为什么蓝鲸如此巨大?

恐龙很大,但蓝鲸是地球历史上最大的动物——我们才刚刚开始理解它们体型巨大的原因

“我们真的生活在一个巨人的时代。” 像这样崇高的语言在科学文献中并不常见。但是写下这些话的人,生物学家杰里米·戈德博根,深有体会:当谈到描写鲸鱼时,它们生命的规模和神秘性怎么夸大都不过分。

在过去的二十年里,戈德博根和他的合作者网络一直在拼凑一个谜题:鲸鱼是地球上曾经存在过的最大的动物——但为什么呢?本世纪之交之前,这个谜题的碎片还遥不可及,直到最近几年,才有足够的碎片到位来把握更大的图景。

我们现在了解到,鲸鱼的巨型体型与两件事密切相关:一是它们对猎物的选择,二是它们的进化与全球营养丰富水域从海洋深处上涌的巧合。


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第一批进化出滤食性的须鲸以浮游生物为食——本质上是微小的、漂流的海虫。但一个更近期的谱系,即 known as 须鲸科,发展出一种非凡的新觅食策略,称为“突袭式捕食”,这使它们能够获取不同类型的猎物:成群的小鱼和磷虾。这种策略的机制是,更大的嘴(因此更大的身体)比更小的嘴或替代的觅食方式从突袭式捕食中获益更多

因此,突袭式捕食的出现(大约在七百万到一千万年前)为巨大的体型提供了能量激励结构,而海洋上涌的突然增加(大约在五百万年前)为它们提供了充足的猎物供应:一个意外的巨大体型的秘诀

突然之间,须鲸科有了它们生长所需的猎物供应。这就是为什么地球上最大动物的进化是一个非常近期的事件。这确实是一个巨人的时代:鲸鱼时代。

但房间里有一头大象。实际上,它是一头蓝鲸。

可能很清楚为什么须鲸科鲸鱼总体上如此巨大,但在这些巨人中,为什么蓝鲸比所有其他鲸鱼都大得多?一头蓝鲸可以长到 100 英尺以上,重达 150 吨以上。相比之下,长须鲸是地球上第二大的动物:通常长 80 英尺,重 60 吨——不到蓝鲸重量的一半。这里发生了什么?是什么让蓝鲸如此特别?

我相信,要回答这个问题,还需要更多谜题碎片,特别是来自进化生态学的视角。任何单一物种都不能孤立地理解;它是在不断变化的环境中与近亲一起进化的。

须鲸科突袭式捕食的兴起是意义重大的。新的猎物种类突然可供该谱系使用,海洋从未与像它们这样的捕食者打过交道。但是须鲸科不是在真空中觅食的。其他捕食者——鱼类、海鸟和海豹——已经在猎物场中活动,竞争非常激烈。

摆脱这种压力的唯一方法是专业化。并非所有类型的成群猎物都相同,成为单一类型的专家提供了一个至关重要的竞争优势。一些须鲸科学会了以成群的鱼为目标。一些加倍专注于浮游生物。另一些则成为通才,专门从事饮食灵活性和机会性猎物转换。

自突袭式捕食出现以来,已经出现和消亡了数十种须鲸科物种。今天仍然存在的少数谱系只是过去多样性的一个影子,它们之所以能存在,仅仅是因为它们的专长使它们能够共存。

在所有现存的须鲸科中,蓝鲸可以说是最专业的。它们吃磷虾,而且只吃磷虾,极少数例外。正如我们将看到的,这是它们超凡体型的关键。

专注于磷虾绝非易事。磷虾可能非常丰富,但仅限于世界海洋的某些孤立区域,例如上升流区域和极地海洋。为了偶然发现磷虾的繁荣期,并在不可避免的衰退期中生存下来,蓝鲸需要极强的移动性和巨大的能量储备。它们通过巨大的体型、光滑的身体和小的、流体动力学的鳍肢来实现这些。这样的身体在水中更有效地穿行,厚厚的富含能量的鲸脂堆积起来,提供了有益的动量。

