鲸类的拉丁学名是由希腊语中的“海怪”一词衍生的,由此可见古人对这类栖息在海洋中的庞然大物所具有的敬畏之情。其实,鲸类动物的体形差异很大,小型的体长只有1米左右,最大的则可达30米以上。它们中的大部分种类生活在海洋中,仅有少数种类栖息在淡水环境中,体形同鱼类十分相似,体形均呈流线型,适于游泳,所以俗称为鲸鱼,但这种相似只不过是生物演化上的一种趋同现象。因为鲸类动物具有胎生、哺乳、恒温和用肺呼吸等特点,与鱼类完全不同,因此属于哺乳动物。鲸鱼一分钟的心跳只有10次。
陆地上最大的动物是大象,而海洋里最大的动物则是鲸。也许是因为海洋的面积比陆地大得多,所以鲸也比大象大许多倍,或许这可以称之为尺度效应。因此,鲸类也是现在地球上最大的动物。地球上属于鲸目的动物有90多种,实在是一个庞大的家族。但是所谓的鲸鱼,事实上并非真正的鱼,而是一种鱼彤的脊椎动物,隶属于哺乳纲鲸目。5000多万年以前,现代鲸的祖先离开了陆地进入了广袤无垠的大海,其后经过漫长的岁月,才逐渐演化成现在的样子,遍布于世界的海洋中。
鲸鱼的特点
鲸类动物的共同特点是体温恒定,大约为37℃左右。
鲸鱼的皮肤裸出,没有体毛,仅吻部具有少许刚毛,没有汗腺和皮脂腺。皮下的脂肪很厚,可以保持体温并且减轻身体在水中的比重。它的头骨发达,但脑颅部小,颜面部大,前额骨和上颌骨显著延长,形成很长的吻部。
颈部不明显,颈椎有愈合现象,头与躯干直接连接。鲸鱼的前肢呈鳍状,趾不分开,没有爪,肘和腕的关节不能灵活运动,适于在水中游泳。后肢退化,但尚有骨盆和股骨的残迹,呈残存的骨片。尾巴退化成鳍,末端的皮肤左右向水平方向扩展,形成一对大的尾叶,但并不是由骨骼支持的,脊椎骨在狭长的尾干部逐渐变细,最后在进入尾鳍之前消失。鲸鱼的尾鳍和鱼类不同,可作上下摆动,是游泳的主要器官。有些种类还具有背鳍,用来平衡身体。它们的骨骼具有海绵状组织,体腔内有较多的脂肪,可以增大身体的体积,减轻身体的比重,增大浮力。
鲸鱼的眼睛都很小,没有泪腺和瞬膜,视力较差。
没有外耳壳,外耳道也很细,但听觉却十分灵敏,而且能感受超声波,靠回声定位来寻找食物、联系同伴或逃避敌害。鲸鱼的外鼻孔有1~2个,位于头顶,俗称喷气孔,一般鼻孔位置越靠后者进化程度越高。鲸鱼用肺呼吸,左右各有一叶肺,其中有许多毛细血管,富有弹性,能有助于氧的流通,适应在水而上进行的气体交换,每隔一段时间需要浮出水面来进行换气,也能潜水较长时间。鲸鱼的肋骨有10~20对,胃分为4个室,肾脏大多为瘤状。雄兽的睾丸位于腹腔内。雌兽在水中产仔和哺乳,子宫为双角形,有一对乳房,位于生殖裂两侧的乳沟内,有细长的乳头,乳汁中含有丰富的钙、磷和大量的脂肪。幼仔在胚胎期间都具有牙齿。但须鲸类的牙齿到出生的时候则被须所取代,齿鲸类的牙齿则终生保留。
鲸是一种温血动物,其体温总是保持在37℃左右,跟人的体温差不多。但是,海水却是凉的,特别是在北极,水温常在零度以下。而且,水吸收热量的速度要比空气快得多,所以鲸类都有一层海绵状厚厚的皮层和皮层以下一层厚厚的脂肪作为绝缘层,以保证体内热量尽量少地散失。除此之外,南于水的阻力比空气大得多,所以鲸运动起来则需要更多的能量和体力。当然,有其弊也必有其利,因为海里食物丰富而竞争者少,所以比较容易吃饱肚皮。而且,也许更重要的是,海水虽然阻力很大,但浮力也大,像鲸这样的庞然大物,长达数十米,重达100多吨,在陆地上是无论如何也生存不下去的,不用说觅食,就是活动起来也极为困难,寸步难行。
所以,鲸鱼为肥胖的人提供了一个不必减肥的生活方法,那就是回到水里去生活!
