在新闻或纪录片里,常常会出现鲸搁浅在海滩或者尸体被发现在近海的画面。这种神秘莫测、在海洋中几乎没有天敌的庞然大物,为何会被困在我们生活的世界,并显得如此脆弱?关于它,又有多少故事尚无人倾听?
太空
“鲸歌在响着,这是大海的灵魂在歌唱”,鲸总能俘获我们的心。人类甚至用航天器将座头鲸的歌声送入外太空,供另一个文明破译。
我们对鲸的一切都着迷却又缺乏深入的了解。鲸在海洋中无处不在,大多数的鲸体型庞大,人们认为追踪它们的活动可能是一件容易的事情。事实上,这远比你想象的要难。目前以物种或种群规模来衡量海洋中究竟有多少鲸目动物,对科学家来说是一个具有挑战性但又很重要的问题。科学家们使用了许多不同的方法,迭代升级技术手段,终于离开地球,用卫星从太空中追踪鲸。
英国科学家利用高分辨率卫星技术从太空识别鲸的物种
利用卫星捕捉鲸的形迹,好处是无需前往偏远和难以接近的地区,就能以经济有效的方式追踪,这对保护鲸类大有裨益。不过,不是所有鲸类都能被轻易追踪到,有些物种,比如长须鲸和灰鲸,比较容易辨认,因为它们的颜色与海水形成鲜明对比。但是,像座头鲸这种精力旺盛的鲸种,在卫星地图上出现的几率就很小。
长须鲸。图源:维基百科
灰鲸。图源:维基百科
睡眠
作为科普编辑,我们很少把“鲸”写成“鲸鱼”。理由是鲸和我们一样属于哺乳动物,而非是鱼。但是,我们的呼吸与鲸的呼吸并不一样。鲸可以主动控制自己的呼吸,这意味着它们的每一次呼吸都是有意识的。同时,这也意味着鲸类需要时刻保持清醒。那么,它们睡觉时要怎么办?
为了不在睡眠中溺水,鲸不能完全关闭它们的大脑,它们会在短时间内休眠一半的大脑,同时利用另一半大脑进行工作,继续游泳和呼吸,并保持对危险的警惕。一个完整的半睡眠结束后,它们再切换休息的一侧进入工作。在半意识状态时,鲸的身体方向是垂直或水平的,通常成群结对地静止在一处,像竖立的漂浮木头一般。
鲸类睡觉的地方因物种而异。有些在水面上休息,有些则不停地游动,有些甚至在水面下很远的地方休息。例如,人们已经知道,被圈养的海豚每次会在池底休息几分钟。鲸的睡眠很复杂,目前仍在研究中。其中一个有趣的发现是,鲸似乎没有人类特有的快速眼动睡眠。这是否意味着鲸不会做梦?对于这个问题的答案,仍是未知。
(下面是一组鲸睡觉的图片,小心着迷)
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PicbyJamesFerrara/CatersNews
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进化
这张家谱显示了鲸的祖先是如何逐渐从陆地迁徙到海洋
鲸的睡眠模式与它们的进化有一定的关联。一项新的研究表明,包括海豚和鲸在内的鲸目动物的基因组已经发生了巨大的变化。鲸目动物大约在万年前从居住在陆地上的祖先进化到海洋生物。德国和美国的科学家们对62种不同的哺乳动物中的个基因进行了“梳理”,其中包括4种鲸目动物、2种鳍脚类动物(包括海豹和海象的分支)、1种海牛和55种陆地哺乳动物。
科学家们在这些动物中寻找鲸目动物从陆地祖先进化而来后变得不活跃的基因。通过这些“失去活力的基因”,发现了一些鲸为适应海洋环境而逐渐“放弃”的习性。例如:其中一个失活的基因在唾液分泌中起作用。虽然唾液有助于陆地哺乳动物润滑和软化食物,并通过特定的酶启动消化过程,但对于水生哺乳动物来说,唾液变得没有必要,因为水可以代替它们完成这些“工作”;另外两个“丢失”的基因是凝血所必需的,它们的失活很可能使其他更有助于水生生物进化的伤口封闭机制得以实现。另一个关键的缺失是某些与肺功能有关的基因,这种新的基因组成使鲸目动物在潜入海洋深处时肺部萎缩。虽然肺萎缩对人类来说是一个严重的临床问题,但是它会减少浮力,降低鲸目动物产生减压症的风险。
还有一项事实是:鲸目动物也失去了所有哺乳动物合成褪黑激素的基因。褪黑激素是一种帮助调节睡眠和清醒周期的激素,对于这些栖息在水中的哺乳动物来说,睡眠的减少可能导致了另一种睡眠类型的进化,即上文讲述的单脑睡眠模式。这种机制使得鲸目动物能够游到水面,或者在必要的时候产生更多的热量。所有这些适应性变化是为了帮助鲸、海豚以及类似的水生哺乳动物更像鱼一样在海洋中生活。
视觉
在光线充足的陆地上,人类通过三种特殊的颜色接收器来观察世界。但是水下的光线被过滤了,在更深的水中,许多波长丢失了,颜色失去了活力,甚至完全褪色。为了适应这种环境,鲸只有一个颜色感受器,即灰度感受器。灰度感受器能让它们在弱光下看得更清楚,而且它们的瞳孔很大,能让尽可能多的光线进入。
现在,我们知道了座头鲸是色盲,虽然鲸已经非常好地适应了海洋环境,但是与人类和许多其他陆地哺乳动物相比,它们的视力相当差。虽然我们不知道鲸看到了什么,就像我们不知道它们在想什么一样,但我们可以估计它们视觉能力的局限性。一般来说,鲸看到的细节要比人类糟糕十倍,比你的狗或猫糟糕几倍。
灰鲸眼睛的特写镜头
