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动物篇:海豚 (鲸类水生哺乳动物)
海豚是对海豚科(学名:Delphinidae)
一类水生哺乳动物的统称,为小型或中型齿鲸,广泛生活于世界各大洋,在内海及江河入海口附近的咸淡水中也有分布,个别种类见于内陆河流。通常喜欢群居,捕食鱼类、乌贼等。海豚科大约从1000万年前的中新世分化而来,现存17属,近40种,是鲸类中最大的一科,领航鲸、虎鲸等黑鲸类亦属此科,本质上是大型海豚。海豚科的现代近亲为鼠海豚科(Phocoenidae)与独角鲸科(Monodontidae),三科共同构成海豚总科(Delphinoidea)。
海豚的躯干呈纺锤形,皮肤光滑无毛,身体矫健而灵活,善于跳跃和潜泳,是在水中行动最迅速的哺乳动物。拥有发达的声呐系统,活动时主要依靠回声定位功能,在水中和空气中均有极好的听力。鼻孔在头顶上,用于出水换气。体型从1米长、30千克重(侏海豚)到9.5米长、14吨重(虎鲸)不等,形态特征也各不相同。它们的大脑沟回复杂,记忆力良好,能在人类的训练下学会许多动作,是智商最高的动物家族之一,有着温和友善、活泼好动的性格,受到世界各地人民的普遍喜爱。
目录
基本信息
- 中文学名:海豚
- 拉丁学名:Delphinidae
- 英 文 名:Dolphins、Oceanicdolphins
- 界 :动物界
- 门 :脊索动物门
- 亚 门:脊椎动物亚门
- 纲 :哺乳纲
- 亚 纲:兽亚纲
- 目 :鲸目
- 亚 目:齿鲸亚目
- 科 :海豚科
- 亚 科:海豚亚科
- 属 :17属
- 种 :37种
- 科 :海豚科 Delphinidae Gray, 1821
- 总 科:海豚总科 Delphinoidea
- 命名人及年代:Gray,1821
- 演化支:海豚形类 Delphinida
- 分布区域:世界各大洋及河流中都有分布
[1] 海豚(学名:Delphinidae)是与鲸鱼和鼠海豚密切相关的水生哺乳动物,大约于1000万年前的中新世进化而成,广泛生活在大陆架附近的浅海里,偶见于淡水之中。各种海豚的长度从1.2米到9.5米,重量从40千克到10吨不等,主要以鱼类和软体动物为食。中国沿海已知有18种海豚。
现存种类
注:物种名录依照被广泛接受的传统分类 。另有根据新的研究成果修订的名录,参见海豚总科词条'
分类情况
虎鲸、小虎鲸、伪虎鲸、瓜头鲸和2种领航鲸,这6种“黑鲸”被分在海豚科下。 海豚(特别是宽吻海豚)可与不同亚科的种类广泛杂交,鲸豚兽(Wholphin)便是一种杂交产物。 分子生物学的研究发现,海豚科下有几属(尤其原海豚属和斑纹海豚属)并非单源进化。
形态特征
海豚是小到中等体型的鲸类。体长约1.2-9.5米,体重30-14000公斤。雄性通常比雌性大。多数海豚头部特征显著,由于透镜状脂肪的存在,喙前额头隆起,又称“额隆”,此类构造有助于聚集回声定位和觅食发出的声音。一些海豚虽有额隆,但喙部较短,隆起的前额仅勾画出方形外观。多数海豚的体型圆滑、流畅,有弯如钩状的背鳍(也存在其他形态)。某些海豚体表有醒目的彩色图案,另一些则是较为单调的颜色。通常,鼠海豚被用于和海豚相关的物种,它们没有形态完好的喙吻,头部近似方形、体型较短粗。而多数海豚的喙部形态显著,体纤细呈流线型。海豚头骨的面部凹陷宽阔,上颌骨后端自喙上延伸,鳞骨颧突小,被扩大的上颌骨和额骨遮掩,喙部形态从宽短到狭长各不相同。下颌与分支融合长度不超过40%。上齿列后偏,牙齿横截面呈圆形,较多,各类齿式从- 不等。
生活习性
- 海豚不像其他鲸类那样长时间深度潜水。游速快并带有杂耍特征。
- “豚泳”是海豚科动物独有的游泳方式,整个身体以小角度跃离水面再以小角度入水,这是区别海豚和其他鲸类动物的方法之一(鼠海豚科和其他鲸类动物一般情况下都不会采用这种方式游泳)。