但是一旦找到磷虾,就不是那么容易捕捉的。一次成功的突袭必须以速度和出其不意的方式执行。一些鲸鱼可以胜过磷虾,例如长鳍座头鲸,但蓝鲸不得不为了远距离效率而牺牲机动性。在对抗磷虾逃逸的军备竞赛中,蓝鲸的最佳选择是更大的嘴,它通过更大的身体来实现更大的嘴。  再次,解决方案是体型。

但是,在一个零和世界中,生态专业化是一把双刃剑。对生计的一个方面的投资是以牺牲其他方面为代价的。专业化提供了一定的安全性,但也带来了脆弱性。生态系统的任何变化都往往首先也是最严重地伤害专业人士。而且,捕食者变得越专业,它就越难退缩。相反,捕食者可能会发现更多成功地投资于更深层次的生态根基。通过这种方式,对专业化的选择很快就会变成循环的。

蓝鲸实际上体现了专业化的这个难题。为了与磷虾竞争,它们进化出了远距离效率,但牺牲了机动性。这样的身体非常适合它所做的事情,但它在争夺任何其他猎物时都会失败。其他须鲸科太敏捷了,它们有更多的猎物选择和更少的能量需求。因此,蓝鲸必须更加坚定地将自己委托于对磷虾的依赖。

这一切还有另一个问题。体型巨大是蓝鲸饮食的关键,但体型巨大也增加了鲸鱼的总体能量预算。更大的身体需要更多的食物,而世界上更少的部分海洋可以支持,因此需要更大的身体,它可以以更大的能量储备和更高的效率行进更远的距离。但是更大的身体需要更多的磷虾……并且随着曲柄的每一次转动,蓝鲸岌岌可危的生存策略变得越来越脆弱。

这就是蓝鲸如何陷入专业化的同义反复循环:它需要足够大才能吃得足够多才能变得更大。手段和目的已合二为一。生态根基已成为陷阱。摆脱困境的唯一方法,在某种程度上,是变得更大。这就是为什么蓝鲸成为地球上迄今为止最大的鲸鱼。

但回顾过去已经足够了。如果这个生态框架在解释蓝鲸的过去方面有用,那么它能否为蓝鲸的未来提供一些启示?

今天的蓝鲸发现自己身处一个被捕鲸和变暖的海洋中。只有一小部分蓝鲸在商业捕鲸时代幸存下来。例如,南大洋仅剩下 0.1%。总共有 290 万头大型鲸鱼被捕捞。在某些地区,中型捕食者的数量有所增加,以填补捕鲸留下的生态真空,这使得大型鲸鱼的恢复更加困难。

在同一时期,我们也看到了浮游植物生产磷虾丰度的长期下降,部分原因是气候变化和过度捕捞——换句话说,最初允许蓝鲸超凡体型进化的条件丧失了。与此同时,不断增长的航运船队继续引入噪音并与大型鲸鱼碰撞,持久性污染物在食物网中积累,海洋酸化等等;清单还在继续

一些鲸鱼物种可能很容易适应这些变化的环境——例如,通才座头鲸或小型小须鲸——但是蓝鲸呢?蓝鲸是寒冷和高产水域的专家,它唯一的适应性手段是变得更大(因此需求更大)?

这就是蓝鲸的困境:一个物种陷入了两个困境之间,一个古老,一个现代。一方面,是为巨大体型而进行的循环专业化模式;另一方面,是其海洋家园迅速恶化的食物网。无处可去,也无法长大。

正如戈德博根和他的团队指出,这不是一个理论练习;这是一个关于保护和后代的问题。在一个日益青睐生物圈中的机会主义者和通才的世界中,像蓝鲸这样的专业人士会发生什么?这些记录保持者证明了地球上生命的潜力。它们提醒我们要对维持我们的生态系统保持谦卑。我们已经理所当然地接受了这些教训,但是如果我们完全失去这些教训,我们的处境会变得多么糟糕?

真的,我们一直生活在一个巨人的时代。让我们确保它持续下去。

致谢:作者感谢丽莎·巴兰斯、杰·巴洛、约翰·卡兰博基迪斯以及他已故的英雄格雷琴·施泰格。

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