鲸的眼睛和人类及其他哺乳动物的眼睛在解剖结构上基本是一样的。眼睛的角膜(眼睛的前表面)和晶状体将世界的图像聚焦到眼睛后部的视网膜上,视网膜上的感光细胞,称为视杆细胞和视锥细胞,将光转换成大脑能够理解的信号。
虽然我们的眼睛和鲸的眼睛在解剖学结构上是相似的,但是两者的光学结构在不同的环境下进化得不同。人类角膜的折射能力约占眼睛聚焦能力的三分之二,另外三分之一是由位于角膜、虹膜和瞳孔后面的晶状体提供的。
但对于鲸来说,海水的密度和眼睛的水介质之间没有明显的差别,角膜不会明显地弯曲进入眼睛的光线。为了弥补角膜的屈光不足,鲸的眼睛和晶状体的形状与人类大不相同,鲸的角膜不像人类那么圆,所以眼睛的形状类似于汽车的前灯,也就是说,前面比较平,后面比较圆。镜头的形状也不同,几乎是圆形的,更像鱼而不是人。
按照人类的标准,鲸的视力相当差,看不到像人类一样多的细节。但它们已经成功地适应了海洋环境,可以与其他感官一起看东西,这使得它们能存活数千万年之久。
本领
破浪跳跃
鲸那种几乎把整个身体带出水面的大跳跃叫做“破浪”。为什么鲸会有这样的跳跃能力我们虽不知全貌,但大概有以下几种原因:警告或者集体讨好其他的鲸;为了清除身体上多余的寄生虫;在汹涌的海面上更好地呼吸空气或者只是简单地玩耍。鲸可能会跳一次或者做一系列的跳跃,发生的次数越多,消耗的能量就越多。
不过,海豚和鼠海豚一次又一次地跳出水面是一种有效的旅行方式,它们用这种方式来减少长距离游泳所消耗的能量。海豚还会在船头附近乘浪前进,很多人认为这种行为只是为了好玩。
进食有方
一头露脊鲸张大嘴巴,露出上颚悬挂的巨大鲸须板
(MasonWeinrich,WhaleCenterofNewEngland)
鲸需要保持足够的能量来游泳、繁殖、照顾幼仔和躲避捕食者。为了做到这一点,它们必须确保得到足够的食物。须鲸的名字来源于它们的进食策略。它们用鲸须过滤海水,捕捉磷虾、其他浮游生物和小鱼,倾向于寻找高密度的猎物来提高进食效率。
宽吻海豚携带一块海绵,用作从海底挖出猎物的工具
(EwaKrzyszczyk)
宽吻海豚会用锥形海绵覆盖它们的喙来挖出隐藏在海底的鱼,这种技能是从母亲那里习得的。独角鲸从来没有被观察到进食,所以对它们猎物的了解仅仅来自对它们胃容物的研究,食物主要是大比目鱼、鳕鱼、鱿鱼和虾。抹香鲸每天需要大量的食物——超过一吨,为了满足这种需要,它们吃各种各样的动物,甚至包括大型和巨型乌贼。
齿鲸有另一种寻找猎物的工具——回声定位。齿鲸会产生声纳脉冲,当它们撞击物体时,声纳脉冲会发出,回声会被反馈回来,这使得它们能够更好地了解周围的环境和附近的猎物。回声定位非常精确,可以帮助探测微小的体积差异,甚至可以帮助鱼类在海底挖洞。
虽然从来没有观察到,但有证据表明抹香鲸和巨型乌贼进行了史诗般的战斗。看起来鲸会吃鱿鱼,因为它们坚硬的喙出现在鲸的胃里。但是从抹香鲸脸上和背上常见的巨大吸盘伤疤来看,很明显鱿鱼也会进行疯狂的反击。
威胁
大多数鲸几乎从来没有面临过来自海洋的捕食——人类是它们最大的威胁。
这幅图显示了附在海底陷阱和浮标上的鱼线是如何对北大西洋露脊鲸构成潜在的致命危险。(SmithsonianInstitution)
对鲸生存的最大威胁之一是渔具缠绕,每年有超过30万头鲸死于缠绕。渔具经常在海上丢失,无论动物是否是渔具的预定目标,渔具都会继续伤害或杀死动物,这种现象被称为“幽灵捕鱼”。缠绕除了会导致饥饿、溺水、伤口感染、更深的撕裂伤和增加船只撞击的风险之外,还会限制雌性鲸产仔的能力。例如:雌性露脊鲸每9年生一次孩子,而不是像20世纪80年代那样每3年生一次。这个变化趋势受缠绕因素影响,也可能受其他压力因素影响。
塑料碎片也会杀死鲸。鲸不仅会死于胃部或肠道的堵塞,锋利的塑料碎片也会刺穿肠道内壁,它们还会因为胃里装满了没有营养的塑料感到虚胀而被饿死。作为滤食性动物,须鲸吸入大量的水以捕捉维持其巨大体型所需的鱼和磷虾,而区分食物和塑料是不可能的。年,人们在一头巨大的抹香鲸胃里发现了超过90公斤的垃圾。
随着人类不断增加他们在海洋中的存在,海洋变成了一个更嘈杂的居住地。鲸严重依赖声音进行交流,但在这个嘈杂的世界中,它们很难让自己的声音被听到。鲸的行为也会受到人类噪音的伤害。人们观察到白鲸离开喂养区,在80公里外游泳几天,以躲避一艘靠近的破冰船。
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鲸,生于大海,养于大海
最好的离开也是永久地留于大海
我们从太空看它
从陆地看它
从海洋看它
看它的身躯在海中遨游
看无数鱼虾在它身侧穿行
看它的身影从海面跃出
不要让它再无声地离开
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部分参考文献:
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