- 海豚游速迅捷,通常最快速度在每小时30-40km左右,个别种类的海豚时速可以超过55km/h,并能维持很长时间,是海洋中的长距离游泳冠军。
- 有些海豚是高度社会化物种,生活在大群体中(有时超过10万头个体组成),呈现出许多有趣的集体行为。群内成员间有多种合作方式,一个例子是,集群的海豚有时会攻击鲨鱼,通过撞击杀死它们。成员间也会协作救助受伤或生病的个体。海豚群经常追随船只乘浪前行,时而杂技般的跃水腾空,景象蔚为壮观。
- 主要以鱼类和乌贼为食,其中虎鲸也捕食其他鲸豚类和鳍足类。像其他齿鲸一样,海豚依赖回声定位进行捕食,甚至可以用高声强击晕猎物。
栖息环境
主要栖息于热带的温暖海域,但也有一些种类比如露脊海豚更喜欢寒冷水域。通常生活在浅水或至少停留在海面附近。
海豚能不能在淡水里生活
海豚和江豚我们都很熟悉,但是海豚和江豚都是一家,为什么要有江豚和海豚的差别呢?海豚能顺着入海口,到大江大河里来生活么?先说答案:小部分能,绝大多数不能。原因嘛,简单总结起来就是三句话:游不开,吃不爽,住不惯。详细的说可能会比较长比较枯燥,各位看官要有个思想准备。目前无论是化石证据还是分子生物学研究,都还认为鲸豚类是单一起源——就是目前的鲸和海豚,都是从同一个祖先演化而来的。当然随后各种鲸豚就踏上了各自不同的演化道路,直到今天,已经演化出八十多种体型、习性以及分布区域截然不同的鲸豚,从身体构造上我们可以把它们分为齿鲸和须鲸,从分布区域上我们也可以把它们分为淡水鲸豚和海洋鲸豚。
从这个角度来说,确实有几种鲸豚是可以在淡水中生活,甚至只能在淡水中生活的,比如我们熟悉的白鲸和普通的海洋性江豚、印太洋驼海豚(中华白海豚),以及我们不熟悉的土库海豚,伊洛瓦底海豚,拉河豚,它们虽然主要生活在海洋中,但也会进入淡水生活(主要是在河口逆流而上,有的还逆流的很远,比如海洋性的江豚,曾经被发现逆流而上到距离湄公河入海口700多公里的老挝境内),而还有一些鲸豚更是只在淡水中生活,比如我们熟悉的白𬶨豚、长江江豚(需注意,长江江豚和海洋性的江豚是同一个物种的两个亚种)、亚马逊河的亚河豚,恒河豚,都是常年生活在淡水河流和湖泊中。
已经适应淡水生活的白𬶨豚
但是在淡水中发现的鲸豚,满打满算也就上述几种了,除此之外,绝大多数的鲸豚都根本不会涉足淡水,这又是什么原因导致的呢?或者从本题的角度来说,为什么绝大多数的鲸豚不能进入淡水生活呢?其实非不能也,实不愿也。而导致绝大多数鲸豚不愿涉足淡水的因素很多,比如空间限制(游不开),比如食物限制(吃不爽),以及最重要的——淡水和海水的渗透压的差异(住不惯)。我们首先来看空间限制。坦诚的说,许多湖泊的水域面积足够大,水深足够深,哪怕是容纳蓝鲸这样的庞然大物,也是绰绰有余的,但若要从海洋到达这些湖泊,则不免要通过河流逆流而上,而河流的空间限制就非常明显了,我们以数得着的大江——长江为例,其下游经过人工清淤之后才能勉强达到10M+的深度,再往上游走一点,往往就是3-5M的水深,这样的水深对蓝鲸、抹香鲸这种大型鲸豚来说,时时刻刻都要面临着搁浅的危险,更遑论自由的游动捕食了。所以我们发现,喜欢逆流而上到江河湖泊的短暂生活或定居的,大多是小型的鲸豚,比如长江江豚、白𬶨豚,体型最大的也就是白鲸这种体长3-5米的中小型鲸了。
座头鲸要是在淡水江河里来这么一下子,脑袋得摔烂了
接下来我们还要谈一下食物限制。鲸豚类的食谱远没有我们人类这么丰富,许多鲸的口味非常刁钻,捕食习性也因此变得特化。我们还要以蓝鲸为例,哪怕我们用乾坤大挪移把蓝鲸挪到了足够大的淡水湖泊,很可能也会饿死,它们在海洋中大口吞食磷虾得心应手,但让它在湖泊中捕食鲤鱼,恐怕既捉不住,也不爱吃,这就是捕食习性的特化。我们再举一个虎鲸的例子,以虎鲸的灵活程度,捉条鲤鱼估计是没什么问题的,但实际上虎鲸的口味很挑剔,在南半球生活的虎鲸甚至可以根据口味分为几个种群,其中一个种群几乎只吃海豹,另一个则几乎只吃小须鲸,你给它鲤鱼,估计也是看都不看,这就是食谱的狭窄。这种例子简直太多,更有一些鲸豚两个方面都占了,比如抹香鲸,它以大型头足目动物为食,甚至还为此演化出了适应极深、极高压的一系列身体特征,可是淡水中压根连一种头足目动物都没有,你让它吃啥,它又去淡水中干啥……
