出品網易科學人欄目組 惜辰

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　　《大西洋月報》從不同角度剖析了海洋哺乳動物體型偏大的可能原因。有科學家認為，海洋令這些動物擺脫了部分重力，并提供更廣泛的覓食空間和更多的食物。但也有人認為，冰冷的海水令它們喪失大量熱量，因此體型膨脹，這樣體內產生的熱量能夠多于皮膚上的損失量。但它們無法無限變大，因為食物數量畢竟有限。但究竟為什么鯨魚卻能變成有史以來最龐大的動物？

　　第一次與海獅面對面時，我幾乎尖叫起來。當時我正用通氣管潛泳，很長時間眼前都是色彩斑斕的珊瑚，突然一抬頭看到了一只巨大的動物，它距離我的面罩并不遠。它有著乳白色的眼睛，長長的犬牙說明它與熊和狗等陸地食肉動物存在密切的進化關系。最令人不安的是，它實在很大。

　　海洋中的哺乳動物往往都很大。海豹、海獅和海象等鰭足亞目往往肌肉發達，滿身贅肉。海牛和儒艮也是如此。而鯨魚幾乎就是“龐大”的代名詞。自從進入水下世界，毛皮覆蓋的哺乳動物家族的體型一次次地隨著進化而膨脹。為什么會這樣？

　　對這一趨勢的各種解釋中，大部分都歸因于海洋是一種擺脫束縛的環境。水讓哺乳動物的身體擺脫了部分重力，使它們能夠演化出在陸地上無法承受的沉重軀體。水讓他們不再受到活動范圍的限制，允許它們在更廣泛的空間內覓食。原來這些動物只能從陸地獲得少量食物，現在在水下，它們可以盡情享用大量的浮游生物、甲殼動物和魚類。

　　但斯坦福大學的威廉·吉爾蒂（William Gearty）卻提出了非常不同的解釋。對他而言，海洋使哺乳動物變大，不是因為海洋讓它們擺脫了束縛，而是因為施加了新的限制。

　　吉爾蒂解釋，“進入水中后，它們的身體就會失去熱量，但在陸地或空氣中并不會這樣散失熱量。”為了彌補持續的熱量損耗，人類在水下會使用緊身潛水衣，鯨魚靠鯨脂取暖，水獺則依靠厚厚的皮毛。他說，“但彌補熱量損失的最容易的方法是體型增大，由于身體膨脹，體積的增加速度快于表面積，所以體內產生的熱量相對多于從皮膚上損失的熱量。但動物們不能無限變大，因為更大的軀體意味著更多的能量需求。它們能找到、捕捉和吞食的食物數量畢竟有限。”

　　因此，對熱量的需求讓海洋哺乳動物的體型不斷變大，對食物的需求讓它們的體型面臨上限。吉爾蒂發現，它們之間的體型差距驚人地小，遠小于陸地哺乳動物之間的差異。

　　吉爾蒂與斯坦福大學的喬納森·佩恩（Jonathan Payne）和路易斯安那州大學海事協會的克雷格·麥克萊恩（Craig McClain）一同收集了近7000種哺乳動物的尺寸數據，這些動物也包括已滅絕的動物。他指出，海洋哺乳動物（如鯨魚、海牛和海豹）各自的平均最佳質量約為500公斤。

　　不過，許多哺乳動物的體重相差很多，抹香鯨和海豚顯然不一樣大。但重要的是，海洋中這種變化幅度在比陸地上要低得多。吉爾蒂表示，“這些體型最小的水生哺乳動物比最小的陸生哺乳動物大幾千倍，但體型最大的水生哺乳動物只比最大的陸生哺乳動物大25倍。我發現以前沒有人注意到這一點，這很奇怪。”

　　這種解釋不同于海洋讓哺乳動物擺脫束縛的說法。相反，這表明水對它們施加了嚴格的約束。為了茁壯成長，它們必須保持適宜的體型，并且是偏大的體型，不過不能過大也不能過小。吉爾蒂可以用一套方程式來計算這個古迪洛克帶（Goldilocks Zone，指適宜生存的最佳狀態）的邊界。這些方程式把哺乳動物的大小與它失去的熱量和找到食物的速度聯系起來。方程式不僅計算出海洋哺乳動物的最佳平均體重約為500公斤，還算出所有海洋哺乳動物的體重都在這一理想值上下的狹窄范圍內浮動。這兩個計算結果恰恰與吉爾蒂等三名研究者的測量結果一致。

　　克萊姆森大學的薩曼塔·普萊斯（Samantha Price）致力于研究哺乳動物的進化。她表示，這很有道理，“但進化是復雜的，”她說，“但導致這些動物體型變大的因素并不僅僅是對熱量的需求。”也有人提出，浮力增加等因素讓海洋哺乳動物更容易演化到符合“古迪洛克帶”的體型。

　　生物學中不乏例外。例如，海洋哺乳動物中，海獺特別小，大約與拉布拉多獵犬一樣大。這或許因為它們的皮毛極厚，每平方英寸（合每6。4平方厘米）有多達100萬根毛，它們能夠借此保暖、體型卻不必變大。而且，它們的許多時間是在陸地上度過的，能量損耗不大。

　　最極端的例子是須鯨，它們的體重超過了500公斤這一平均最佳值。其中最大的當屬藍鯨，體重可達18萬公斤。在鯨魚進化史的最后幾百萬年才出現藍鯨和它的龐大親屬，史密森學會的尼克·彭森（Nick Pyenson）闡釋了原因。大約300萬年前，冰川、風和海流的變化在沿海水域產生了大量營養物質，讓大群的甲殼動物和小型魚類茁壯成長，它們進而成為鯨魚的美餐。

　　這些“美味”的分布并不均勻。它們集中在很偏遠的地方，就像自助餐餐廳一樣匯集著大量美食，而其他地方的食物如同沙漠一般匱乏。彭森指出，這正是鯨須演化出龐大身體的原因。它們非常擅長尋找密集出現的獵物。巨大尺寸使它們在長期未進食的情況下仍能夠存活。它們還演變出了猛撲式進食這一覓食技術，即，加速沖入獵物中，張開巨口，吸入大量海水，讓獵物們難逃厄運。

　　海量食物的出現以及捕鯨技術的發展讓它們得以突破其他海洋哺乳動物無法超越的體重上限。因此，鯨魚，而不是海牛或海豹，變成了有史以來最龐大的動物。