為什麼藍鯨如此巨大?

恐龍很大,但藍鯨是地球歷史上最大的動物——我們才剛剛開始理解它們體型巨大的原因

“我們真的生活在一個巨人的時代。” 像這樣崇高的語言在科學文獻中並不常見。但是寫下這些話的人,生物學家傑里米·戈德博根,深有體會:當談到描寫鯨魚時,它們生命的規模和神秘性怎麼誇大都不過分。

在過去的二十年裡,戈德博根和他的合作者網路一直在拼湊一個謎題:鯨魚是地球上曾經存在過的最大的動物——但為什麼呢?本世紀之交之前,這個謎題的碎片還遙不可及,直到最近幾年,才有足夠的碎片到位來把握更大的圖景。

我們現在瞭解到,鯨魚的巨型體型與兩件事密切相關:一是它們對獵物的選擇,二是它們的進化與全球營養豐富水域從海洋深處上湧的巧合。


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第一批進化出濾食性的鬚鯨以浮游生物為食——本質上是微小的、漂流的海蟲。但一個更近期的譜系,即 known as 鬚鯨科,發展出一種非凡的新覓食策略,稱為“突襲式捕食”,這使它們能夠獲取不同型別的獵物:成群的小魚和磷蝦。這種策略的機制是,更大的嘴(因此更大的身體)比更小的嘴或替代的覓食方式從突襲式捕食中獲益更多

因此,突襲式捕食的出現(大約在七百萬到一千萬年前)為巨大的體型提供了能量激勵結構,而海洋上湧的突然增加(大約在五百萬年前)為它們提供了充足的獵物供應:一個意外的巨大體型的秘訣

突然之間,鬚鯨科有了它們生長所需的獵物供應。這就是為什麼地球上最大動物的進化是一個非常近期的事件。這確實是一個巨人的時代:鯨魚時代。

但房間裡有一頭大象。實際上,它是一頭藍鯨。

可能很清楚為什麼鬚鯨科鯨魚總體上如此巨大,但在這些巨人中,為什麼藍鯨比所有其他鯨魚都大得多?一頭藍鯨可以長到 100 英尺以上,重達 150 噸以上。相比之下,長鬚鯨是地球上第二大的動物:通常長 80 英尺,重 60 噸——不到藍鯨重量的一半。這裡發生了什麼?是什麼讓藍鯨如此特別?

我相信,要回答這個問題,還需要更多謎題碎片,特別是來自進化生態學的視角。任何單一物種都不能孤立地理解;它是在不斷變化的環境中與近親一起進化的。

鬚鯨科突襲式捕食的興起是意義重大的。新的獵物種類突然可供該譜系使用,海洋從未與像它們這樣的捕食者打過交道。但是須鯨科不是在真空中覓食的。其他捕食者——魚類、海鳥和海豹——已經在獵物場中活動,競爭非常激烈。

擺脫這種壓力的唯一方法是專業化。並非所有型別的成群獵物都相同,成為單一型別的專家提供了一個至關重要的競爭優勢。一些鬚鯨科學會了以成群的魚為目標。一些加倍專注於浮游生物。另一些則成為通才,專門從事飲食靈活性和機會性獵物轉換。

自突襲式捕食出現以來,已經出現和消亡了數十種鬚鯨科物種。今天仍然存在的少數譜系只是過去多樣性的一個影子,它們之所以能存在,僅僅是因為它們的專長使它們能夠共存。

在所有現存的鬚鯨科中,藍鯨可以說是最專業的。它們吃磷蝦,而且只吃磷蝦,極少數例外。正如我們將看到的,這是它們超凡體型的關鍵。

專注於磷蝦絕非易事。磷蝦可能非常豐富,但僅限於世界海洋的某些孤立區域,例如上升流區域和極地海洋。為了偶然發現磷蝦的繁榮期,並在不可避免的衰退期中生存下來,藍鯨需要極強的移動性和巨大的能量儲備。它們透過巨大的體型、光滑的身體和小的、流體動力學的鰭肢來實現這些。這樣的身體在水中更有效地穿行,厚厚的富含能量的鯨脂堆積起來,提供了有益的動量。