捕食小须鲸的虎鲸
然而上面说了这么多,却都不是最主要的,真正让绝大多数鲸豚止步于淡水的,其实是对海水和淡水渗透压差异的难以适应。我们都知道,生物体内环境的稳定,是维持生存的一个基本前提,渗透压的稳定就是这其中非常重要的一环。生物体内的细胞,都必须要在一个它适应的渗透压环境下才能保持生物活性,那么为了维持一个稳定的渗透压,生物就必须通过一系列的渗透压调节,随时调整渗透压的变化,如果体内渗透压低于正常水平,也就是水多了,它就要补充盐分,或者排除水分;如果体内的渗透压高于正常水平,它就要补充水分,排除盐分。对咱们人类这样的陆生动物而言,渗透压的调节是相对简单的。但对于水生生物而言,它们除了自身的调节之外,还要抵抗外界环境的渗透压的干扰,因为鲸豚的体内渗透压(300-360 mOsm/Kg)和海水(1000 mOsm/Kg)或淡水的渗透压(1-25 mOsm/Kg)的差异还是很大的,而水又总是有从低浓度往高浓度渗透的趋势,所以水生生物的渗透压调节就更为重要,如果没有强大的调节能力,一头鲸在海水中就会脱水变成腌鱼,在淡水中则会被泡的浮肿而死。
对于海洋中生活的鲸豚来说,它们迫切需要解决的是补充水分和排除体内盐分的问题。由于海洋中没有淡水,鲸豚所需的水分主要是从食物体内获得,比如含水量高达60%-80%的鱼虾,以及分解这些食物的脂肪、蛋白质和糖类所产生的水,这些水其实是足够鲸豚的水分需求的,但也带来一个新的问题:鱼类等脊椎类动物的体内渗透压几乎也在300 mOsm/Kg以上,而且在消化食物的过程中又会产生含氮的废物——尿素之类的,这都会导致鲸豚体内渗透压升高,那么鲸豚就又需要排出这些盐分和尿素,这个方法就是撒尿,不过,在撒尿的过程中,本身又会消耗一定的水分,如何能提高撒尿过程中排出盐分和尿素的效率而又尽可能地减少水分流失呢?鲸豚为此进化出了极为独特的肾,和咱们人类不同,鲸豚的肾不是整个的一个,而是呈现出葡萄状,每个独立的个体被称为一个小肾,数量依各类鲸豚而不同,一般来说,海洋中的齿鲸小肾数量相对较少一些,有几百到上千个,这是因为齿鲸的食物多为鱼类,渗透压在300 mOsm/Kg,而须鲸的小肾数量非常惊人,大型须鲸甚至有6000-7000个,这是因为它们的主要食物是以磷虾为代表的无脊椎动物,而无脊椎动物的渗透压和海水基本相同,达到了1000 mOsm/Kg,那么须鲸所面临的渗透压调节的难度就远高于齿鲸,它们的肾的功能也必须更为强大。
正在捕食磷虾的蓝鲸,由于磷虾的渗透压与海水等渗,蓝鲸的渗透压调节压力很大
得益于功能强大的肾脏,海洋中的鲸豚可以把尿液高度浓缩,尿液渗透压往往达到2000-3000 mOsm/Kg,这样就在尽可能多的排除盐分和尿素的同时减少水分的流失,以达到体内渗透压平衡的目的。但在淡水中生活的鲸豚,就必须适应完全不同的环境了,淡水的渗透压远低于淡水鲸豚体内的渗透压,那么淡水鲸豚所要面临的问题就是尽可能多的摄取和保留盐分,尽可能多的排除水分。我们可以比照上边那两段内容大概猜测淡水鲸豚是怎么做的,实际上也确实如此,像白𬶨豚这样只生活在淡水中的鲸豚,它们的小肾数量一般也就几十个到一百来个,远少于海洋亲戚的几千个,而淡水鲸豚排出的尿液渗透压浓度也非常低,比如长江江豚,尿液渗透压不过866 mOsm/Kg,而和它完全是一个物种的生活在黄海中的江豚,尿液渗透压就有1600 mOsm/Kg。
说完了肾脏,还要说一些皮肤
