海洋哺乳動物睡覺時為啥不會把自己淹死?
眾所周知——水生動物靠腮呼吸,哺乳動物靠肺呼吸,海洋哺乳動物也靠肺呼吸......那麼問題來了,海洋哺乳動物睡覺的時候是怎麼呼吸的?
-首先要了解啥是海洋哺乳動物-
海洋哺乳動物——是哺乳類中適于海棲環境的特殊類群,即海洋中胎生哺乳、肺呼吸、恆體溫、流線型且前肢特化為鰭狀的脊椎動物。海洋哺乳動物主要包括鯨目、鰭腳目和海牛目。
鯨目——包含了所有的鯨和海豚;
鰭足亞目——包含海獅、海狗、海豹和海象;
海牛目——包含海牛和儒艮。
而這三支海洋哺乳動物的共同點則是:都是由陸地的祖先下海後演化而來的,並高度適應了海洋環境,尤其以鯨目和海牛目為甚,它們整個壽命周期的所有活動都不需要離開水面【但鰭足亞目的動物則需要返回陸地繁殖】。
儘管有許多共同點,但這些海洋哺乳卻沒有太多的聯繫,而是由完全不同的祖先在不同的時期單獨進化而來。
為什麼不同的動物會選擇一樣的進化道路呢?
其實這是進化史上很常見的趨同進化。
也就是說:不同的物種在進化過程中,由於適應相似的環境而呈現出表型上的相似性。
但至於它們為什麼會進入海洋已不可考。
但可以大致猜測——因為氣候和食物的原因,這些靠海岸的哺乳動物慢慢適應了海洋生活,從此又回到了海中。
-鯨目(鯨與海豚)-
大概在6000萬年前,在勞亞大陸和岡瓦納大陸之間的特提斯洋沿岸,生活著一種體型類似於狼的食肉動物。
而為了捕食,這種動物開始嘗試進入海濱淺水中。
而在5400萬年前,這種下海的動物演化出了兩支後代。
其中一支向著意想不到的方向演化——它們的腳上長出了蹼,尾巴愈發強勁有力,後腿和體毛不斷退化直至消失,鼻孔逐漸上移到頭頂,其中一個鼻孔退化閉塞,尾巴和後背上的部分皮膚高度特化成為鰭狀,分別用以撥水和維持平衡……漫長的演化之後,它們最終成為了鯨和海豚。
而另一支後代則繼續保留了在陸地生活的能力和喜水的特性,演化為了——河馬。
並且!由同一個祖先演化過來的鯨,在征服海洋的過程中又選擇了兩條截然不同的道路!
其中一支保留了祖先的尖牙利齒,可以稱之為齒鯨。
另一支則另闢蹊徑——它們的牙齒退化,取而代之的是幾百簇緻密的鯨鬚,通過刷子一樣的鯨鬚過濾掉海水,而魚蝦留在口中,我們稱之為鬚鯨。
-鰭足亞目(海獅一族)-
至少3000萬年之前,某種生活在北極的陸生生物開始進入淡水湖泊中覓食,根據現有的化石證據,學者們認為這種動物是一種熊超科陸生食肉獸。
也就是說,鰭足亞目動物是熊和鼬的親戚。
和鯨目動物不同的是,雖然已經演化了3000萬年,但鰭足亞目似乎還沒有特別徹底的適應海洋環境——它們依然長有皮毛,在繁殖季節,它們必須返回海灘求偶、交配和繁殖,也無法離開海岸太遠進行捕獵。
-海牛目(海牛一族)-
近些年通過對其基因的研究得到的結論是,海牛屬於非洲獸總目下的一個分支,和它在血緣上最親近的兩類動物分別是——大象,和蹄兔。
我們目前還無從得知那位生出了這麼多奇葩後代的祖先究竟是什麼樣子,只能通過對基因組的研究推測——大約5000萬年前,大象、海牛、蹄兔的共同祖先中的某一群,貪戀淺水中肥美的水草,一頭撲進了水中,而在漫長的演化中,終於從一種陸生食草動物,變成了完全適應了水生生活的海牛。
可謂是現實版的——民以食為天。
-睡覺=溺死?-
講了這麼多,終於回到了正題——海洋哺乳動物睡覺時為啥不會把自己淹死?
首先是因為——這些海洋哺乳動物雖然需要不時衝出水面透氣,但它們換氣的時間間隔很長,有的動物甚至可以整整一個小時都待在水下,比如鯨魚。
鯨非常善於憋氣,但它們是自主呼吸的,需要有意識地控制自己的呼吸,還必須使自己的身體在合適的時間內浮出水面換氣。鯨的氣孔是會自動關閉的,所以鯨呼吸的時候需要靠自己的意志張開噴氣孔換氣。
但......按照這種說法,假如鯨睡熟了或者昏迷了,根本沒法去完成這一系列的工作啊,那是不是只能活活淹死了?
沒錯,所以鯨魚必須關注自己的每一次呼吸,這意味著它們不可能睡得很深沉。有科學家認為,鯨在睡覺時其實是保持在半睡半醒的狀態中,一半大腦工作一半大腦休息,以此控制自己的呼吸。
而海豚睡眠時的呼吸方式與鯨極為類似——科學家通過測試海豚的腦電波得知,海豚左腦清醒時,右腦便會休息並處於睡眠狀態,而在右腦工作時左腦便會休息,兩半大腦輪流交替,所以它們睡覺時還可以游泳及探出水面換氣呼吸。
另外,海牛和海象生活水域的水溫較為溫暖、水生植物茂盛的淺水水域,所以這樣它們便很容易探出水面或者浮到離水面較近的區域打盹。
再加上它們的新陳代謝並不旺盛,只需消耗一丁點能量調節體溫,而且並不需要呼吸太多的氧氣。所以海牛和海象睡覺的時候喜歡沉入水底,當它們憋氣的時候,會藉助身體的脂肪和自然的浮力浮出水面,在水面上進入睡眠。【不過它們也不會睡得太死。】
最關鍵的一點——海洋哺乳動物的紅血球也具有更強的攜帶氧氣的能力。潛水的時候,海洋哺乳動物的血液只流向身體需要氧氣的部分——心臟、大腦和與游泳有關的肌肉。
所以,完全不用擔心海洋哺乳動物會溺水啦,它們溺水而死的概率很小,甚至比人類吸氧過多造成的中毒死亡還要小。
以上圖片均來自百度圖片
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