鲸鱼的种类
就整个海兽类而言,以鲸的种类为最多,数量也最可观。鲸可以分为两大类:一类是口中没有牙齿,只有须的,叫作须鲸;另一类是口中无须而一直保留牙齿的,叫作齿鲸。须鲸的种类虽少,但它们身体巨大,成为人类最主要的捕捉对象,其中有身体巨大、无与伦比的蓝鲸,有行动缓慢、头大体胖的露脊鲸,有喜游近岸、体短臂长、动作滑稽的座头鲸,还有体小吻尖的小须鲸等等。齿鲸的种类较多,除抹香鲸外,其余身体一般都较小,如凶猛无比的虎鲸和海豚。尽管鲸的身体有长短粗细的差别,但一律呈流线形,样子都像鱼,所以人们多称它为鲸鱼。不过,鲸却是兽类。它也像人一样,不断地浮出水面呼吸空气。有时我们在海面上可以见到鲸呼气时喷出的一股股白色雾柱,有的高达十余米,状如喷泉,十分壮观。
须鲸类动物的体形巨大,最小的种类体长也大于6米。口中没有牙齿,只有在胚胎发育时可以看到退化的牙齿,但上颌左右两侧的腭部至咽部各生有150~400枚呈梳齿状排列的角质须。须的颜色、形状和数目因种类的不同而有差异,是对鲸进行分类的重要依据之一。
须鲸的外鼻孔有2个,位于头顶,呼吸换气时可以喷出两股水柱。头骨极大,有的种类可达体长的1/3,左右对称。须鲸的颈椎愈合或者分离;胸骨较小,仅有1~2对肋骨与胸骨相连接,胸廓不完全;没有锁骨;鳍肢一般具4指。须鲸的消化道中具有盲肠。主要以磷虾等小型甲壳类动物为食,有的种类也吃小型群游性鱼类以及底栖的鱼类和贝类。须鲸类在全世界有露脊鲸科、灰鲸科和长须鲸科等3个科,共约6属11种。
齿鲸类的体形变异比较大,最小的种类体长仅有1米左右,最大也在20米以上。齿鲸口中具有圆锥状的牙齿,但不同种类牙齿的形状、数目相差也很大,最少的也具有1枚独齿,最多的则有数十枚,有的还隐藏在齿龈中不外露,所以牙齿也是对鲸类进行分类的重要依据之一。齿鲸的外鼻孔只有1个,因此呼吸换气时只能喷出一股水柱。齿鲸的头骨左右不对称,鳍肢上具有5指,胸骨较大,没有锁骨。齿鲸没有盲肠,主要以乌贼、鱼类等为食,有的还能捕食海鸟、海豹以及其他鲸类等大型动物。齿鲸类在全世界共有河豚科、抹香鲸科、剑吻鲸科、一角鲸科、尖嘴海豚科、鼠海豚科、海豚科和领航鲸科等8个科,大约34属、72种。
蓝鲸体长可达33米,体重190吨,相当于33头大象或300多头黄牛的体重,它的一条舌头就有4吨重。
蓝鲸的力气也无比巨大,有1250千瓦,能拽行588千瓦的机动船,是地球上有史以来出现过的最大动物。这是海的恩惠,只有在海里蓝鲸才能长得这么大:一来是食物丰富,蓝鲸虽体躯巨大,却以小得和它无法相比的磷虾为食。这种虾数量多,容易捕,养得起这些大肚子汉。二来是水的浮力大,支撑着蓝鲸的巨大体躯。非洲象是陆地上最大的动物,体重5吨左有,若非洲象的体重再增加,它的四肢就支撑不住了,所以不能长得太大。
但在海里却不然,动物基本上处于失重状态,再大也能浮得起来。但也不能无限增大,超过一定限度,心脏和肺等器官的功能就不能满足需要了。
鲸是终生生活在水中的哺乳动物,对水的依赖程度很大,以致它们一旦离开了水便无法生活。为适应水中生活,减少阻力,鲸的后肢消失,前肢变成划水的浆板;身体成为流线型,酷似鱼,因而它们的潜水能力很强,海豚(小型齿鲸)可潜至100~300米的水深处,停留4~5分钟;长须鲸可在水下300~500米处呆上1小时;最大的齿鲸——抹香鲸能潜至千米以下,并在水中持续2小时之久。1955年在厄瓜多尔附近海中发现一头被海底电缆缠死的抹香鲸,其潜水深度达1133米。在葡萄牙首都里斯本附近海域的2200米水深处,发现被电缆缠绕而窒死的抹香鲸,这是迄今为止哺乳动物潜水最深的记录。
鲸的祖先
“安比尤罗凯塔乌斯”
从巴基凯塔乌斯出现后经过了约100万年,鲸类向海洋进化又迈出了一步。这一阶段的代表性动物是一种体长4米的“安比尤罗凯塔乌斯”,意为两栖鲸或步行鲸。
如果说巴基凯塔乌斯与狼相似,那么,安比尤罗凯塔乌斯就与鳄鱼雷同。安比尤罗凯塔乌斯比巴基凯塔乌斯要早发现。研究人员认为,安比尤罗凯塔乌斯是鲸类发展过程中的一种过渡动物。