[3] 在咱们人类身上,皮肤是调节渗透压的一个重要途径,比如我们身上密布的汗腺,可以排放汗液这种高渗透压的液体,排出盐分。经常运动的同学们知道,在运动过程中人体大量消耗水分,这样的话,体内的水少了,原有的渗透压平衡被打破,为了维持渗透压,人体就会开始流汗——一种含盐的高渗透压液体。然而这样的皮肤有利有弊,虽然可以起到辅助调节渗透压的功能,但在水生动物所处的环境里,却也要面对通过皮肤渗透水分的问题(我们人类自然不需要面对这个问题),如果海水鲸豚长有和我们一样的皮肤,那它体内的水分就会通过皮肤快速流失,如果淡水鲸豚长有我们一样的皮肤,那外界的水分就会通过皮肤大量渗入,这都不是鲸豚想要的结局。所以在演化的道路上,鲸豚的皮肤变得极为特殊,首先是腺体的退化,其次是表皮层异常的增厚,这都起到了阻断水分流通的作用。
不过这种皮肤对水的阻隔机制似乎在各种鲸豚身上是不同的,海水鲸豚似乎主要侧重于防止水分从体内跑出去,淡水鲸豚似乎主要侧重于防止水分从外界进入,其作用原理的不同至今也没有特别详细的研究,但还是有一些现象可以侧面佐证这个推断:一个典型的例子就是水族馆里常见的白鲸。白鲸在野外的时候,全年大多数时间会生活在海水中,但每年冬春季节会迁徙到水温相对较高的淡水河口或河流下游,在它们到达淡水环境后,原有的皮肤会迅速老化褶皱,白鲸就要进行蜕皮和换皮,我们可以在这些河口看到这样的盛况——大批白鲸在河底砂石上扭来扭去以磨掉死皮。那么是不是白鲸在海水中生活的皮肤和在淡水中生活的皮肤是存在结构上的差异的?是不是海水中的皮肤只能阻止水分从里向外流失,而淡水中的皮肤只能阻止水分从外向里渗入呢?
在河床上磨皮的白鲸
相似的例子还有南露脊鲸,刚出生的小南露脊鲸在出生一周之后就会蜕皮,这是否是因为幼鲸在体内子宫环境中的渗透压和海水不同,幼鲸为此蜕掉适应子宫渗透压的皮肤,而换上适应海水渗透压的皮肤呢?但是,这种以蜕皮来适应不同渗透压的能力,并不是每一种鲸豚都有的,1974年曾有学者把瓶鼻海豚放在淡水环境中,在72小时之后皮肤就出现了明显的肿胀,而且始终也没有主动蜕换成那种可以适应淡水环境的皮肤,这足以证明,白鲸这种极为灵活的适应方式,并不是适用于每一种鲸豚的。那么我们可以大概的总结一下了。在漫长的演化道路上,绝大多数海洋鲸豚高度适应了自己所处的生存环境,无论是捕食习惯、饮食口味、肾脏的调节能力还是皮肤,都可以胜任在海洋环境生活,但这种高度特化的演化成果,一旦放在完全不同的环境中,就变得格格不入,或者说适应性非常差。我们可以理解成,一台转为跑道而设计的F1赛车,如果把它拿到没有铺装的山路上跑,就寸步难行。这一类的代表就是蓝鲸、抹香鲸、瓶比海豚为代表的绝大多数海洋性鲸豚。
而有一些鲸豚,它们在许久之前顺着河水来到淡水中(白𬶨豚大概在2500万年之前来到长江),或许在付出了惨重的代价之后,有一些适应能力强的个体存活下来,并进一步演化的更为适应这个环境,它们的尿液变得更淡,皮肤从海洋中的那种阻止从内到外,转变为阻止从外到内,甚至它们的眼睛也因为淡水浑浊起不到作用而退化,它们的声呐系统又因此变得更为发达。这一类的代表是白𬶨豚、亚河豚,而长江江豚正走在这条路上。那么还有一些鲸豚,它们的适应能力超群,可以在短时间内主动地改变自己的身体机能——比如蜕皮,比如杂食性什么都吃,都可以让它们可以游刃有余的在淡水和海水的环境中来去自如。这一类的代表就是白鲸、海洋性的江豚等到。所以,并不是鲸豚不能在淡水中生活,实际上我们也看到,有几种鲸豚是可以通过漫长的演化逐渐适应淡水环境的,但如果像题主所问的那样,让一头海洋生活的鲸豚快速的适应淡水生活,是非常困难的,甚至会有生命危险。
一点解释:
文中多次出现的长江江豚和海洋性江豚,其实是一个物种的两个亚种,其中长江江豚仅分布在长江中,而海洋性江豚一般分布在海洋里,却也经常到河口,甚至逆流而上到河流中短期生活。
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