海豹、海豚、海牛等海洋哺乳動物在進化上有什麼關係?
鯨目、鰭腳類、儒艮類在身體結構、起源物種上有什麼區別?他們內部各物種之間又有什麼區別?
【本回答共2685字,預計閱讀時間6-10分鐘,圖片較多,請注意流量,歡迎閱讀,提前感謝】
這幾天知乎戾氣好重,我決心退回自己的小圈子。因為很久之前我已經分別寫過這三種海洋哺乳動物,這次算作一個整合,頗有些炒冷飯的味道,還請各位原諒。
我們現在所說的海洋哺乳動物主要有3支,其一為鯨目——包含所有的鯨和海豚;其二為鰭足亞目——包含海獅、海狗、海豹和海象;其三為海牛目,包含海牛和儒艮。
這三支海洋哺乳動物的共同點是:都是由陸地的祖先下海後演化而來的,並高度適應了海洋環境,尤其以鯨目和海牛目為甚,它們整個壽命周期的所有活動都不需要離開水面(而鰭足亞目的動物則需要返回陸地繁殖)。
儘管有許多共同點,但這些海洋哺乳卻沒有太多的聯繫,而是由完全不同的祖先在不同的時期單獨進化而來。
有同學要問了:為什麼不同的動物會選擇一樣的進化道路呢?其實這是進化史上很常見的「趨同進化」,也就是——不同的物種在進化過程中,由於適應相似的環境而呈現出表型上的相似性,你可以理解為——殊途同歸。
至於它們為什麼會進入海洋已不可考。我們可以大致的猜測一下,在某個時間節點,海洋哺乳動物的祖先們發覺在近海中可以更方便的捕食(或者更好的逃避捕食者的威脅)而進入海洋生活,並在長期的進化中不斷適應海洋環境,最終成為馳騁遠海的海賊王……錯了,是海洋哺乳動物。
接下來我們分別來說一下這三者的進化道路。
首先說一下鯨目
大概在6000萬年前,在勞亞大陸和岡瓦納大陸之間的特提斯洋(今天的印度巴基斯坦一帶)沿岸生活著一種體型類似於狼的食肉動物,這種原始的動物具體長什麼樣,由於目前還沒有相關的化石被挖掘出來,所以不得而知,但我們可以明確的是,它是一種古老偶蹄目動物(牛、羊、駱駝和河馬都屬於此類)。
為了捕食,這種動物開始嘗試進入海濱淺水中。在5400萬年前,這種動物演化出了兩支後代,其中一支向著意想不到的方向演化——它們的腳上長出了蹼,尾巴愈發強勁有力,後腿和體毛不斷退化直至消失,鼻孔逐漸上移到頭頂,其中一個鼻孔退化閉塞,尾巴和後背上的部分皮膚高度特化成為鰭狀,分別用以撥水和維持平衡……漫長的演化之後,它們最終成為我們今天看到的鯨和海豚。而另一支後代則繼續保留了在陸地生活的能力和喜水的特性,演化為了我們今天看到的——河馬。
印多霍斯獸,生活在4800萬年前,它已經初步適應了淺海生活,是鯨目的早期祖先
而到了4500萬年前,它已經進化出了這樣(羅德侯鯨)
由同一個祖先演化過來的鯨,在征服海洋的過程中又選擇了兩條截然不同的道路,其中一支保留了祖先的尖牙利齒,我們稱之為齒鯨,另一支則另闢蹊徑——它們的牙齒退化,取而代之的是幾百簇緻密的鯨鬚,通過刷子一樣的鯨鬚過濾掉海水,而魚蝦留在口中,我們稱之為鬚鯨。目前鯨目動物共有80種左右(因個別品種有爭議),分為14個科,其中鬚鯨4個科,齒鯨10個科,無論是寒冷的兩極海域,炙熱的赤道海域,甚至在一些淡水河流中都有鯨目動物存在,可謂是哺乳動物適應海洋環境的成功典範。
鯨目全家福,頭向右的是鬚鯨,頭向左的是齒鯨
鯨目動物的圖鑑及各種類的詳細介紹:海豚是鯨的一種嗎? - 一個男人在流浪的回答
-------------------------------------------------------
接下來是鰭足亞目
