实际功能的骨盆和后肢仍然较大,但除此之外已经拥有了大部分现代鲸类特征。(E)现代齿鲸类,鼠海豚 Phocoena phocoena。其 特 殊 的颅骨形状说明它的鼻孔十分靠后,位于头顶,成为一个喷水孔。(A来自Thewissenetal.2007; B来自Gingerich 2003 和de Muizon 2001;E 由NancyHaver绘制)

鲸与海豚,传统上被归入鲸目,是由其陆生祖先进化而来的。根据分子系统发生分析,它们在现生哺乳动物中最近的亲缘类群是河马(Gatesyetal.1999)。因此,鲸类应当与骆驼、猪和诸如牛以及羚羊等反刍动物一样归人偶蹄目,即偶蹄类哺乳动物。现在它们被统称为鲸偶蹄目。

与基部(原始) 哺乳动物相比,现生鲸类发生了巨大的变化,这是因为它们适应了水生生活。鲸类都具有形状独特的鼓骨包围耳,这是它们适应水下听音的众多变化之一; 都有非常靠后的开孔于头骨顶部鼻孔; 肘关节、腕关节和手指关节均被封闭在浆状鳍肢中,无法灵活转动; 骨盆发育不完全(有时与下肢的残迹融合),与脊柱分离; 缺少陆生哺乳动物中普遍存在的特化融合的骶椎。齿鲸类的下颚有巨大的洞(孔)容纳脂肪垫,用以传递声音。

Philip Gingerich、J.G.M.Thewissen 及其同事发现了许多来自始新世的化石,主要来自巴基斯坦,这些化石记录了鲸类从50 Mya 到30 Mya 之间进化历程中的许多细节,包括一系列适应水中的运动(上图) 以及水下听觉的特征(Gingerichet al.2001; Thewissen and Williams 2002; Nummela et al.2004 )。

目前所知与鲸类亲缘关系最近的是生活在始新世的一种名为Raoellidae 的小型偶蹄类动物,它拥 有与鲸类一样的独特鼓骨以及牙齿的特征,这些特征显示它像河马一样是半水生的(上图A)。已知最早出现的鲸类动物,巴基鲸(Palkcetus,生存于53-48 Mya ), 是一种陆生或半水生的动物,具有鲸类独特的鼓骨类型。稍晚出现的游走鲸(Ambulocetus,48--47 Mya; 上图B) 适应沿海浅水区的生存环境。它的后腿短但是脚很大,五趾分离,趾端具短蹄。其下颌孔比巴基鲸的大,其尺寸呈稳定增长趋势。游走鲸是一种拥有长领和齿尖减少的牙齿的捕食者。在原鲸科(如罗德侯鲸属,49--39 Mya; 上图C )中,骶椎间融合减弱,牙齿类型变得更加简单,同时鼻孔更加远离吻端。原鲸科具有偶蹄动物式样的踝骨同时趾端具短蹄,但是部分水生原鲸类的骨盆和后肢太过脆弱,不足以在陆地上支撑它们的体重。增大的下领孔显示声音经由下颚的脂肪垫传人耳。生活在35 Mya的dorudontine 龙王鲸类显示了完全适应水生生活的形状特征,它的牙齿更加简单,鼻孔更加靠后,前肢呈鳍状,腕关节和肘关节几乎不能转动。骨盆和后肢完全去功能化。缩小的骨盆与尾椎骨完全分离,后肢仅从身体表面微小的隆起。dorudontine很有可能具有一个水平的尾鳍,在这点上其实离现代鲸类仅有一步之遥了。


徐奇



鲸的演化过程

鲸是由陆生哺乳动物古偶蹄兽经过1000多万年的演化而来的,是为了适应环境的变化,基因发生变异或突变,自然选择的作用的结果。大致经历了六个阶段:古偶蹄兽—巴基斯坦古鲸—游走鲸—罗德侯鲸—龙王鲸—齿鲸(现代鲸)—须鲸。

1.古偶蹄兽:生活在5000万年前的欧洲、亚洲和北美洲。体型如现在的猪,体长50厘米,重约20千克,生活在在森林里,以森林里的植物为食。有长的四肢和五趾,善于奔跑。由于环境的巨大变化,生活所迫,开始下水捕食鱼虾,慢慢进化成游走鲸。

2.游走鲸,也称陆走鲸。也是生活在5000万年前,以浅海和湖泊里的鱼虾等为食,虽然仍保留有古偶蹄兽的特征,但体型发生了明显的变化,体型更具流线型如鳄鱼,体长3米,仍有四肢喝和五趾,五趾间长出了脚蹼,更适宜水里生活。

3.罗德侯鲸。生活在4700万年前。已经灭绝。它是从陆地进入海洋生活的典型过渡性物种,后臀、脊椎与后肢融合一起,特别是后肢大而有蹼,犹如船桨,尾巴变得强壮,已经明显适应了水里生活,但它是半水生哺乳动物。

4.龙王鲸。是现代鲸的祖先,生活在4500万~3400万年前,生活在非洲、亚洲和北美洲,体长可达18米~20米,身体修长,后肢短小,牙齿短小锋利,已经进化成肉食性哺乳动物,常以鱼、鲨鱼、乌贼海龟和其他海洋哺乳动物为食 为完全水生哺乳动物。

5.齿鲸。是现代鲸鱼的一个大类,最明显的特征是具有圆锥状牙齿。体长约20米,体重约9吨,是海洋里的肉食性哺乳动物。如虎鲸、抹香鲸、白暨鲸、海豚等。四肢完全进化成船桨形。游泳速度可达70~100千米/小时,是人类游泳速度的一二十倍。 ”

6.须鲸。体长15~20米,体重约25吨。牙齿犹如巨大的毛发,有三四百之多。故名须鲸。如露背鲸、座头鲸、蓝鲸等。不同的须鲸食谱不一样。须鲸进食常常是“狼吞虎咽”,张开盆状大口。 鲸是动物进化的优胜者。它们为了适应环境,由陆生演化为水生,由植食性哺乳动物演变为肉食性哺乳动物,由善于奔跑演化为擅长游泳,由体型相对娇小(几十千克)演化成巨型的流线型哺乳动物(数万千克),游泳速度惊人。


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