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從水獺到藍(lán)鯨:海洋哺乳動(dòng)物的體型有何奧秘?

2018-03-30 10:55:03  新浪科技    參與評(píng)論()人

研究數(shù)據(jù)揭示了這種奇特的體型分布背后的原因:海水會(huì)奪走熱量。

海水可以輕而易舉地奪走哺乳動(dòng)物體內(nèi)的熱量。我們可以用“高比熱”來(lái)描述這一現(xiàn)象。物質(zhì)的比熱是指將1千克物質(zhì)的溫度提高1開爾文度所需的熱量。想象一下,將水或橄欖油倒在平底鍋上加熱,橄欖油會(huì)很快升溫,而水需要等一會(huì)才能達(dá)到同樣的溫度。橄欖油的比熱為1.97,而水的比熱是4.19,因此加熱水所需的能量幾乎是加熱橄欖油的兩倍。

這意味著,海水能吸收水面上生物體的大量熱量,而水溫卻幾乎不會(huì)有任何變化。如果你周圍的水升溫很快,那你應(yīng)該是身處溫水層中,熱量散失的速度不會(huì)很快。如果不是這樣的話,你的身體就會(huì)不斷降溫。

因此,為了不使自己全身的熱量都流失到周圍水體中,哺乳動(dòng)物必須有相當(dāng)大的體型。許多水生哺乳動(dòng)物都演化出了厚厚的脂肪層,以避免熱量流失,但該研究指出,體型增大也可以達(dá)到同樣的效果。據(jù)估計(jì),適宜在水中生存的最小體型大約比陸地上的最小值大三個(gè)數(shù)量級(jí)。

500千克的體重已經(jīng)足以保持溫暖,但還不夠大,你必須消耗大量食物來(lái)促進(jìn)新陳代謝,從而維持體溫。許多鯨類的食物與海豚或海豹類似,即它們主要以大型魚類和其他海洋生物為食。它們必須花費(fèi)大量的精力尋找食物,并且還可能得不到很多食物。因此,非常龐大的體型在海洋中是有風(fēng)險(xiǎn)的。抹香鯨似乎就是在沒(méi)有發(fā)展出新的捕食方式的情況下,所能長(zhǎng)到的最大體型。

相比之下,須鯨就做出了改變。隨著捕食工具從牙齒演化成鯨須,它們的體型也開始變得無(wú)比龐大。鯨須就像一臺(tái)過(guò)濾器,使它們能從海水中取食大量的磷蝦和小型魚類。這是一種更加高效的進(jìn)食方式,因?yàn)椴东C過(guò)程就是嘴巴一張一合的事情,它們因此也能長(zhǎng)得比齒鯨近親大得多。

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