至少3000萬年之前,某種生活在北極的陸生生物開始進入淡水湖泊中覓食,根據現有的化石證據,學者們認為這種動物是一種熊超科陸生食肉獸。也就是說,鰭足亞目動物是熊和鼬的親戚。隨著自然淘汰,到了大約2400萬年前,一種被稱為達氏海幼獸的生物已經進化出了腳蹼。雖然目前還沒有證據表明達氏海幼獸就是現存的鰭足亞目生物的直系祖先,但鰭足亞目進化的路線圖已經大致清晰。
鰭足亞目進化過程中最重要的一環,陸地-海洋過渡環節的達氏海幼獸
和鯨目動物不同的是,雖然已經演化了3000萬年,但鰭足亞目似乎還沒有特別徹底的適應海洋環境:它們依然長有皮毛,在繁殖季節,它們必須返回海灘求偶、交配和繁殖,也無法離開海岸太遠進行捕獵。此外,它們的身體結構雖然也呈現紡錘狀的流線型,但游泳的方式和鯨目有很大的差別:它們的腿演化為鰭狀用以划水,尤其是後腿向後延伸,成為了推進身體前進的主要器官,反而是尾巴逐漸退化,在兩隻後腿中間,還能看到已經退化的非常小的尾巴。而這種演化為鰭狀的腿,也是它們鰭足亞目名稱的由來。
鰭足亞目的祖先逐漸適應了淡水湖泊的生活後,又繼續向海洋進軍,最終成為了一個擁有海獅、海豹、海象三個科幾十個物種的大家族,在全球各地的海洋,甚至裏海、貝加爾海等內陸湖泊中都有鰭足亞目動物的足跡。
而具體到鰭足亞目內部的區別,比較直觀的區別是這樣:海象有獨特的裸露的「象牙」;海獅有明顯的小耳朵,且海獅的後腿可以向前彎曲;海豹則沒有外耳,只有一個小耳孔,海豹的後腿也不能向前彎折。而海獅科又分為海狗亞科和海獅亞科,這兩者的區別主要在於海狗的皮毛更為濃密;海豹科又分為海豹亞科和僧海豹亞科,這主要是根據它們分布在南北半球的不同而區分的。
海獅和海豹的區別,上為海獅,下為海豹
鰭足亞目全家福
鰭足亞目動物的圖鑑及各種類的詳細介紹:海豹、海獅、海狗有什麼區別?——一個男人在流浪的回答
-------------------------------------------------------
最後一支海洋哺乳動物就是海牛目
近些年通過對其基因的研究得到的結論是,海牛屬於非洲獸總目下的一個分支,和它在血緣上最親近的兩類動物分別是——大象,和蹄兔。
我們現在還無從得知生出了這麼多奇葩後代的祖先是什麼樣子,只能通過對基因組的研究推測,大約5000萬年前,大象、海牛、蹄兔的共同祖先中的某一群,貪戀淺水中肥美的水草,一頭撲進了水中,在漫長的演化中,它們秉承了一顆堅定的吃貨的心,終於從一種陸生食草動物,變成了完全適應了水生生活的海牛。這個故事告訴我們,什麼物盡天擇,什麼用進廢退,都太假大空,唯有吃才是永恆的。
與現在不同,海牛這個群體一度是非常繁盛的。尤其是在距今2000萬年左右,至少有30多種不同的海牛生活在世界各地水域。但進入中新世以來,因為全球氣候整體偏冷,影響了海水溫度,海底植被的生長範圍被進一步壓縮,作為食草動物的海牛無法適應這種變化,絕大多數品種相繼滅絕。人類真正接觸過的海牛隻有5種,現存於世的僅有4種,且都數量稀少,只存在於特定的熱帶水域。
海牛目目前僅存4個物種,其中海牛科3種,儒艮科1種,它們的外觀差別主要在尾巴的形狀:
左為儒艮,右為海牛,可以看到儒艮的尾巴類似於鯨的Y型,海牛則是扇型
海牛目全家福
海牛目動物的圖鑑及各種類的詳細介紹:海牛是什麼動物?和其他海洋哺乳動物有什麼區別? - 一個男人在流浪的回答
此外,我們在一些文章里可以看到,所謂的「海洋哺乳動物」可能還包含北極熊、海狸等,我個人認為,這幾種動物雖然可以在水中游泳、覓食,但並沒有完全適應海洋環境,所以本文暫不將其列入討論範圍。
http://weixin.qq.com/r/mzrfxw3EGFBnrUmk92_J (二維碼自動識別)
推薦閱讀: