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海洋哺乳類動物體形特別大 與環境、新陳代謝有關

2018/3/28 — 17:43

圖片來源:維基百科

圖片來源:維基百科

不是海洋令哺乳類動物可以變成更大型,而是要在水中生存,牠們就一定要變成大型哺乳類動物——沒有其他選擇。——史丹福大學地球、能量及環境科學教授 Jonathan Payne

說起海豚、海象、鯨魚等海洋哺乳類動物,不少體形都比陸上的大,但這是為甚麼呢?

史丹福大學及路易斯安那州立大學研究人員研究了 4 組海洋哺乳類動物的演化類別,分析共 3,859 現存海洋哺乳類動物及 2,999 個海洋哺乳類化石樣本數據,發現海洋哺乳類動物在過去 6,000 萬年體形在短時間演化得越來越大,平均達 500 公斤。其中,狗隻近親的祖先演化至海洋生活後,體形大為增加至這個理想體重,比河馬祖先體形還要大。此數據顯示,海洋哺乳類動物雖會體形雖會增加,但只會增長到一定程度。相反,陸生哺乳類動物則沒有類似演化趨勢。

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研究人員認為海洋哺乳類動物演化出龐大體形,可能是由海洋較冷環境驅使,以保持體溫。 Payne 指出,如果動物體形較小,身體熱能會很易流失於水中,攝取食物速度遠不能追上此速度。魚類不會類似問題,主要是因為牠們大部份屬於冷血動物 (Poikilotherm) ,新陳代謝較低之餘,也能透過擺動魚鰭調節體溫。

研究人員相信,海洋哺乳動物的體形大小也是取決於其新陳代謝率,而非攝取食物的能力。因此體形發展亦有上限。研究人員之一,海洋生物學家 Craig McCain 形容,動物就如機器般,需要能量運作。對能量需求就會限制動物的能力和體形。

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陸上哺乳類動物的體形變化比海洋生物多,由小鼠到大象,擁有不同體形。海洋哺乳類動物的體形則偏向較大、較重,而體形亦有上限。不過,研究人員亦提出兩個特殊例子。海獺體形偏小,但牠們部份生活仍處於陸地。相反,藍鯨體形則極為大,相信是因為牠們是以鯨須板捕食,所需能量比其他鯨類少,使用能量效益較高。

研究人員期望,此研究將有助解釋到其他物種演化出不同體形的方法,以及利用現有物理及化學理論,了解生物演化機制。

來源:
Phys.org, Researchers learn why aquatic mammals need to be big, but not too big, 26 March 2018

報告:
Gearty, W., McClain, C.R. & Payne, J.L. (2018). Energetic tradeoffs control the size distribution of aquatic mammals. Proceedings of the National Academy of Sciences, Published ahead of print March 26, 2018. DOI: 10.1073/pnas.1712629115

文/Edward Ho 、審核/Alan Chiu

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