安比尤罗凯塔乌斯的最大生态特点是在海中和陆地生活,大都以海鱼为食,饮海水。一般认为,所有哺乳动物都是通过食物中的水分子的氧原子来形成牙齿和骨骼的。氧在自然界存在有三种同位素,它们具有特定的比值,海水和淡水中的比值不同。因此在对安比尤罗凯塔乌斯的骨骼化石进行分析时,展示出淡水的同位素比值要多,这也就说明,安比尤罗凯塔乌斯以陆地上的动物为食,从而造就了自己的骨骼和体态。
安比万罗凯塔乌斯的这种生态有些接近现在的鳄鱼。眼很小,身体处于海水中,眼睛露出水向观察四下的情况。分析其骨骼发现,其后足趾长以便水中活动,前组足不那么长,有利于爬出。它们常常在浅海处潜伏,眼观六路,伺机偷袭过往的动物。
“洛德凯塔乌斯”
继“安比尤罗凯塔乌斯”之后,就是带有水獭外观和大小的一种动物和仍保持了“安比尤罗凯塔乌斯”的许多特征的“洛德凯塔乌斯”等鲸的祖先相继出现。这种洛德凯塔乌斯被认为是已经完全适应了在水中生活。
自巴基凯塔乌斯出现到洛德凯塔乌斯的出现这段时间,经历了大约300~400万年。不过,这在古生物学方面却是短暂的一瞬间。
“多尔顿”和“巴西洛萨乌鲁斯”
此后大约3900万年前的时候,“多尔顿”和“巴西洛萨乌鲁斯”等具有流线型体型,能流畅地在海洋中游泳的鲸类出现了。它们已没有了祖先所拥有的长尾巴,取而代之的是尾鳍。身长4.5米的“多尔顿”,骨骼类似现在的海豚,不过还有一些后足退化的痕迹。“巴谣洛萨乌鲁斯”则拥有鳗鱼般细长的身材,全长约18米,这要比世界上现有的大部分鲸类体型要大,但是它还有两只小小的后足。
巴基凯塔乌斯以后到“巴西洛萨乌鲁斯”等鲸类,在分类学上都被称为原鲸类灭绝种。其中,更具备现代鲸类体形特点的“多尔顿”后来进化成了现代的齿鲸和须鲸。然而,科学家认为,目前尚未发现“多尔顿”与现代鲸类相关联的动物骨骼化石。
但是,一般认为,在接近原鲸类向须鲸和齿鲸发展的时期,也就是在约3400万年前,正是全球的海平面下降时期。这时全球的地层可以被挖掘的地方应该很多,如果幸运的话,人们迟早能找到原鲸到现代鲸类过渡物种的化石。
虎鲸
虎鲸又叫恶鲸、逆戟鲸,英文名字叫杀人鲸。因它特别喜食须鲸的脂肪,所以挪威人称它们为“油贼”。
虎鲸以体魄健壮、性情凶狠而闻名于世,索有“鲸之暴君”之称。说来也奇怪,在自然海域中虎鲸凶猛异常,但是在人工饲养环境经过人的调教、训练之后,它却变得十分驯服,并能根据人的指令作各种技艺表演(如跳水、顶球和伴随乐曲在水中翩翩起舞等)。自20世纪60年代末开始,它们又成为海洋公园和水旅馆中的“水族明星”而名声大噪。同时,经过特殊训练的虎鲸还能根据人的指令打捞沉入海底的鱼雷和火箭。
虎鲸最令人瞩目的是它们的分布遍及世界各大洋,寒冷的南、北极更是它们的旅游胜地。虎鲸既能在炎热的赤道周围海域生活,又能在终年冰封,严寒的两极冰海中出没自如。不管是在烈日炎炎的赤道,还是在冰冷的南、北极水域,它们的体温均保持36℃,恒定不变。
这是为什么呢?关键在于它们的身体具有一套特殊的调节体温装置——热交换系统。虎鲸靠这套“装备”便可在不同温度的海域中使体温恒定不变。
众所周知,陆生哺乳动物是靠身体表面的毛皮保持体温恒定不变。虎鲸是生活在海洋中的哺乳动物。水中散热量的速度是空气中的2.5倍,这就意味着它的体内要产生更多的热量。
虎鲸的体表光滑无毛,皮下是一层厚厚的脂肪层,脂肪起了隔绝寒冷侵蚀作用。而其前肢和高高的背鳍以及尾片等处没有脂肪层,在这些部位中穿行着一些血管网,形成了一个热交换系统。这些部位均暴露在水中又无脂肪层,所以通常和周围水温一样高,是冷的。虎鲸体内的血液流经这些地方就会变冷。当这些部位的血液通过静脉离开前肢、背鳍和尾片的时候,就会被从心脏流出到这些部位的动脉血的热量加温。这种方式的优点在于,许多热量又重新转回体内,而不是所有热量通过前肢、背鳍和尾片散失到水中。
总之,虎鲸体内的热交换系统,既能防止体内的热量散失,又能向周围的水环境中扩散体内多余的热量,以此调节体温保持恒定不变。