化石揭示2800萬年前鯨魚已進化回聲測距能力
Cotylocara macei的解剖學和密度差異暗示著這頭早期齒鯨會利用回聲測距尋找獵物。
北京時間2014年3月19日消息，英國每日郵報報道，人類自20世紀40年代開始使用聲納，而一項最新的化石研究表明海洋哺乳動物早在幾千萬年前就會利用聲納捕捉獵物。這個生活在2800萬年前名為「Cotylocara macei」的新鯨魚物種顱骨里長有氣穴，類似於現代海豚，它也可以發出聚焦聲束。
這一發現將哺乳動物的回聲測距能力的進化上溯到3200萬年前。而大約在3500萬年前，鯨魚分化成兩個主要的類別——積極的捕獵者齒鯨和濾食類動物鬚鯨。帶領這項研究的解剖學教授、美國紐約理工學院的喬納丹·吉斯勒(Jonathan Geisler)認為回聲測距是「一種了不起的特性」。
「這是一種類似聲納的系統，使得鯨魚能夠在海洋里識別方向和捕捉獵物，尤其是在光線不足的深海或是渾濁泥濘的湍流水域，例如河口或者沼澤附近。」吉斯勒教授指出。
藝術家們對2800萬年曆史的Cotylocara macei的重建。
這具新發現的Cotylocara鯨魚化石殘骸包括一個56厘米的頭蓋骨、頸椎以及肋骨。鯨魚身長約為3-3.4米，它很可能生活在淺海環境中，以魚類和烏賊為食。這具化石是在美國南卡羅來納州薩默維爾市附近發現的。
「它屬於早已滅絕的一個鯨類家族，後者很早就與其它回聲定位的鯨類、海豚等物種相分離，」 研究小組的另一名成員、美國查爾斯頓地質學院的詹姆斯·卡魯教授(James Carew)教授指出，「它們在2500萬年至2600萬年前就已經滅絕，目前已經沒有任何存活的近親物種。」
大約10年前科學家們在查爾斯頓附近富含化石的地區出土了一副完整的齒鯨頭骨，同時還有頸椎和某些肋骨。
這類鯨魚可以通過位於顱骨和噴水孔之間的軟組織鼻腔通道發出頻率極高的聲音，從而進行回聲定位。而其他哺乳動物，包括人類，則通過頸項的喉頭髮出聲音。當空氣從鯨的鼻腔通道排出時，就會發出頻率極高的尖銳聲音，這種聲音遇到水中的物體會產生回聲，從而使得鯨魚獲得有關周圍環境的高解析度的聲頻圖像。「它們可以『看到』魚類，並朝那個方向游去捕捉它們。」吉斯勒教授表示。
這種發聲機制十分複雜，它要求非常小的面部區域里存在大塊肌肉、氣穴以及身體脂肪。這種聲音的頻率極高以至於人耳無法聽到。
使用回聲測距的現代鯨魚的頭部長有一個充滿脂肪的器官，專門用於回聲定位。而吉斯勒教授懷疑Cotylocara也長有這種器官。 Cotylocara(意為「腔體頭部」)的顱骨頂端長有一個很深的氣穴，據稱它與氣竇相連，主要是用於回聲定位。
鯨魚並非唯一會使用回聲測距的動物，最早出現在5000萬年前的蝙蝠也會在飛行過程中利用回聲測距確定昆蟲和其它獵物的位置。第一頭鯨魚大約出現在5000多萬年前，它進化於和狼一般大小的陸地生物。鯨魚逐漸適應了水裡的生活，體積也變得越來越大，在4000多萬年前曾被稱為龍王鯨，身長至少17米。回聲測距是隨後逐漸發展起來的適應性特徵。這項研究被發表在期刊《自然》上。
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