但是一旦找到磷蝦,就不是那麼容易捕捉的。一次成功的突襲必須以速度和出其不意的方式執行。一些鯨魚可以勝過磷蝦,例如長鰭座頭鯨,但藍鯨不得不為了遠距離效率而犧牲機動性。在對抗磷蝦逃逸的軍備競賽中,藍鯨的最佳選擇是更大的嘴,它透過更大的身體來實現更大的嘴。  再次,解決方案是體型。

但是,在一個零和世界中,生態專業化是一把雙刃劍。對生計的一個方面的投資是以犧牲其他方面為代價的。專業化提供了一定的安全性,但也帶來了脆弱性。生態系統的任何變化都往往首先也是最嚴重地傷害專業人士。而且,捕食者變得越專業,它就越難退縮。相反,捕食者可能會發現更多成功地投資於更深層次的生態根基。透過這種方式,對專業化的選擇很快就會變成迴圈的。

藍鯨實際上體現了專業化的這個難題。為了與磷蝦競爭,它們進化出了遠距離效率,但犧牲了機動性。這樣的身體非常適合它所做的事情,但它在爭奪任何其他獵物時都會失敗。其他鬚鯨科太敏捷了,它們有更多的獵物選擇和更少的能量需求。因此,藍鯨必須更加堅定地將自己委託於對磷蝦的依賴。

這一切還有另一個問題。體型巨大是藍鯨飲食的關鍵,但體型巨大也增加了鯨魚的總體能量預算。更大的身體需要更多的食物,而世界上更少的部分海洋可以支援,因此需要更大的身體,它可以以更大的能量儲備和更高的效率行進更遠的距離。但是更大的身體需要更多的磷蝦……並且隨著曲柄的每一次轉動,藍鯨岌岌可危的生存策略變得越來越脆弱。

這就是藍鯨如何陷入專業化的同義反復迴圈:它需要足夠大才能吃得足夠多才能變得更大。手段和目的已合二為一。生態根基已成為陷阱。擺脫困境的唯一方法,在某種程度上,是變得更大。這就是為什麼藍鯨成為地球上迄今為止最大的鯨魚。

但回顧過去已經足夠了。如果這個生態框架在解釋藍鯨的過去方面有用,那麼它能否為藍鯨的未來提供一些啟示?

今天的藍鯨發現自己身處一個被捕鯨和變暖的海洋中。只有一小部分藍鯨在商業捕鯨時代倖存下來。例如,南大洋僅剩下 0.1%。總共有 290 萬頭大型鯨魚被捕撈。在某些地區,中型捕食者的數量有所增加,以填補捕鯨留下的生態真空,這使得大型鯨魚的恢復更加困難。

在同一時期,我們也看到了浮游植物生產磷蝦丰度的長期下降,部分原因是氣候變化和過度捕撈——換句話說,最初允許藍鯨超凡體型進化的條件喪失了。與此同時,不斷增長的航運船隊繼續引入噪音並與大型鯨魚碰撞,永續性汙染物在食物網中積累,海洋酸化等等;清單還在繼續

一些鯨魚物種可能很容易適應這些變化的環境——例如,通才座頭鯨或小型小鬚鯨——但是藍鯨呢?藍鯨是寒冷和高產水域的專家,它唯一的適應性手段是變得更大(因此需求更大)?

這就是藍鯨的困境:一個物種陷入了兩個困境之間,一個古老,一個現代。一方面,是為巨大體型而進行的迴圈專業化模式;另一方面,是其海洋家園迅速惡化的食物網。無處可去,也無法長大。

正如戈德博根和他的團隊指出,這不是一個理論練習;這是一個關於保護和後代的問題。在一個日益青睞生物圈中的機會主義者和通才的世界中,像藍鯨這樣的專業人士會發生什麼?這些記錄保持者證明了地球上生命的潛力。它們提醒我們要對維持我們的生態系統保持謙卑。我們已經理所當然地接受了這些教訓,但是如果我們完全失去這些教訓,我們的處境會變得多麼糟糕?

真的,我們一直生活在一個巨人的時代。讓我們確保它持續下去。

致謝:作者感謝麗莎·巴蘭斯、傑·巴洛、約翰·卡蘭博基迪斯以及他已故的英雄格雷琴·施泰格。

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